[實用新型]一種適用于高原無人機的氫燃料電池系統

有效

• 申請號: 202220970617.6
• 申請日: 2022-04-25
• 公開（公告）號: CN217444443U
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 安存軍;靳開興;常衛東;魯盼盼;郝紅巖;董永
• 申請（專利權）人: 盛世盈創氫能科技（陜西）有限公司
• 主分類號: H01M8/04089
• 分類號: H01M8/04089;H01M8/04014;B64D37/00
• 代理公司: 青島致嘉知識產權代理事務所(普通合伙) 37236
• 代理人: 王巧麗

本實用新型公開了一種適用于高原無人機的氫燃料電池系統，包括電堆、氫氣儲罐、氧氣儲罐和燃料電池控制器，氫氣儲罐通過供氫管路與電堆陽極的氫氣入口連接，供氫管路上設有電磁閥、比例閥和陽極壓力傳感器；氧氣儲罐通過供氧管路與電堆陰極的空氣入口連接，供氧管路上設有電磁閥和陰極壓力傳感器；電堆陰極的空氣出口設有排氣流量控制裝置，燃料電池控制器控制電磁閥、比例閥、陽極壓力傳感器及陰極壓力傳感器。本實用新型在電堆陰極進氣口增設了氧氣儲罐，以增加進入電堆的空氣中的氧氣含量，提高氫燃料的電池性能及續航里程。通過排氣流量控制裝置控制電堆中氣體與外界的熱交換速度，使燃料電池維持在最佳反應溫度工況，發揮出最佳性能。

技術領域

本實用新型屬于燃料電池無人機技術領域，尤其涉及一種適用于高原無人機的氫燃料電池系統。

背景技術

無人機是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱或者由車載計算機完全地或間歇地自主地操作的不載人飛機。與有人駕駛飛機相比，無人機往往更適合執行環境復雜或危險的任務。按照應用領域，無人機可分為軍用與民用，軍用方面，無人機分為偵察機和靶機；民用方面，無人機與行業應用結合，是無人機真正的剛需，如在航拍、農業、植保、微型自拍、快遞運輸、災難救援、觀察野生動物、監控傳染病、測繪、新聞報道、電力巡檢、救災、影視拍攝等領域的應用，大大的拓展了無人機本身的用途。

目前無人機應用中最大的技術瓶頸是續航能力的嚴重不足，因為無人機的續航能力決定了無人機能不能用在對續航能力有剛性需求的應用場景當中，在絕大多數的工業無人機應用領域，續航時間的增加都會極大地增加它的經濟性以及便利性。

氫燃料電池是一種將氫燃料和氧化劑的化學能直接轉化成電能的裝置。由于效率高、噪聲小、啟動溫度低、零污染等優點，被廣泛應用于固定式發電、交通運輸以及便攜式電源等領域。氫燃料電池在無人機的應用極大地延長了無人機的續航能力，使得無人機的應用場景更加廣闊。但目前氫燃料電池無人機不能滿足高海拔地區的使用需求，當海拔高度較高時，特別是高原地區，空氣稀薄，螺旋槳產生的升力降低，無人機會增大功率輸出；同時由于空氣稀薄，氣壓低，同樣體積的空氣，氧氣含量降低，氫燃料電池性能下降。此外，由于海拔高度增加，空氣寒冷，溫度很低，不能使氫燃料電池達到合適的溫度工況，不利于氫燃料電池發揮最佳性能。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種適用于高原無人機的氫燃料電池系統，旨在解決上述背景技術中現有技術存在的問題。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

一種適用于高原無人機的氫燃料電池系統，包括電堆、氫氣儲罐、氧氣儲罐和燃料電池控制器，所述氫氣儲罐通過供氫管路與電堆陽極的氫氣入口連接，所述供氫管路上沿氫氣流入方向依次設有電磁閥、比例閥和陽極壓力傳感器；所述氧氣儲罐通過供氧管路與電堆陰極的空氣入口連接，所述供氧管路上沿氧氣流入方向依次設有電磁閥和陰極壓力傳感器；所述電堆陰極的空氣出口設有排氣流量控制裝置，所述電磁閥、比例閥、陽極壓力傳感器及陰極壓力傳感器均與燃料電池控制器電連接。

通過在電推陰極的空氣進氣口連接微型的氧氣儲罐，氧氣與空氣混合后送入電堆中，以補充氧氣含量，與氫氣發生反應消耗氧氣，將氫氣的化學能直接轉化為電能，同時釋放出熱量，提高氫燃料電池性能。此外，通過電堆陰極空氣出口設置的排氣流量控制裝置控制電堆空氣排出流量，通過控制空氣排出流量控制氣體在電堆中的滯留時間，進而控制氣體與外界的熱交換速度，有效的對電堆進行保溫，使燃料電池維持在最佳反應溫度工況，從而使氫燃料電池發揮出最佳性能。