不間斷飛行331 min，中國氫能無人機(jī)打破世界紀(jì)錄

氫燃料電池，汽車業(yè)的未來之星；它上了天，前途同樣光明。位于北京亦莊的北京新研創(chuàng)能科技有限公司(以下簡稱新研創(chuàng)能)，研發(fā)了一款六旋翼氫燃料電池?zé)o人機(jī)，不間斷飛行331 min，打破世界紀(jì)錄。這一成就也顯示：中國的氫燃料電池在一些關(guān)鍵指標(biāo)上躋身世界前列。

打破紀(jì)錄

新研創(chuàng)能于2018年獲得中關(guān)村首批高精尖培育項目“氫燃料電池多旋翼無人機(jī)產(chǎn)業(yè)化”，經(jīng)過一年努力，開發(fā)出功率密度高、質(zhì)量輕、體積小、性能優(yōu)的2 kW級金屬板燃料電池空冷電堆及系統(tǒng)，并成功集成在無人機(jī)上。2019年12月8日在武漢，攜帶2 kW金屬板空冷電堆及19 L/35 MPa輕質(zhì)高壓儲氫瓶的無人機(jī)于上午9∶23起飛，下午14∶54降落，實現(xiàn)331 min連續(xù)室外飛行，大幅超過項目要求的240 min指標(biāo)，打破了由中航技進(jìn)出口有限責(zé)任公司和深圳市科比特航空科技有限公司聯(lián)合推出的多旋翼無人機(jī)HYDrone-1800于2016年創(chuàng)造的270 min的原世界紀(jì)錄。不僅如此，在四川甘孜州的高原環(huán)境，無人機(jī)長續(xù)航飛行實驗也獲得成功，證明在大風(fēng)、低溫、低氧條件下，新研創(chuàng)能的氫燃料電池一樣穩(wěn)定。

精雕細(xì)琢

雙極板是氫燃料電池堆的核心部件之一，目前主流路線分石墨極板和金屬極板。新研創(chuàng)能主攻金屬極板。金屬極板便于大規(guī)模生產(chǎn)，而且金屬極板燃料電池堆具有質(zhì)量輕、體積小、抗振能力強(qiáng)、可低溫?zé)o助啟動、功率密度高等優(yōu)點。

新研創(chuàng)能制造的金屬極板燃料電池堆，有復(fù)雜的折線流道。流道將注入的氫氣和空氣均勻引流到整張極板。流道很細(xì)，做到氣流均勻穩(wěn)定的分配并不容易，需要經(jīng)過大量的仿真計算。空氣中的氧氣和氫氣在膜電極的催化作用下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，生成水并放熱放電。因此金屬片上還有通道，用空氣或冷卻液來冷卻電堆。

一片片復(fù)雜的金屬片不僅要完美吻合，還得在惡劣環(huán)境下“面不改色”，這對設(shè)計和制作工藝提出巨大挑戰(zhàn)。新研創(chuàng)能攻克了0.1 mm金屬板材超深流道的加工制備工藝和技術(shù)用于電堆，電堆性能媲美國際一流水準(zhǔn)。用在無人機(jī)上，可兼顧高效與穩(wěn)定。

新研創(chuàng)能董事長洪鑫告訴科技日報記者，每設(shè)計一個板型，都得反復(fù)模擬計算。修正模具、焊接、密封等各環(huán)節(jié)都需要摸索。金屬極板燃料電池堆的難度不光在研發(fā)和工藝編制上。因為按同樣的工藝流程，不同團(tuán)隊加工出的電堆，壽命和可靠性也有明顯差距。工匠精神至關(guān)重要，要花費(fèi)時間金錢，耐心打造精英團(tuán)隊，去精雕細(xì)琢。

新研氫能目前掌握金屬極板設(shè)計、沖壓、清洗、焊接、防腐鍍層等技術(shù)和工藝；金屬板電堆、測試臺和電壓巡檢板研發(fā)制造能力處于國際先進(jìn)水平。不同型號的燃料電池電堆測試平臺都是他們自己開發(fā)的，并且可以對外出售。

洪鑫說，他們將把精力集中于電堆與系統(tǒng)的研發(fā)，不著急，不趕風(fēng)口，不轉(zhuǎn)移注意力，踏實攻關(guān)核心技術(shù)。

燃料電池的研發(fā)于1960年代開始于美國。氫燃料電池驅(qū)動的乘用車被寄予厚望，目前最耀眼的成就之一是2014年量產(chǎn)上市的豐田的MIRAI。跟純電動車相比，其優(yōu)勢是近600 km的續(xù)航里程，加氫只需4 min，媲美燃油車，又有無污染、非石油依賴的優(yōu)勢。放眼世界范圍，氫燃料電池的進(jìn)步和普及是一個長期過程。目前，中國企業(yè)在氫燃料電池堆及系統(tǒng)國產(chǎn)化上進(jìn)展迅速。