自4月10日，無人機(jī)企業(yè)科比特航空發(fā)布HYDrone-1800的多旋翼無人機(jī)以來，整個(gè)行業(yè)就沸騰起來，不斷爭論氫燃料動(dòng)力系統(tǒng)目前是否能應(yīng)用在工業(yè)級(jí)無人機(jī)行業(yè)。筆者圍觀了各個(gè)微信圈的討論，總結(jié)了大家爭論的幾個(gè)核心問題：

　　1.氫燃料電池技術(shù)是否成熟

　　2.氫氣的來源問題

　　3.氫氣的存儲(chǔ)及安全問題

　　帶著這些問題，筆者查閱了一些文章，采訪了多位電力系統(tǒng)的專家，在這里粗淺地談一下氫燃料電池在無人機(jī)行業(yè)的應(yīng)用情況。

　　首先，氫燃料電池不是什么新技術(shù)

　　不管在國內(nèi)還是國外，不管是航空還是汽車，氫燃料電池都不算是新技術(shù)了。

　　早在20世紀(jì)60年代，氫燃料電池就已經(jīng)成功地應(yīng)用于航天領(lǐng)域。往返于太空和地球之間的“阿波羅”飛船就安裝了這種體積小、容量大的裝置。

　　進(jìn)入70年代以后，隨著人們不斷地掌握多種先進(jìn)的制氫技術(shù)，氫燃料電池就被運(yùn)用于發(fā)電和汽車。波音公司于2008年4月3日成功試飛一架以氫燃料電池為動(dòng)力源的小型飛機(jī)。

　　2008年奧運(yùn)會(huì)期間，上海大眾提供了20輛帕薩特領(lǐng)馭氫燃料電池汽車，作為奧運(yùn)之行的“綠色車隊(duì)”。

　　在今年年初的美國拉斯維加斯消費(fèi)電子展（CES）上，豐田發(fā)布了量產(chǎn)型的Mirai；2015年東京車展上，本田發(fā)布了氫燃料電池車Clarity，號(hào)稱續(xù)航700km。除此外，雷克薩斯、奔馳等一眾國際豪華汽車品牌紛紛推出了自己的氫燃料電池車。

　　雖然車展樣車和實(shí)用性技術(shù)還有一定的差距，但氫能被認(rèn)為是連接化石能源向可再生能源過渡的重要橋梁，實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)供給和循環(huán)的重要能源載體之一。

　　那么，氫能源的工作原理是什么

　　氫燃料電池是使用氫這種化學(xué)元素，制造成儲(chǔ)存能量的電池。其基本原理是電解水的逆反應(yīng)，把氫和氧分別供給陰極和陽極，氫在陽極變成氫離子（質(zhì)子）通過電解質(zhì)轉(zhuǎn)移到陰極，同時(shí)放出電子通過外部的負(fù)載到達(dá)陰極，與氧氣發(fā)生反應(yīng)生成水。

　　氫燃料電池的基本結(jié)構(gòu)和基本燃料電池的結(jié)構(gòu)相同包括：電極、電解質(zhì)隔膜與集電器等。

　　電極是燃料氧化和還原的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的場(chǎng)所，可分成陰極與陽極兩部分。電解質(zhì)隔膜的功能是分隔氧化劑與還原劑并同時(shí)傳導(dǎo)離子。目前燃料電池所采用的電解質(zhì)隔膜可以分為兩類，一類為以絕緣材料制作多孔隔膜，例如石棉膜、碳化硅膜和鋁酸鋰膜等，再將電解液，例如氫氧化鉀、磷酸和熔融碳酸鹽等，浸入多孔隔膜：另一類電解質(zhì)隔膜為固態(tài)離子交換膜，例如質(zhì)子交換膜燃料電池中采用的全氟磺酸樹脂膜。集電器也稱做雙極板，它只有收集電流、疏導(dǎo)反應(yīng)氣體及分隔氧化劑與還原劑的作用；雙極板的性能取決于材料特性、流場(chǎng)設(shè)計(jì)與加工技術(shù)。

