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  • 氫燃料電池無人機“參軍”尚需先過成本關

    來源:解放軍報作者:黃武星 翟榮欣責任編輯:王鳳2022-07-08 12:35

    摘要:目前,在無人機新能源領域,鋰電池發展勢頭依然強勁。但隨著氫燃料電池技術的進步及其制造、儲運、使用成本降低,氫燃料電池或將最終成為驅動無人機飛行的主要動力源之一。

    周凱 作

    前不久,以色列一網站稱,其國內兩家公司將聯合設計制造大載荷的氫燃料電池無人機,打造航程更遠的“下一代無人機編隊”。

    在當前鋰電池稱雄無人機市場的背景下,該消息的發布,讓人頓生“無人機換裝先進氫燃料電池時日不遠”之感。事實上,讓具有大載荷能力的氫燃料電池無人機從圖紙變為現實,還有相當長一段路要走。

    燃料電池是一種將燃料中的化學能轉化為電能的發供電裝置。氫燃料電池,顧名思義,是以氫氣為燃料提供電能的電池。

    和其他國家一樣,以色列對氫燃料電池的垂青,一方面是出于對其廣闊前景的預估,另一方面則是因為鋰電池存在一定軟肋,如續航能力不足等。普通小型鋰電池無人機持續飛行20多分鐘后,電量就會告急。

    氫燃料電池的一些試驗結果則證明,它在續航能力方面技高一籌。當前,電動無人機的飛行紀錄不少是氫燃料電池無人機開創及打破的。而且,氫燃料電池可以“快充”,類似給汽車加油,幾分鐘就可將氫燃料注入。

    鋰電池還存在怕低溫這一“硬傷”,氫燃料電池對溫度不太“敏感”,只要有氫氣和氧化劑就能工作。同時,氫氣是清潔能源,對環境無污染。種種優勢,使氫燃料電池成為近年來各國研發的重點,在航空、交通等多個領域得到一定應用。

    氫燃料電池用作無人機動力的時間并不長。美國在2009年曾試飛“離子虎”無人機,其動力來源就是所攜帶的氣態壓縮氫。2013年,“離子虎”無人機燃料改為液氫,可連續飛行48小時。但隨著其航程增加,燃料處理過程中的成本也一漲再漲。更何況,向來追求小巧輕便的無人機,拎著大氫氣罐四處奔走,不僅形象“磕磣”,也有違設計初衷。

    近年來興起的固態儲氫技術給氫燃料電池應用帶來新曙光。有關研究發現,某些合金低溫下可與氫氣形成金屬氫化物,溫度升高時則釋放氫氣。用這類合金制成儲氫材料,無須高壓,就可以儲存氫氣。該技術已被應用到汽車新型蓄電池研制中。

    基于該技術,一些國家開始研制新型氫燃料電池無人機。

    這一研制過程顯然不會一帆風順,最主要的攔路虎還是其居高不下的成本。和工業制氫需要消耗大量煤、天然氣一樣,制造氫燃料電池需要用貴金屬鉑作為催化劑,還需要其他一些比較“燒錢”的材料,這導致總成本始終居高不下。

    軍用無人機優勢在于價廉物美,如果電池昂貴,就會失去這一優勢。況且,大多數無人機作戰,對航程要求不是很高。這就意味著,即使氫燃料電池無人機將來“參軍”,大概率會干遠距離偵察和運輸類工作。

    目前,在無人機新能源領域,鋰電池發展勢頭依然強勁。但隨著氫燃料電池技術的進步及其制造、儲運、使用成本降低,氫燃料電池或將最終成為驅動無人機飛行的主要動力源之一。

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