Classificatie van waterstofhybridesystemen voor UAV's

1. Het principe van waterstofhybride energiesysteem

Het UAV-waterstofhybridesysteem gebruikt meestal waterstof als de belangrijkste energiebron, gecombineerd met andere energiebronnen (zoals batterijen), en zet de chemische energie van waterstof via chemische reacties om in elektrische of mechanische energie om de vlucht van de drone aan te drijven.

Waterstof kan in een brandstofcel een elektrochemische reactie ondergaan om elektrische energie te produceren, die de motor rechtstreeks aanzet tot werking; Het kan ook worden verbrand om gassen met een hoge temperatuur en hoge druk te produceren om turbines of zuigermotoren aan het werk te zetten, en tegelijkertijd restwarmte terug te winnen voor andere systemen om de energie-efficiëntie te verbeteren.

De batterij ondersteunt het systeem door extra vermogen te leveren tijdens het starten, accelereren, hoge belastingen, enz., of wanneer het brandstofcelvermogen onvoldoende is, en kan remenergie recupereren voor opslag.

2.Classificatie van waterstofhybride aandrijfsystemen

(1) Hybride waterstof-brandstofcel-accusysteem

Protonenuitwisselingsmembraan Brandstofcel (PEMFC) is het belangrijkste apparaat voor energieopwekking, dat de voordelen heeft van een hoge energieconversie-efficiëntie, nul-emissie en een laag geluidsniveau. Batterijen (bijvoorbeeld lithiumbatterijen) worden gebruikt als hulpstroombronnen en de twee zijn via een stroomomvormer verbonden met het elektrische aandrijfsysteem van de drone.

Tijdens de vlucht levert de brandstofcel een stabiel basisvermogen, en de lithiumbatterij levert extra vermogen wanneer de momentane stroomvraag hoog is, en de energie wordt teruggewonnen en opgeslagen onder omstandigheden met een lage brandstofcelefficiëntie (zoals lage belasting), waardoor de efficiëntie wordt geoptimaliseerd. en prestaties van het gehele systeem.

Momenteel worden de meeste waterstofhybride drones gebruikt waterstof-brandstofcel-batterij hybridesystemen.

(2) Hybridesysteem met waterstofmotor en accu

De waterstofverbrandingsmotor wordt gebruikt als krachtbron, en de kracht die wordt gegenereerd door de verbranding van waterstof in de cilinder wordt gebruikt om de drone te laten vliegen. Waterstofmotoren met interne verbranding hebben de kenmerken van volwassen technologie en een hoge vermogensdichtheid, maar hun emissies en thermische efficiëntie zijn lager dan die van waterstofbrandstofcellen.

In dit systeem wordt de batterij voornamelijk gebruikt om de startprestaties van de verbrandingsmotor te verbeteren, een snelle aanpassing van het vermogen te bereiken en de remenergie terug te winnen, energieverspilling te verminderen en het brandstofverbruik en de uitstoot van de waterstofverbrandingsmotor onder bepaalde werkomstandigheden te verminderen. en de algehele economie en milieubescherming verbeteren.

Omdat het hybride systeem met waterstofverbrandingsmotor en accu waterstof in de cilinder moet verbranden om stroom op te wekken, wordt het over het algemeen gebruikt in relatief grote vliegtuigen.

China's eerste zelfontwikkelde vliegtuig voor de algemene luchtvaart, aangedreven door een waterstofverbrandingsmotor, is uitgerust met een 2,0 liter nul-emissie waterstofverbrandingsmotor met directe injectie, die gebruik maakt van gasvormige waterstofopslag onder hoge druk, een waterstofopslaggewicht van 4,5 kg, een waterstofverbrandingsmotor maximale thermische efficiëntie van meer dan 43%, uitgebreide thermische efficiëntie van meer dan 40%.

(3)Hybride waterstof-brandstofcel-zonne-accu-systeem

Naast brandstofcellen en batterijen zijn er ook zonnepanelen geïntroduceerd.

Zonnepanelen zetten overdag zonne-energie om in elektriciteit als er voldoende licht is om de vlucht van de drone aan te vullen, of om de batterij op te laden.

De brandstofcel is het belangrijkste apparaat voor continue energievoorziening en de batterij speelt een rol bij het balanceren van de energie, het opslaan van energie en het garanderen van de werking van de drone 's nachts of wanneer er onvoldoende licht is.