Clasificarea sistemelor hibride cu hidrogen pentru UAV

1. Principiul sistemului de alimentare hibrid cu hidrogen

Sistemul hibrid cu hidrogen UAV utilizează de obicei hidrogenul ca sursă principală de energie, combinat cu alte surse de energie (cum ar fi bateriile) și transformă energia chimică a hidrogenului în energie electrică sau mecanică prin reacții chimice pentru a alimenta zborul dronei.

Hidrogenul poate suferi o reacție electrochimică într-o pilă de combustibil pentru a produce energie electrică, care conduce direct motorul să funcționeze; De asemenea, poate fi ars pentru a produce gaze de înaltă temperatură și de înaltă presiune pentru a conduce turbinele sau motoarele cu piston pentru a funcționa și, în același timp, pentru a recupera căldura reziduală pentru alte sisteme pentru a îmbunătăți eficiența energetică.

Bateria asistă sistemul furnizând putere suplimentară în timpul pornirii, accelerării, sarcinilor mari etc. sau când puterea celulei de combustie este insuficientă și poate recupera energia de frânare pentru stocare.

2.Clasificarea sistemelor de putere hibride cu hidrogen

(1) Sistem hibrid pila de combustibil cu hidrogen-baterie

Membrană schimbătoare de protoni Pila de combustibil (PEMFC) este principalul dispozitiv de generare a energiei, care are avantajele unei eficiențe ridicate de conversie a energiei, emisii zero și zgomot redus. Bateriile (de exemplu, bateriile cu litiu) sunt folosite ca surse de alimentare auxiliare, iar cele două sunt conectate la sistemul de acţionare electrică al dronei printr-un convertor de putere.

În timpul zborului, pila de combustie oferă o putere de bază stabilă, iar bateria cu litiu oferă putere suplimentară atunci când cererea instantanee de putere este mare, iar energia este recuperată și stocată în condiții de eficiență scăzută a celulei de combustibil (cum ar fi sarcini scăzute), optimizând eficiența și performanța întregului sistem.

În prezent, majoritatea dronelor hibride cu hidrogen folosesc sisteme hibride pile de combustibil cu hidrogen-baterie.

(2) Sistem hibrid motor cu combustie internă cu hidrogen-baterie

Motorul cu ardere internă cu hidrogen este folosit ca sursă de energie, iar puterea generată de arderea hidrogenului în cilindru este folosită pentru a conduce drona să zboare. Motoarele cu ardere internă cu hidrogen au caracteristicile unei tehnologii mature și densitate mare de putere, dar emisiile și eficiența termică ale acestora sunt mai mici decât cele ale pilelor de combustibil cu hidrogen.

În acest sistem, bateria este utilizată în principal pentru a îmbunătăți performanța de pornire a motorului cu ardere internă, pentru a obține o reglare rapidă a puterii și pentru a recupera energia de frânare, pentru a reduce risipa de energie și pentru a reduce consumul de combustibil și emisiile motorului cu ardere internă cu hidrogen în anumite condiții de lucru. și să îmbunătățească economia generală și protecția mediului.

Deoarece sistemul hibrid motor cu combustie internă cu hidrogen-baterie trebuie să ardă hidrogenul în cilindru pentru a genera energie, acesta este în general utilizat în aeronave relativ mari.

Prima aeronavă de aviație generală auto-dezvoltată din China, alimentată cu un motor cu combustie internă pe hidrogen, este echipată cu un motor cu combustie internă cu hidrogen cu injecție directă supraalimentat de 2,0 litri cu emisii zero, care utilizează stocarea hidrogenului gazos de înaltă presiune, greutatea stocării hidrogenului de 4,5 kg, motor cu combustie internă cu hidrogen. eficiență termică maximă de peste 43%, eficiență termică cuprinzătoare de peste 40%.

(3) Sistem hibrid de pile de combustibil cu hidrogen-baterie solară

Pe lângă pile de combustie și baterii, au fost introduse și panouri solare.

Panourile solare convertesc energia solară în electricitate în timpul zilei, când există suficientă lumină pentru a reumple zborul dronei sau pentru a reîncărca bateria.

Celula de combustibil este principalul dispozitiv de alimentare continuă cu energie, iar bateria joacă un rol în echilibrarea puterii, stocarea energiei și asigurarea funcționării dronei pe timp de noapte sau când lumina este insuficientă.