Clasificación de sistemas híbridos de hidrógeno para UAV

1.El principio del sistema de energía híbrido de hidrógeno.

El sistema híbrido de hidrógeno del UAV suele utilizar hidrógeno como principal fuente de energía, combinado con otras fuentes de energía (como baterías), y convierte la energía química del hidrógeno en energía eléctrica o mecánica mediante reacciones químicas para impulsar el vuelo del dron.

El hidrógeno puede sufrir una reacción electroquímica en una pila de combustible para producir energía eléctrica, que hace funcionar directamente el motor; También se puede quemar para producir gases a alta temperatura y alta presión para hacer funcionar turbinas o motores de pistón y, al mismo tiempo, recuperar el calor residual para otros sistemas a fin de mejorar la eficiencia energética.

La batería ayuda al sistema proporcionando energía adicional durante el arranque, la aceleración, cargas elevadas, etc., o cuando la salida de la pila de combustible es insuficiente, y puede recuperar energía de frenado para almacenarla.

2.Clasificación de los sistemas de energía híbridos de hidrógeno.

(1) Sistema híbrido de pila de combustible y batería de hidrógeno

Membrana de intercambio de protones La pila de combustible (PEMFC) es el principal dispositivo de generación de energía, que tiene las ventajas de una alta eficiencia de conversión de energía, cero emisiones y bajo nivel de ruido. Las baterías (por ejemplo, baterías de litio) se utilizan como fuentes de energía auxiliares y ambas están conectadas al sistema de propulsión eléctrica del dron a través de un convertidor de energía.

Durante el vuelo, la celda de combustible proporciona una energía base estable y la batería de litio proporciona energía adicional cuando la demanda de energía instantánea es alta, y la energía se recupera y almacena en condiciones de baja eficiencia de la celda de combustible (como cargas bajas), optimizando la eficiencia. y el rendimiento de todo el sistema.

En la actualidad, la mayoría de los drones híbridos de hidrógeno utilizan Sistemas híbridos de pila de combustible y batería de hidrógeno..

(2) Sistema híbrido de batería y motor de combustión interna de hidrógeno

El motor de combustión interna de hidrógeno se utiliza como fuente de energía, y la energía generada por la combustión de hidrógeno en el cilindro se utiliza para impulsar el vuelo del dron. Los motores de combustión interna de hidrógeno tienen las características de una tecnología madura y una alta densidad de potencia, pero sus emisiones y eficiencia térmica son inferiores a las de las pilas de combustible de hidrógeno.

En este sistema, la batería se utiliza principalmente para mejorar el rendimiento de arranque del motor de combustión interna, lograr un ajuste rápido de potencia y recuperar energía de frenado, reducir el desperdicio de energía y reducir el consumo de combustible y las emisiones del motor de combustión interna de hidrógeno en algunas condiciones de trabajo. y mejorar la economía general y la protección del medio ambiente.

Debido a que el sistema híbrido de batería y motor de combustión interna de hidrógeno necesita quemar hidrógeno en el cilindro para generar energía, generalmente se usa en aviones relativamente grandes.

El primer avión de aviación general de desarrollo propio de China propulsado por un motor de combustión interna de hidrógeno está equipado con un motor de combustión interna de hidrógeno de inyección directa sobrealimentado de 2,0 litros y cero emisiones, que utiliza almacenamiento de hidrógeno gaseoso a alta presión, un peso de almacenamiento de hidrógeno de 4,5 kg y un motor de combustión interna de hidrógeno. Eficiencia térmica máxima de más del 43%, eficiencia térmica integral de más del 40%.

(3)Sistema híbrido de pila de combustible de hidrógeno, batería solar y

Además de las pilas de combustible y las baterías, también se han introducido paneles solares.

Los paneles solares convierten la energía solar en electricidad durante el día, cuando hay suficiente luz para reponer el vuelo del dron o recargar la batería.

La pila de combustible es el principal dispositivo de suministro continuo de energía, y la batería desempeña un papel en el equilibrio de la energía, el almacenamiento de energía y garantizar el funcionamiento del dron por la noche o cuando la luz es insuficiente.