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-40℃飞行平稳!氢航奇迹得到认证

2024-02-20科技

冬季覆冰一直是影响电网稳定运行的巨大威胁。2008年的冬季冰灾曾造成我国南方大面积电网受到影响,对人民生产生活造成巨大影响。由于锂电的低温短板和燃油发动机在低温下的可靠性问题,可用于极寒天气下进行长航时覆冰巡检和除冰作业的无人机一直是个空白。氢燃料电池由于自身产热,在低温战场上具有巨大潜力,是一种非常理想的动力选择。

2024年1月中下旬,漠河滴水成冰。氢航科技与国网黑龙江电科院在漠河国网低温实验基地向风冷燃料电池无人机的低温适应性世界新高峰:-40℃,发起了挑战。此前一个月,氢航无人机已经在哈尔滨零下22℃的环境里进行特高压和配网巡检作业。这次测试无疑是在百尺竿头对氢电低温适应性的又一次拔高。

来自全国各大科研院所的9名评审专家一起见证了这个激动人心的时刻。几天内测试团队利用当地的气候条件,完成一个又一个测试项目。-32℃、-37℃、-40℃,参与测试的专家们在科学的险径上谨慎前行,顺利完成了全球首个-40℃环境下氢动力无人机的测试,并官方认证了这一结果。

参与评审项目的专家十分了解风冷燃料电池的工作原理:氢氧在催化剂作用下会生成电和水。泼水成冰的漠河,电堆吸入冷空气会迅速结冰,阻塞传质通道,燃料电池大概率立刻发不出电来,严重时会无法起动或坠机。如果不是在膜电极设计、电堆设计、控制策略、整机热管理工程等多个学科上进行大量试验和创新,很难创造这一奇迹。此前全球范围内只有德国一家初创企业Hydrogenious LOHC Technologies GmbH宣称其制造的Hycopter,理论最低工作温度可达零下40摄氏度,但并未有成功的试飞记录见诸报道。所以,最初参评专家认为只要氢航的氢动力无人机能离地飞起来就已经十分难得了。

虽然氢旋四号无人机已经经过几代迭代升级,并在这个温度下进行了足够的论证、仿真模拟分析,但本着谨慎的原则,大家先从-32℃开始了试验。一切顺利后,又向-37℃发起了挑战。这时,已经能够看到飞机的水热管理系统在无人机周围形成的白汽。-37℃下空气中能够溶解的水蒸气已经接近零。燃料电池需要准确的控制好自己生成的水份不至于过多流失,并回收部分水蒸气保证催化剂涂覆膜的正常工作。在场的氢航小伙伴虽然信心满满,但评审人员对于燃料电池无人机能否持续工作充满好奇和期待。无人机上传回的数据让大家悬着的一颗心逐渐放到了地上。

寒风刺骨的漠河早晨,终于等来了期待已久的-40℃,在一片银装素裹的雪地上,早已在原地待命多时的氢动力无人机不经任何辅热措施,1分钟内即从地面平稳起飞。「功率正常、电压正常、堆芯温度正常…..」测试人员眼睛紧盯着地面站、一次次报出喜人的数据。所有在场参试人员紧绷的情绪也随着初升的太阳逐渐释怀,10分钟、30分钟、60分钟,氢动力无人机电压、温度、飞行姿态平稳如常,大家已经谈笑风生。从来没有经历过这样低温的围观小伙伴们开始在安全区内表演泼水成冰,与-40℃里飞行的无人机打卡留念。100分钟后,氢动力无人机平稳降落,测试认证圆满通过!在中国最北端的漠河,一群探索在氢能行业前沿的科学工作者又创造了一个世界纪录和奇迹。

为了解决氢动力无人机和风冷燃料电池的环境适应性,氢航对膜电极的微观结构、冰相分析、融冰策略、电堆的水热管理、整机水热管理技术做了多学科的研究创新,使得风冷电堆能在极寒条件下快速起动,并平稳运行。

在发展战略上,结合行业生命周期特点,氢航科技不但自主研发风冷燃料电池的核心CCM、MEA等组件,自主制造燃料电池和系统,还选择了直接把电堆应用在氢动力无人机、小车、电源等产品上,用应用带动研发,快速迭代。「没有应用带动的研发是盲目研发。而氢能这个早期产业的特点就是下游应用还没有起来。我们只有自己深入到应用的一线去探索,才能反过来对我们的电堆研发提出有价值的建议。」氢航的管理人员介绍说。

氢航这一战略不只使他们燃料电池开发速度加快,也使得他们的氢燃料电池无人机成为第一个在中国电科院认证的氢动力无人机产品,并已在多个省份应用于电网巡检。他们的车用氢电动力包,今年也将有6000多套供给在全国投放的氢动力共享单车。Hypal便携氢电源即将实现量产出货。

「我们相信,氢能革命的胜利要靠所有的伙伴一起来推动。我们在前面探索是为了其他行业的伙伴能更加便捷可靠的使用我们的氢电源。」氢航正在密切与国内外其他无人机企业、车辆企业、电源企业、船艇企业合作,向合作伙伴提供氢燃料电池,分享氢电应用产品开发经验。继美国CES展后,他们即将在2024年2月底日本东京氢能展亮相,向全球展示氢电系统、氢电小车、Hypal便携电源、家用小流量制氢机等前沿产品。期待氢航科技能够代表氢电多样化独立应用方向,为氢能发展开辟一条价值创新的快速路!