冬季覆冰一直是影響電網穩定執行的巨大威脅。2008年的冬季冰災曾造成中國南方大面積電網受到影響,對人民生產生活造成巨大影響。由於鋰電的低溫短板和燃油發動機在低溫下的可靠性問題,可用於極寒天氣下進行長航時覆冰巡檢和除冰作業的無人機一直是個空白。氫燃料電池由於自身產熱,在低溫戰場上具有巨大潛力,是一種非常理想的動力選擇。
2024年1月中下旬,漠河滴水成冰。氫航科技與國網黑龍江電科院在漠河國網低溫實驗基地向風冷燃料電池無人機的低溫適應力世界新高峰:-40℃,發起了挑戰。此前一個月,氫航無人機已經在哈爾濱零下22℃的環境裏進行特高壓和配網巡檢作業。這次測試無疑是在百尺竿頭對氫電低溫適應力的又一次拔高。
來自全國各大科研院所的9名評審專家一起見證了這個激動人心的時刻。幾天內測試團隊利用當地的氣候條件,完成一個又一個測試計畫。-32℃、-37℃、-40℃,參與測試的專家們在科學的險徑上謹慎前行,順利完成了全球第一個-40℃環境下氫動力無人機的測試,並官方認證了這一結果。
參與評審計畫的專家十分了解風冷燃料電池的工作原理:氫氧在催化劑作用下會生成電和水。潑水成冰的漠河,電堆吸入冷空氣會迅速結冰,阻塞傳質通道,燃料電池大機率立刻發不出電來,嚴重時會無法起動或墜機。如果不是在膜電極設計、電堆設計、控制策略、整機熱管理工程等多個學科上進行大量試驗和創新,很難創造這一奇跡。此前全球範圍內只有德國一家初創企業Hydrogenious LOHC Technologies GmbH宣稱其制造的Hycopter,理論最低工作溫度可達零下40攝氏度,但並未有成功的試飛記錄見諸報道。所以,最初參評專家認為只要氫航的氫動力無人機能離地飛起來就已經十分難得了。
雖然氫旋四號無人機已經經過幾代叠代升級,並在這個溫度下進行了足夠的論證、仿真模擬分析,但本著謹慎的原則,大家先從-32℃開始了試驗。一切順利後,又向-37℃發起了挑戰。這時,已經能夠看到飛機的水熱管理系統在無人機周圍形成的白汽。-37℃下空氣中能夠溶解的水蒸氣已經接近零。燃料電池需要準確的控制好自己生成的水份不至於過多流失,並回收部份水蒸氣保證催化劑塗覆膜的正常工作。在場的氫航小夥伴雖然信心滿滿,但評審人員對於燃料電池無人機能否持續工作充滿好奇和期待。無人機上傳回的數據讓大家懸著的一顆心逐漸放到了地上。
寒風刺骨的漠河早晨,終於等來了期待已久的-40℃,在一片銀裝素裹的雪地上,早已在原地待命多時的氫動力無人機不經任何輔熱措施,1分鐘內即從地面平穩起飛。「功率正常、電壓正常、爐心溫度正常…..」測試人員眼睛緊盯著地面站、一次次報出喜人的數據。所有在場參試人員緊繃的情緒也隨著初升的太陽逐漸釋懷,10分鐘、30分鐘、60分鐘,氫動力無人機電壓、溫度、飛行姿態平穩如常,大家已經談笑風生。從來沒有經歷過這樣低溫的圍觀小夥伴們開始在安全區內表演潑水成冰,與-40℃裏飛行的無人機打卡留念。100分鐘後,氫動力無人機平穩降落,測試認證圓滿透過!在中國最北端的漠河,一群探索在氫能行業前沿的科學工作者又創造了一個世界紀錄和奇跡。
為了解決氫動力無人機和風冷燃料電池的環境適應力,氫航對膜電極的微觀結構、冰相分析、融冰策略、電堆的水熱管理、整機水熱管理技術做了多學科的研究創新,使得風冷電堆能在極寒條件下快速起動,並平穩執行。
在發展戰略上,結合行業生命周期特點,氫航科技不但自主研發風冷燃料電池的核心CCM、MEA等元件,自主制造燃料電池和系統,還選擇了直接把電堆套用在氫動力無人機、小車、電源等產品上,用套用帶動研發,快速叠代。「沒有套用帶動的研發是盲目研發。而氫能這個早期產業的特點就是下遊套用還沒有起來。我們只有自己深入到套用的一線去探索,才能反過來對我們的電堆研發提出有價值的建議。」氫航的管理人員介紹說。
氫航這一戰略不只使他們燃料電池開發速度加快,也使得他們的氫燃料電池無人機成為第一個在中國電科院認證的氫動力無人機產品,並已在多個省份套用於電網巡檢。他們的車用氫電動力包,今年也將有6000多套供給在全國投放的氫動力共享單車。Hypal便攜氫電源即將實作量產出貨。
「我們相信,氫能革命的勝利要靠所有的夥伴一起來推動。我們在前面探索是為了其他行業的夥伴能更加便捷可靠的使用我們的氫電源。」氫航正在密切與國內外其他無人機企業、車輛企業、電源企業、船艇企業合作,向合作夥伴提供氫燃料電池,分享氫電套用產品開發經驗。繼美國CES展後,他們即將在2024年2月底日本東京氫能展亮相,向全球展示氫電系統、氫電小車、Hypal便攜電源、家用小流量制氫機等前沿產品。期待氫航科技能夠代表氫電多樣化獨立套用方向,為氫能發展開辟一條價值創新的快速路!