氫燃料電池，汽車行業(yè)的未來之星；它在天上，前途同樣光明?？萍既請?bào)記者近日獲悉，位于北京亦莊的北京新研創(chuàng)能科技有限公司（以下簡稱新研創(chuàng)能）研發(fā)出一款六旋翼氫燃料電池無人機(jī)油動(dòng)無人機(jī)的使用壽命，可飛行331小時(shí)。分鐘不間斷，打破世界紀(jì)錄。. 這一成績也表明，我國氫燃料電池在一些關(guān)鍵指標(biāo)上已躋身世界前列。
打破紀(jì)錄
在北京亦莊某展廳，科技日報(bào)記者看到，這款六旋翼無人機(jī)的核心是氫燃料電池，配備高壓儲氫瓶，為氫燃料電池提供氫氣。發(fā)電所需要的。一個(gè)月前，新燕創(chuàng)能與首航國儀聯(lián)合研制的無人機(jī)實(shí)現(xiàn)了331分鐘的戶外不間斷飛行，打破了中航進(jìn)出口有限公司和深圳市科貝特航空技術(shù)有限公司創(chuàng)下的紀(jì)錄。 270分鐘的記錄由公司聯(lián)合推出的多旋翼無人機(jī)1800于2016年創(chuàng)造。
2018年油動(dòng)無人機(jī)的使用壽命，新研創(chuàng)能獲得中關(guān)村首批高新技術(shù)培育項(xiàng)目“氫燃料電池多旋翼無人機(jī)產(chǎn)業(yè)化”。經(jīng)過一年的努力，其研發(fā)的2千瓦級金屬板燃料電池風(fēng)冷電堆及系統(tǒng)已成功集成在無人機(jī)上。2019年12月8日，武漢，搭載2千瓦金屬板風(fēng)冷電堆和19升/35兆帕輕量化高壓儲氫瓶的無人機(jī)于上午9點(diǎn)23分起飛，14點(diǎn)54分降落，實(shí)現(xiàn)331連續(xù)戶外飛行分鐘數(shù)大大超過項(xiàng)目要求的240分鐘指標(biāo)。不僅如此，在四川甘孜州的高原環(huán)境中，無人機(jī)的長航時(shí)飛行實(shí)驗(yàn)也取得了成功，
一般來說，在大范圍、全天候的巡邏場景中，鋰電池?zé)o人機(jī)的續(xù)航時(shí)間不足一小時(shí)。但油動(dòng)無人機(jī)振動(dòng)大，高精度拍攝需要減震器，增加了負(fù)荷。與鋰電池動(dòng)力相比，氫燃料電池?zé)o人機(jī)在續(xù)航能力上具有先天優(yōu)勢，沒有震動(dòng)和污染。搭載氫燃料電池的無人機(jī)可以拓展應(yīng)用的想象空間。例如，在集群運(yùn)行時(shí)，長航時(shí)通信中繼無人機(jī)可以保證集群飛得更遠(yuǎn)，執(zhí)行一些目前無法完成的復(fù)雜任務(wù)。
精雕細(xì)琢
雙極板是氫燃料電池堆的核心部件之一。目前主流路線分為石墨板和金屬板。鑫研創(chuàng)能成立于2017年，專注于金屬板材。金屬極板便于規(guī)?；a(chǎn)，金屬極板燃料電池電堆具有重量輕、體積小、抗振性強(qiáng)、低溫?zé)o助啟動(dòng)、功率密度高等優(yōu)點(diǎn)。
新研發(fā)創(chuàng)新制造的金屬板燃料電池電堆，乍一看并不復(fù)雜，就像一本裝訂成頁金屬片的大書。仔細(xì)看，金屬片呈凹凸?fàn)睿袕?fù)雜的折線流道。流道將注入的氫氣和空氣均勻地引導(dǎo)至整塊板。流道很細(xì)，氣流均勻穩(wěn)定分布不易，需要大量的模擬計(jì)算?？諝庵械难鯕夂蜌錃庠谀る姌O的催化下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)生成水并放熱。因此，金屬板中也有通道，可以用空氣或冷卻劑冷卻電池組。
