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讓無人機“超能飛”的氫燃料電池,也有石墨烯身影!

近日,科比特航空發布了一款新的無人機,以其長達4小時的超長續航能力為人驚豔。無獨有偶,上個月末英國Intelligent Energy公司宣布,已研制出了一種讓無人機續航兩個小時的辦法。目前锂電池的發展面臨瓶頸,市面上大部消費級無人機的續航能力不超過半小時,那麼這些超長續航的無人機到底有什麼秘密武器?

答案就是——氫燃料電池

雖說是“新型電池”,但燃料電池的資格卻挺老,早在1839年,英國物理學家威廉·格羅夫就制作了世界上第一個燃料電池。上世紀60年代,燃料電池就在太空探索領域發揮了一定作用,如今,燃料電池已在多個領域進行了應用嘗試。盡管不同燃料電池的燃料不同,但大部分燃料電池的工作原理和工作模式差不多——就是消耗燃料與氧發生反應,最終産生水、二氧化碳等及電能。

據業内人士介紹,現在市面上最有發展前景的兩種是質子交換膜燃料電池(PEMFC)和熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)。其中質子交換膜的電池是目前應用最多的,這種電池需要石墨烯作為介質膜,然後用經過納米技術處理的鉑金等貴金屬做催化劑,從而制成一個反應片,每個反應片能夠産生0.7~0.9V的電壓,如果想使用大功率,隻需把反應片組合起來變成一個增壓後的氫燃料電堆即可。這種電池工作溫度在100℃以内,功率輸出比較低,最适合用于消費級的電池需求,從電動汽車、無人機甚至于電腦、手機等,都可能實現使用質子膜燃料電池供電。而熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)由于結構較複雜,運行溫度高導緻啟動時間緩慢,因而不适合移動應用,比較合适定位于固定式燃料電池,由于其功率輸出也很高,所以更适合作為發電系統來使用。氫燃料電池優勢十分突出,如可以不間斷的提供穩定電力,直至燃料耗盡;如相比锂電池更能适應環境,低溫情況不易斷電;又如壽命長,是一般锂電池的幾十倍;此外,氫燃料電池産生的排放物隻是水和二氧化碳等,膜和催化劑等材料都能回收再利用,更為環保。

然而氫燃料電池的劣勢也非常明顯:最直觀的就是令人望而卻步的成本。如質子膜電池,由于膜的材料為石墨烯(目前市面上石墨烯成本要近1000美金1克),同時催化劑需要用一些經過納米技術處理的稀有貴金屬,成本十分高昂。

氫燃料電池還面臨氫燃料源不易取得、燃料運輸的标準很高、安全性飽受業内人士質疑等問題。因此綜合來看,目前氫燃料電池的發展并不很成熟,究竟氫燃料電池是否會成為無人機動力的趨勢,是否能較快地發展成熟,都還需要觀望。
來源:江南石墨烯研究院(本文系轉載,并不代表本網站觀點,如涉及版權等問題,請聯系我們以便處理)

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