以燃料電池為動力系統的氫動力無人機是基于傳統無人機技術的一大創新,其主要應用為工業級無人機。氫動力無人機與傳統無人機的區別主要表現在以下幾個方面:
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動力系統升級:傳統無人機多采用鋰電池作為動力源,氫動力無人機使用氫燃料電池,這種動力系統具有更高的功率密度,是同等重量動力電池系統的2~3倍,可提供更長的續航時間和更大的載重能力。
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高儲能效率:燃料電池的氫氣存儲在高壓氫瓶中,且氫氣密度遠遠小于動力電池密度,用在燃料電池無人機的儲能設備(氫瓶)比動力電池更高效。如1個13.0L重5.7Kg的氫瓶,等價于35塊TB48S動力電池(重量23.5Kg)。
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續航時間:氫燃料電池使無人機的續航時間大幅增長,適合長時間飛行任務。
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環境適應性:氫燃料電池可在更廣泛的溫度范圍內運作,從極低到極高溫度都能保持穩定性能,適應多樣化和極端的環境條件。
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補能 速度:相比鋰電池,氫燃料電池能夠更快地完成補能,大大縮短了能源補給的等待時間。
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環保性能:氫燃料電池提供零污染、零排放的能源解決方案,對環境影響小。
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噪音和振動:相較于某些傳統電池驅動的無人機,氫動力無人機在運行時震動小,噪音低。
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適用場景:氫動力無人機適用于需要長時間、大范圍作業的場景,如基礎設施巡檢、廣域測繪、應急搜救、公共監督、礦山運營、農業、畜牧業以及物流配送等。
氫動力無人機憑借其在惡劣天氣條件和復雜地形中的出色表現,極大提升了應急響應的效率。這種無人機可以迅速部署到災區進行空中偵察,有效評估災害影響,并為救援行動提供關鍵信息。它還能在長時間的任務中連續執行線路巡檢、航測、物流運輸和火災預警等多項任務,無需頻繁返回補充能源。
此外,氫動力無人機的提高的續航能力和增強的載重能力使其能夠搭載更多或更高級的監測與傳輸設備,這對執行復雜的監控任務和高質量數據采集尤為關鍵。這些特性使得氫動力無人機成為氫燃料電池應用最廣泛且性能提升顯著的場景之一,預期在未來的智能化、自動化探索中扮演更關鍵的角色。
而對于氫能無人機這類輕量化應用中,空冷技術是一項重大突破,與液冷技術相比其優勢主要表現以下幾個方面:
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空冷燃料電池使用空氣作為冷卻劑,省略了水泵、散熱器等外圍設備,
簡化了結構,減輕了重量和體積 ,這使其特別適合需要輕量化的無人機應用。同時,由于結構簡單,生產和維護成本也相對較低,適合需頻繁維護的場合。 -
空冷燃料電池在環境缺乏可控性時表現出更強的性能。雖然液冷電堆在高功率輸出和復雜環境下具有優勢,但空冷電堆在較為簡單的應用場景下,能夠更經濟有效地應對外界環境變化。
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功率需求適中:空冷燃料電池在功率需求較小的場合(如10W-5kW)中占據絕對優勢。對于無人機來說,其功率需求通常在這個范圍內,因此空冷燃料電池能夠很好地滿足其需求,在保持較長續航的同時,還能保持較低的重量和成本。 -
抗低溫性好:氫燃料電池的工作溫度范圍較廣,高海拔適應性強。這對于無人機在高海拔或低溫環境下的應用來說至關重要。雖然液冷系統在極端低溫下可能需要額外的防凍措施,但空冷系統由于其簡潔性,可能更容易適應這些環境條件。
空冷電堆因結構簡單、重量輕、維護成本低在無人機等輕量化應用中具顯著優勢,且空冷技術對于無人機功率需求適中、長續航時間和良好的抗低溫性提供了更加經濟高效的選擇。
以下整理了部分應用空冷電堆的氫能無人機生產商,排序不分前后,僅供參考。更多行業信息,歡迎加入氫電產業交流群。
1. 協氫新能源
今年7月22日,協氫新能源池州生產基地首批無人機3KW氫燃料電池訂單正式出貨,發往多家客戶。這意味著,剛剛正式投產僅一個多月的協氫池州基地,產能已經迅速落地,首批無人機用氫燃料電池正式亮相市場。
氫能無人機(擎天、青鸞、鳶翼)
用途:光伏清洗、電力巡檢、玻璃幕墻清洗、消防救援
產品參數
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峰值/額定功率:5000W
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電池重量:5000g
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電堆尺寸:11×23×27CM
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額定輸出電壓:58.5V
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額定 輸出電流:85.5A
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低溫啟動:-40℃
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氫氣利用率:99%
