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世界首个固体氧化物燃料电池无人机!已证实可长时间飞行

要点

➤通过提高燃料电池输出功率以及减轻重量,实现了比以往可以更长时间飞行以及工作的无人机。 ➤开发出LPG内部重整固体氧化物燃料电池技术,适用于电力负荷波动较大的无人机。 ➤期待在氢基础设施尚未完善的地域,应用于物流、基础设施检查、灾害对应等领域。

概要

日本Prodrone株式会社(以下简称“Prodrone”)、Atsumitec株式会社(以下简称“Atsumitec”)环境技术中心、以及国立研究开发法人产业技术综合研究所(以下简称“产总研”)极限功能材料研究部门在世界上首次证实了可以长时间飞行以及工作的固体氧化物燃料电池(SOFC)无人机。

研究团队此次通过增大使用液化石油气(LPG)的SOFC电堆的输出功率以及减轻重量(单位输出的重量比以往减少60%),开发出在空中也能发电的SOFC系统。由SOFC发电向无人机及其搭载的二次电池提供电力,可以延长飞行和工作时间。

另外,还开发出能在电极内部稳定地将LPG重整为氢气和一氧化碳的内部重整SOFC技术,以应对无人机电力负荷波动较大的情况。由于其使用通用且便于运输的LPG,所以即使在氢基础设施尚未完善的地区,也有望在物流、基础设施检查、灾害应对等领域做出贡献。

本研究开发得到了日本国立研究开发法人新能源产业技术综合开发机构(NEDO)“实现机器人以及无人机活跃的节能社会项目”的资助。

(文中图片均来自雅虎)

开发的社会背景

近年来,作为打造新产业的具体措施之一,人们提出要“创造环境以便扩大无人机的工业用途”。在物流领域,随着小批量运输的增加和装载率的降低,需要提高能源的使用效率;在基础设施检查领域,通过高效的检查延长设施使用寿命以节约资源成为紧迫的课题;在灾害应对领域,需要能够代替人类迅速进行现场受灾状况调查的装置;在以上这些领域,无人机以及机器人的活用备受期待。

但是,通常搭载在无人机上用作电源的锂离子聚合物(LiPo)二次电池单位重量的能量密度很小,飞行以及工作时间仅为15~30分钟左右。由于无人机的耗电量与重量成正比,因此无法搭载太多二次电池,当用于物流领域装载货物或用于检查基础设施需要搭载测定机器时,无人机的飞行以及工作时间将变得更短。另外,通常情况下,在发生灾难时,无法确保电源为二次电池充电。

为了解决这些二次电池的问题,国内外都在开发搭载纯氢驱动的固体高分子燃料电池(PEFC)的无人机,但是还存在诸如在氢基础设施不完善的地区,燃料供应困难等问题。

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