一塊塊復(fù)雜的金屬板材不僅要完美貼合，更要在惡劣環(huán)境下“不變臉”，這對設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程提出了巨大挑戰(zhàn)。鑫研創(chuàng)可攻克0.1mm金屬板超深流道的加工制備技術(shù)和工藝，并用于電堆，電堆性能媲美世界一流水平。用在無人機(jī)上，可以兼顧高效率和穩(wěn)定性。
除無人機(jī)風(fēng)冷電堆外，新研創(chuàng)能還量產(chǎn)車用水冷40千瓦電堆，體積功率密度峰值達(dá)2.9千瓦/升，居世界前列。他們還在開發(fā)一個(gè) 80 kW 的堆棧。
新研創(chuàng)能董事長洪鑫告訴科技日報(bào)記者，每設(shè)計(jì)一塊板子，都要反復(fù)模擬計(jì)算。改裝模具、焊接、密封等環(huán)節(jié)都需要探索。金屬板燃料電池電堆的難度不僅限于研發(fā)和工藝準(zhǔn)備。因?yàn)榘凑障嗤墓に嚵鞒蹋煌瑘F(tuán)隊(duì)加工的電堆在壽命和可靠性上存在明顯差異。工匠精神很重要。需要時(shí)間和金錢耐心地打造一支精英團(tuán)隊(duì)，并對其進(jìn)行細(xì)化。
深耕源頭
鑫研氫能科技有限公司（以下簡稱鑫研氫能）成立于2017年，旗下?lián)碛?家子公司：專注于金屬板材設(shè)計(jì)與電堆研發(fā)的鑫研創(chuàng)能、大連清研科技有限公司（大同新研氫能科技有限公司（以下簡稱大同新研）以燃料電池系統(tǒng)控制集成及試驗(yàn)臺架為主，大同新研氫能源科技有限公司（以下簡稱大同新研）為產(chǎn)業(yè)基地和運(yùn)營突破口。目前，新研創(chuàng)能、大連清研具備小批量產(chǎn)能，大同新研規(guī)劃產(chǎn)能10000臺套，已達(dá)到年產(chǎn)1000臺40千瓦電堆的產(chǎn)能；他們還在大同建設(shè)了一座加氫站，這是一座撬裝加氫站，加氫能力為500公斤/天，用于示范運(yùn)營車輛的加氫。新研氫能與中通客車聯(lián)合開發(fā)廂式物流車，與廈門金龍合作開發(fā)客車。
新研氫能首席技術(shù)官齊志剛博士是燃料電池領(lǐng)域的專家。在燃料電池領(lǐng)域工作20余年，是國內(nèi)外數(shù)十項(xiàng)燃料電池標(biāo)準(zhǔn)的主要起草人。新研氫能目前掌握金屬板材設(shè)計(jì)、沖壓、清洗、焊接、防腐涂裝等技術(shù)和工藝；金屬板堆、試驗(yàn)臺、電壓檢測板的研發(fā)和制造能力處于國際先進(jìn)水平。在新研創(chuàng)能的實(shí)驗(yàn)室，洪欣告訴記者，不同型號的燃料電池電堆測試平臺都是自己研發(fā)的，可以對外銷售。
洪欣表示，他們將專注于電堆和系統(tǒng)的研發(fā)，不急不躁，不分神，扎實(shí)攻關(guān)關(guān)鍵技術(shù)。
燃料電池的研發(fā)始于1960年代的美國。由氫燃料電池驅(qū)動(dòng)的乘用車預(yù)計(jì)會很高。最耀眼的成就之一是豐田的MIRAI，它于2014年量產(chǎn)上市，與純電動(dòng)汽車相比，其優(yōu)勢在于續(xù)航里程近600公里，加氫僅需4分鐘，可與燃油車相媲美，具有無污染、不依賴石油等優(yōu)點(diǎn)。放眼全球，氫燃料電池的進(jìn)步和普及是一個(gè)長期的過程。目前，中國企業(yè)在氫燃料電池電堆及系統(tǒng)國產(chǎn)化方面進(jìn)展迅速。