　　由于供應(yīng)給陰極板的氧，可以從空氣中獲得，因此只要不斷地給陽極板供應(yīng)氫，給陰極板供應(yīng)空氣，并及時(shí)把水（蒸氣）帶走，就可以不斷地提供電能。由于氫燃料電池不儲(chǔ)能，確切的講應(yīng)該稱為氫發(fā)電裝置。

　　在無人機(jī)行業(yè)已有試水者

　　多旋翼無人機(jī)續(xù)航能力有限是民用無人機(jī)行業(yè)的痛點(diǎn)，目前市面上的民用無人機(jī)主要采用鋰聚合物電池作為主要?jiǎng)恿?，續(xù)航能力一般在20分鐘至30分鐘之間，因技術(shù)方面不同有所差別，大部分續(xù)航時(shí)間都是在45分鐘以內(nèi)。

　　其實(shí)早在今年2月份，蘇格蘭海洋科學(xué)協(xié)會(huì)（SAMS）在蘇格蘭機(jī)場(chǎng)成功進(jìn)行了第一架使用固態(tài)氫動(dòng)力系統(tǒng)無人機(jī)的飛行測(cè)試，起飛10分鐘運(yùn)行200英尺，并平穩(wěn)著陸。它采用的是Cella公司的氫動(dòng)力氣體發(fā)生器和Arcola集成的燃料電池。這個(gè)電池的運(yùn)行原理為：氣體發(fā)生器使用專有的固態(tài)物質(zhì)，將該物質(zhì)加熱到100℃以上時(shí)可將釋放出大量的氫氣。

　　而國內(nèi)，武漢眾宇動(dòng)力系統(tǒng)科技有限公司于2014年底就開始嘗試在無人機(jī)上應(yīng)用燃料電池技術(shù)，推出兩款名為“天行者”的固定翼無人機(jī)和“游騎兵”的六旋翼無人機(jī)，前者在2015年6月2日創(chuàng)下了12小時(shí)連續(xù)不斷飛行的成績；兩個(gè)月后，后者在新疆創(chuàng)造了3小時(shí)30分鐘的野外飛行記錄。在整個(gè)飛行過程中，巡航時(shí)由氫燃料電池提供穩(wěn)定動(dòng)力輸出，而在起飛等動(dòng)力需求較大的時(shí)候，鋰電池將會(huì)進(jìn)行補(bǔ)充輸出；待巡航時(shí)，氫燃料電池將對(duì)鋰電池會(huì)將富余的電能回充到鋰電池。

　　而科比特航空推出HYDrone-1800多旋翼無人機(jī)這個(gè)事件，成了“氫燃料電池能否在工業(yè)級(jí)無人機(jī)應(yīng)用”爭論的導(dǎo)火索。

　　在筆者收集的資料中，總結(jié)了幾點(diǎn)多數(shù)專家共同認(rèn)可的因素，來對(duì)氫燃料電池在應(yīng)用中無法回避的問題進(jìn)行一些剖析：

　　1、氫氣的制?。?/strong>氫氣制取的方法非常多，最常見的包括水電解和天然氣或甲醇等化石燃料的重整，目前全球90%以上的氫氣都是通過后者的方法制取出來的，技術(shù)非常成熟，目前的工廠車間成本大約為2.5元/m3，而在HYDrone-1800上實(shí)現(xiàn)4.5小時(shí)續(xù)航大約只消耗了3.5m3氫氣。但是目前氫氣還是屬于一種工業(yè)品，算上分裝、壓縮、運(yùn)輸、分銷等成本，目前高純氫的零售價(jià)格一般在15元/m3左右。目前許多工業(yè)國家正努力在未來實(shí)現(xiàn)氫經(jīng)濟(jì)社會(huì)，將氫氣變成一種消費(fèi)品，其潛在的成本非常低廉。我們國家正在大力推廣煤制氫，氫氣成本大約為0.8-1元/m3。