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让无人机“超能飞”的氢燃料电池,也有石墨烯身影!

近日,科比特航空发布了一款新的无人机,以其长达4小时的超长续航能力为人惊艳。无独有偶,上个月末英国Intelligent Energy公司宣布,已研制出了一种让无人机续航两个小时的办法。目前锂电池的发展面临瓶颈,市面上大部消费级无人机的续航能力不超过半小时,那么这些超长续航的无人机到底有什么秘密武器?

答案就是——氢燃料电池

虽说是“新型电池”,但燃料电池的资格却挺老,早在1839年,英国物理学家威廉·格罗夫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,如今,燃料电池已在多个领域进行了应用尝试。尽管不同燃料电池的燃料不同,但大部分燃料电池的工作原理和工作模式差不多——就是消耗燃料与氧发生反应,最终产生水、二氧化碳等及电能。

据业内人士介绍,现在市面上最有发展前景的两种是质子交换膜燃料电池(PEMFC)和熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)。其中质子交换膜的电池是目前应用最多的,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。这种电池工作温度在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供电。而熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)由于结构较复杂,运行温度高导致启动时间缓慢,因而不适合移动应用,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,如可以不间断的提供稳定电力,直至燃料耗尽;如相比锂电池更能适应环境,低温情况不易断电;又如寿命长,是一般锂电池的几十倍;此外,氢燃料电池产生的排放物只是水和二氧化碳等,膜和催化剂等材料都能回收再利用,更为环保。

然而氢燃料电池的劣势也非常明显:最直观的就是令人望而却步的成本。如质子膜电池,由于膜的材料为石墨烯(目前市面上石墨烯成本要近1000美金1克),同时催化剂需要用一些经过纳米技术处理的稀有贵金属,成本十分高昂。

氢燃料电池还面临氢燃料源不易取得、燃料运输的标准很高、安全性饱受业内人士质疑等问题。因此综合来看,目前氢燃料电池的发展并不很成熟,究竟氢燃料电池是否会成为无人机动力的趋势,是否能较快地发展成熟,都还需要观望。
来源:江南石墨烯研究院(本文系转载,并不代表本网站观点,如涉及版权等问题,请联系我们以便处理)

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