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材料利用率:86%
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發電系統效率:55%
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比功率:1200W/KG
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常溫/冷啟動時間:5/10S
2. 氫航科技
今年1月,氫航科技與國網黑龍江電科院在漠河國網低溫實驗基地向風冷燃料電池無人機的低溫適應性世界新高峰:零下40℃,發起了挑戰。測試圓滿成功。
6月4日,經全球領先的檢測認證機構德國萊茵TüV集團層層嚴審,氫航科技的風冷型燃料電池榮獲德國萊茵TüV “IEC 62282-2-100認證證書”,是全球首張空冷型燃料電池安全模塊證書。這一認證的獲得表明氫航科技的風冷燃料電池安全性獲得了國際標準化組織機構的認可,為今后的產品應用推廣提供了有利保障。
同期,氫航科技在上海FCVC展會上展示了其氫動力無人機產品——氫旋4號,該無人機使用的就是氫航科技自主研發的氫燃料電池風冷電堆。
該無人機采用分布式氫電動力,結合BMS多路控制電源管理,實現高效的飛行能力,可以飛行3小時。氫旋4號對比前幾代旋翼機操作更加簡易、便利性更強、智能化更高,可滿足應急照明、電力巡檢、搜索救援、邊防巡邏等作業要求。
3. 斗山集團
2023年5月,斗山創新推出了全新一代氫動力多旋翼無人機平臺DT30X,該產品作為全球首款開放型氫動力多旋翼無人機平臺,短短3個月的時間迅速在國內外的多家無人機企業成功適配并實現了兩小時以上的首航。
DT30X
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全球首款一體內置型氫燃料電池多旋翼無人機,燃料電池系統置于無人機內部,具有較高的防水及環境適用性。無人機外形流線型設計,內部燃料電池系統高效布局,有效地減少風阻,提高飛行效率。
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產品適配斗山開發的氫燃料電池系統DM30,該產品由系統化的軟件以及高品質的硬件組成。完備的系統為無人機提供穩定的動力輸出。開放式陰極空冷技術使其在不借助外部結構的條件下實現了-5~40℃,15%濕度性能無衰減的技術,
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DT30X適配集成式GCS系統,可以有效地規劃航線并執行超視距飛行任務
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具有滯空時間長,飛行距離遠,覆蓋面積大優點,可以大大地減少作業時間和成本,提高作業效率。
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包裝箱采用標準航空箱設計,材質堅固。尺寸僅為 980790570mm (LWH),可以放置到SUV中,便捷的運輸和使用。
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產品適配便捷拆裝云臺插件,可以根據任務需求快速更換云臺高效執行任務。
4. 國家電投
國氫科技針對輕量化、小功率場景需求專門開發了空冷燃料電池產品系列,可用于無人機、小型車輛、備用電源等場景。
此為搭載“氫騰”空冷燃料電池的氫能無人機,適用于巡檢、地質測繪、農業植保、應急救援、物流運輸等場景。
5. 攀業氫能
攀業的燃料電池具有輕量化和極高環境適應性的特點,攀業燃料電池動力系統普遍能夠提供鋰離子電池3倍以上的續航時間,即便是在高寒、高海拔地區都能正常工作。
型號:PD1800Y01-H
該燃料電池無人機采用輕量化設計,比功率高于500W/kg。與蓄電池動力系統無人機相比,具有更高的比能量,且實現氫燃料的快速加注。與采用油機動力的無人機相比,噪音更低,排放零污染,具有更好的環境友好性。
用途/場景:適用于各類如通訊、檢測、探測等作業。
6. 盛世盈創
7月初,陜西省首架液氫無人機樣機研制成功并順利完成了飛行測試,標志著陜西在液氫低空應用領域取得重大技術突破。這架無人機是由陜西同塵和光低溫科技有限公司聯合西安交通大學和盛世盈創共同研制,盛世盈創負責液氫無人機總成。
總成中,通過先進的低溫液氫儲氫技術和高效燃料電池系統的結合,顯著提高了無人機的續航能力,確保無人機在極端環境下進行長航時、遠距離操作,進一步延長飛行時間、提升飛行安全,推動氫能無人機適應更多更復雜的環境和應用場景,為液氫能源供應系統的未來發展奠定了基礎。
QR-UAV-05無人機
采用(2+2+4)組成的續航動力結構,無人機負載16KG飛行兩小時以上,空載更使續航里程提升至10小時。此外,氫動力技術還具有零排放、無噪聲、長壽命、耐低溫、燃料補充快等優勢,是工業級長航時無人機無可取代的理想動力選擇。
7. 暗流科技
暗流科技立足于自身風冷型氫燃料電池堆技術優勢的基礎,自2020年開始對氫動力無人機展開科研探索,目前已交付客戶多臺氫動力無人機。
暗流科技對標國際領先水準的機載氫燃料電池動力系統和工業級長續航無人機,打造出氫能源長航時AD1行業應用無人機,可應用到于智慧農業、長時攝影、測繪巡邏等多個工業領域和場景。
AD1無人機
圖源:啟迪之星壹計劃
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超長續航能力:可實現100分鐘的超長續航時間。
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高效能源系統:搭載2000W的氫燃料電池系統驅動,工作半徑可達27km,最高可定制240min續航。
