氢燃料电池 能让无人机飞行4个小时

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2016年4月初，科比特航空发布了一款新的无人机，4个小时的超长续航成为了这款无人机最惊艳的地方。无独有偶，上个月末，英国Intelligent Energy公司宣布，已经研制出了一种能让无人机续航两个小时的办法。目前锂电池的发展已近极限，市面上的大部消费级无人机的续航最多不过半个小时，那么这些超长续航的无人机是靠什么秘密武器得以实现的呢？

科比特航空氢燃料发布会现场

　　答案很简单，换电池！

　　无论是科比特航空还是其他任何一家公司，让无人机变成“超能飞”的技术核心武器主要都是一种新型的电池——氢燃料电池。

　

　　燃料电池的产生与原理

　　燃料电池目前已经在多个领域都进行了应用尝试，虽然说法上是一种“新型电池”，其实它的出现并不新，早在1839年，英国物理学就制作了世界上第一个燃料电池。上世纪60年代，燃料电池就在太空探索领域发挥了一定作用。

氢燃料电池原理图

　　虽名为“燃料电池”，但其产生电量的方式并不是像内燃机一样使燃料燃烧产生能量，而是在电池内部让燃料与氧或其他催化剂进行氧化还原反应，从而把燃料的化学能转化为电能。其中最常见的燃料为氢，除了氢以外，一些碳氢化合物例如天然气、醇、和甲烷等有时也会作燃料使用。

　　虽然燃料不同，但大部分燃料电池的工作原理和工作模式都差不多。

　　燃料电池内部主要由三个相邻区段组成：阳极、电解质和阴极。两个化学反应发生在三个不同区段的界面之间。用初中生的化学语言来简单描述燃料电池的工作原理，就是消耗燃料与氧发生反应，最终产生水、二氧化碳等以及电能。

　　

　　在阳极上，通常需要用催化剂将燃料氧化，使燃料变成一个正电荷的离子和一个负电荷的电子。然后通过经特殊处理的电解质溶液或特殊的膜将电子和离子隔离，让离子通过电解质，阻隔电子，接着让被释放的电子穿过一条电线，因而产生电流。离子通过电解液前往阴极。一旦达到阴极，离子与电子团聚，并且与氧气反应，从而产生水或二氧化碳。

　　燃料电池的分类和应用

　　目前主流的燃料电池按电解质种类可分为主要为以下五种：碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）。除此外还有一些类似于再生氢氧燃料电池（RFC）、直接醇类燃料电池（DMFC）等不常见的燃料电池。

燃料电池大致分类

现在市面上最有发展前景的两种就是质子交换膜燃料电池（PEMFC）和熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）。目前主要研发的氢燃料电池就是质子交换膜的电池，这种电池需要石墨烯作为介质膜，然后用经过纳米技术处理的铂金等贵金属做催化剂，从而制成一个反应片，每个反应片能够产生0.7~0.9V的电压，如果想使用大功率，只需把反应片组合起来变成一个增压后的氢燃料电堆即可。其中质子交换膜燃料电池（PEMFC）工作温度为100℃以内，功率输出比较低，最适合用于消费级的电池需求，从电动汽车、无人机甚至于电脑、手机等，都可能实现使用质子膜燃料电池来进行供电。

　　此外，熔融碳酸盐燃料电池（MCFC），因为MCFC结构比较复杂，因为它们的运行温度高导致启动时间缓慢，这使MCFC系统不适合移动应用，比较合适定位于固定式燃料电池，由于其功率输出也很高，所以更适合作为发电系统来使用。

　　氢燃料电池优势十分突出：

　　氢燃料电池可以不间断的提供稳定电力，直至燃料耗尽，并且在燃料耗尽之后，能够快速补充燃料，再次进行供电，能有效提升作业的效率。

　　相对锂电池来说，氢燃料电池更能适应环境，在环境温度非常低的情况下不会出现锂电池那种断电的情况。

　　寿命长，一般氢燃料电池都比锂电池的使用寿命长几十倍。

氢燃料电池非常的环保，其消耗氢燃料产生的排放物只是水或二氧化碳等物质，并且待电池报废后，其中的膜和催化剂等材料都是可回收再利用的。

　　科比特航空卢致辉曾讲到：氢燃料电池有非常完善的多级保护措施，而且氢气的使用经过多年技术发展已有完善的解决方案；各大城市均有氢气出售点，购买方便，而且价格低廉。另外，科比特航空也会给客户提供整套的电解氢的设备和氢气加压设备，只要有水和电就能获取氢。

    科比特航空的氢燃料电池多旋翼无人机在技术上、材料应用上有所突破，而且气瓶装卸方式采用插拔式也有所突破，未来在产品的可靠性、安全性、工艺质量上还将更加完善。