В России успешно испытали дрон на водородном топливе

Топливный элемент — это устройство, которое напрямую преобразует химическую энергию топлива в электрическую. В отличие от аккумуляторов, которые циклически накапливают и отдают электроэнергию, топливные элементы способны производить ее постоянно. В частности, они могут работать на водороде.

По сравнению с литийионными батареями дроны на основе водород-воздушных элементов дешевле в 20 раз, а стоимость пролета одного километра на водороде в два-три раза ниже, чем при использовании двигателей внутреннего сгорания

Поэтому сегодня наиболее актуальная сфера применения водородного топлива — беспилотная техника, и в первую очередь авиация. Ведь от источника питания зависит время автономной работы, которое является решающим фактором при использовании таких аппаратов. При испытаниях нового российского дрона удалось доказать, что энергоемкость установок на основе топливных элементов в 2–4 раза выше, чем у литийионных аккумуляторов. Разработкой аппарата занимались специалисты Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН и Физтеха.

Источником питания дрона послужили две батареи топливных элементов мощностью 1 кВт. Топливом стал водород в баллоне высокого давления. Эта энергоустановка может обеспечивать непрерывный полет аппарата длительностью до 2,5 часа.

«Если тот же аппарат питать от литийионных аккумуляторов, то для обеспечения сопоставимого времени полета его придется периодически сажать, менять или заряжать аккумуляторы. Либо запускать одновременно несколько аппаратов, что значительно удорожает процесс. Конструкция имеет взлетный вес до 15 кг, может нести полезную нагрузку до 2 кг, скорость полета — до 50 км/ч», — говорит руководитель проекта, глава Центра компетенций НТИ по технологиям новых и мобильных источников энергии ФИЦ ПХФ и МХ РАН Алексей Левченко. 

По словам разработчиков, такие батареи идеально подходят для применения в легкой беспилотной технике.

#беспилотники #доставка #дроны

2023 — год беспилотных доставщиков: что нас ждет?

Читать

«У нашей разработки есть ряд очевидных преимуществ. Одно из основных — потенциальная возможность работы при отрицательных температурах. Топливные элементы отличаются от  других источников энергии абсолютной экологической безопасностью, поскольку в процессе работы выделяются только пары дистиллированной воды, которую можно пить», — поясняет руководитель молодежной лаборатории перспективной энергетики Института электродвижения МФТИ Дмитрий Гребцов. 

Не только в воздухе 

Разработанные межвузовской командой топливные элементы можно использовать для решения широкого спектра задач — от зарядки гаджетов до источника энергии для электровелосипедов. В перспективе их можно внедрять даже в состав небольших электростанций.

Как отмечают создатели, принцип работы топливных элементов известен уже более 150 лет, однако только в последние десятилетия характеристики энергоустановок на их основе достигли значений, обеспечивающих конкуренцию с двигателями внутреннего сгорания и аккумуляторами. Это произошло за счет улучшения параметров самих топливных элементов и сопутствующего оборудования, в частности баллонов высокого давления. Однако основной проблемой является практически полное отсутствие инфраструктуры для заправки водородом.

В 2021 году московские власти объявили о намерении закупить водоробусы — автобусы на водородных топливных элементах, но отказались от этой идеи Фото: © Scharfsinn / Shutterstock / FOTODOM

Современные топливные элементы по многим параметрам превосходят литийионные аккумуляторы, но они достаточно сложны и дороги в изготовлении, в том числе из-за высокой стоимости ионообменных мембран — одного из основных компонентов. 

В МФТИ решают эту проблему и сегодня активно разрабатывают технологию создания протонпроводящих мембран, пригодных для производства современных водородных топливных элементов. Ожидается, что она будет внедрена уже в ближайшее время.