Klasifikasi sistem hibrid hidrogen untuk UAV

1. Prinsip sistem kuasa hibrid hidrogen

Sistem hibrid hidrogen UAV biasanya menggunakan hidrogen sebagai sumber tenaga utama, digabungkan dengan sumber tenaga lain (seperti bateri), dan menukarkan tenaga kimia hidrogen kepada tenaga elektrik atau mekanikal melalui tindak balas kimia untuk menggerakkan penerbangan dron.

Hidrogen boleh menjalani tindak balas elektrokimia dalam sel bahan api untuk menghasilkan tenaga elektrik, yang secara langsung memacu motor untuk beroperasi; Ia juga boleh dibakar untuk menghasilkan gas bersuhu tinggi dan bertekanan tinggi untuk memacu turbin atau enjin omboh untuk berfungsi, dan pada masa yang sama memulihkan haba buangan untuk sistem lain untuk meningkatkan kecekapan tenaga.

Bateri membantu sistem dengan menyediakan kuasa tambahan semasa permulaan, pecutan, beban tinggi, dsb., atau apabila output sel bahan api tidak mencukupi, dan boleh memulihkan tenaga brek untuk penyimpanan.

2.Klasifikasi sistem kuasa hibrid hidrogen

(1) Sistem hibrid sel bahan api hidrogen-bateri

Membran pertukaran proton sel bahan api (PEMFC) ialah peranti penjanaan kuasa utama, yang mempunyai kelebihan kecekapan penukaran tenaga yang tinggi, pelepasan sifar dan bunyi yang rendah. Bateri (cth. bateri litium) digunakan sebagai sumber kuasa tambahan, dan kedua-duanya disambungkan ke sistem pemacu elektrik dron melalui penukar kuasa.

Semasa penerbangan, sel bahan api menyediakan kuasa asas yang stabil, dan bateri litium menyediakan kuasa tambahan apabila permintaan kuasa serta-merta tinggi, dan tenaga dipulihkan dan disimpan dalam keadaan kecekapan sel bahan api yang rendah (seperti beban rendah), mengoptimumkan kecekapan. dan prestasi keseluruhan sistem.

Pada masa ini, kebanyakan dron hibrid hidrogen digunakan sistem hibrid sel bahan api hidrogen-bateri.

(2) Sistem hibrid enjin pembakaran dalaman hidrogen

Enjin pembakaran dalaman hidrogen digunakan sebagai sumber kuasa, dan kuasa yang dihasilkan oleh pembakaran hidrogen dalam silinder digunakan untuk memacu dron untuk terbang. Enjin pembakaran dalaman hidrogen mempunyai ciri-ciri teknologi matang dan ketumpatan kuasa tinggi, tetapi pelepasan dan kecekapan habanya lebih rendah daripada sel bahan api hidrogen.

Dalam sistem ini, bateri digunakan terutamanya untuk meningkatkan prestasi permulaan enjin pembakaran dalaman, mencapai pelarasan kuasa pantas dan memulihkan tenaga brek, mengurangkan sisa tenaga, dan mengurangkan penggunaan bahan api dan pelepasan enjin pembakaran dalaman hidrogen di bawah beberapa keadaan kerja. , dan meningkatkan ekonomi keseluruhan dan perlindungan alam sekitar.

Oleh kerana sistem hibrid enjin pembakaran dalaman hidrogen perlu membakar hidrogen dalam silinder untuk menjana kuasa, ia biasanya digunakan dalam pesawat yang agak besar.

Pesawat penerbangan am yang dibangunkan sendiri pertama di China yang dikuasakan oleh enjin pembakaran dalaman hidrogen dilengkapi dengan enjin pembakaran dalaman hidrogen suntikan langsung tanpa pelepasan sifar 2.0L, menggunakan simpanan hidrogen gas bertekanan tinggi, berat simpanan hidrogen 4.5kg, enjin pembakaran dalaman hidrogen kecekapan haba maksimum lebih daripada 43%, kecekapan haba komprehensif lebih daripada 40%.

(3) Sistem hibrid sel bahan api hidrogen-bateri solar

Selain sel bahan api dan bateri, panel solar juga telah diperkenalkan.

Panel solar menukar tenaga solar kepada elektrik pada siang hari apabila terdapat cahaya yang mencukupi untuk mengisi semula penerbangan dron, atau untuk mengecas semula bateri.

Sel bahan api ialah peranti bekalan tenaga berterusan utama, dan bateri memainkan peranan dalam mengimbangi kuasa, menyimpan tenaga, dan memastikan operasi dron pada waktu malam atau apabila cahaya tidak mencukupi.