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環保特性:零污染零排放,符合現代環保要求。
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傳感器兼容性:可搭載可見光傳感器、激光雷達、傾斜相機和多光譜傳感器等,增強數據采集和處理能力,實現實景三維模型多光學信息獲得能力,為測繪電力巡檢、農田數據監測帶來解決方案。
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個性化定制服務:提供從動力系統到飛行平臺的高度定制化開發服務,滿足科研和特殊應用的需求。
該氫能無人機具備零污染零排放、超長續航、有效作業時間長能源補充速度快等優點,是工業級長航時無人機無可取代的理想方案。
8. 氫藍科技
氫藍時代掌握氫燃料電池輕量化的核心技術,基于輕量化空冷燃料電池系統開發能力設計了多款工業級無人機,具備高功率密度、高載荷比、長續航等優勢。涵蓋從核心部件研發、氫動力系統組裝、系統應用以及客戶解決方案開發的全產業鏈生態。
9. 云漢通航
云漢通航的無人系統風冷氫燃料電池集合了氫能的所有優勢,無污染零排放,利用壓縮空氣進行冷卻和供氧,通過在高壓下通過燃料電池堆循環空氣并再循環排氣來有效提高冷卻燃料電池系統的功率輸出來實現的。
其千瓦級風冷氫燃料電池動力系統具有功率密度高、環境適應性強、紅外特征低等優點,能夠有效解決目前傳統鋰電池動力系統的續航時間短、環境適應性差、壽命周期短等問題。
NEO-2多旋翼燃料電池無人機
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起飛重量:40kg;燃料電池功率1500W;氣瓶容量:20L
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有效載荷重量:10kg
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續航時間:4h
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軸徑: 1900mm
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作業半徑:60km
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巡航速度:40km/h
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外形尺寸:1900*1900*600mm
可用于偵察探測、極寒天氣、應急救災、農林植保、應急消防、高原運輸、應急通信等。
1 0. 眾創新能源
眾創新能已與國內多家無人機企業和便攜式供電系統企業進行戰略合作, 并在多款高性能工業級氫燃料電池無人機和便攜式地面供電系統中獲得應用。
ZCAAP系列風冷燃料電池供電系統為各類工業級無人機提供整體式機載氫能動力解決方案,采用超輕型自增濕風冷燃料電池技術、智能化電堆控制及供電管理技術及碳纖維高壓儲氫技術。
達500Wh/kg以上;環境適應性好,低溫條件下功率和航時無明顯下降;無需充電,快速加注燃料或更換燃料罐即可繼續飛行。 系統能量密度可
系統特點:
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采用超輕型設計,輕量化的結構及材料,質量輕,體積小,能量密度高;
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多旋翼飛機續航可達3小時以上,固定翼飛機續航8小時以上;
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環境適應性強,可在-20℃至+40℃條件下運行;
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智能實現燃料電池+鋰電池混合供電,高效可靠;
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具有模塊化、標準化的定制開發能力,定制產品極速交 付。
11. 新研創能
新研創能于2018年獲得中關村首批高精尖培育項目“氫燃料電池多旋翼無人機產業化”,經過一年努力,開發出功率密度高、重量輕、體積小、性能優的2千瓦級金屬板燃料電池空冷電堆及系統,并成功集成在無人機上。
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機型:六旋翼
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軸距:1600mm
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最大載荷:5kg
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巡航速度:10m/s
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爬升速度:2m/s
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動力形式:氫燃料電池或鋰電池,兩者可快速更換
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續航時間: 燃料電池動力系統(>5小時(空載)、>3
小時(1.5kg載荷)、>2小時(3kg載荷)、>1小時(5kg載荷));鋰電池動力系統(1小時(1kg載荷))
來源:艾邦科技網綜合整理
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原文始發于微信公眾號(艾邦氫科技網):飛向未來:空冷燃料電池在無人機領域的應用
