Межвузовская коллаборация ученых ФИЦ ПХФ и МХ РАН и МФТИ разработала пилотный образец мультироторного летательного аппарата с источником энергии на основе водородных топливных элементов для эксплуатации, в том числе, в условиях Арктики.

Продемонстрировано 2–4-кратное преимущество в энергоемкости энергоустановок на основе топливных элементов перед литий-ионными аккумуляторами. По итогам испытаний время непрерывного полета составило 2,5 часа.

Суперактуальная на текущий момент сфера применения водородного топлива — беспилотная техника и в первую очередь авиация. Именно там решающим фактором является время работы, которое зависит от источника питания.

Главное преимущество энергоустановок на основе топливных элементов — высокая удельная энергоемкость по сравнению с аккумуляторами, что обеспечивается высоким КПД топливных элементов и высокой теплотой сгорания водорода (121 МДж/кг по низшей теплотворной способности). Достигнутые значения энергоемкости составляют 550–750 Вт*ч/кг, что в 2–4 раза превышает энергоемкость современных аккумуляторов. Это обеспечивает пропорциональное увеличение автономности беспилотной техники.

Источник питания дрона — две батареи топливных элементов мощностью 1 киловатт. Топливом является водород, находящийся в баллоне высокого давления. Эта энергоустановка может обеспечивать непрерывный полет аппарата длительностью до 2,5 часов. Если тот же аппарат питать от литий-ионных 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.

Разработчики подчеркивают, что для легкой беспилотной техники использование топливных элементов с водородом весьма оправданно на сегодняшний момент.

У новой 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.

По словам разработчиков, созданные для водородного летательного аппарата топливные элементы могут использоваться не только в авиации, но и для решения широкого спектра задач: портативного электроснабжения, зарядки гаджетов и для электровелосипедов в качестве источника энергии. Далее они могут внедряться даже в составе небольших электростанций.

Источник: МФТИ