Classification des systèmes hybrides hydrogène pour drones

1.Le principe du système d’alimentation hybride à hydrogène

Le système hybride hydrogène du drone utilise généralement l’hydrogène comme source d’énergie principale, combiné à d’autres sources d’énergie (telles que les batteries), et convertit l’énergie chimique de l’hydrogène en énergie électrique ou mécanique par le biais de réactions chimiques pour alimenter le vol du drone.

L'hydrogène peut subir une réaction électrochimique dans une pile à combustible pour produire de l'énergie électrique, qui entraîne directement le fonctionnement du moteur ; Il peut également être brûlé pour produire des gaz à haute température et haute pression pour faire fonctionner des turbines ou des moteurs à pistons, tout en récupérant la chaleur perdue pour d'autres systèmes afin d'améliorer l'efficacité énergétique.

La batterie assiste le système en fournissant une puissance supplémentaire lors du démarrage, de l'accélération, des charges élevées, etc., ou lorsque la puissance de la pile à combustible est insuffisante, et peut récupérer l'énergie de freinage pour la stocker.

2.Classification des systèmes électriques hybrides à hydrogène

(1) Système hybride pile à combustible-batterie à hydrogène

Membrane échangeuse de protons La pile à combustible (PEMFC) est le principal dispositif de production d'électricité, qui présente les avantages d'une efficacité de conversion d'énergie élevée, de zéro émission et d'un faible bruit. Des batteries (par exemple des batteries au lithium) sont utilisées comme sources d'alimentation auxiliaires et les deux sont connectées au système d'entraînement électrique du drone via un convertisseur de puissance.

Pendant le vol, la pile à combustible fournit une puissance de base stable, et la batterie au lithium fournit une puissance supplémentaire lorsque la demande de puissance instantanée est élevée, et l'énergie est récupérée et stockée dans des conditions de faible efficacité de la pile à combustible (telles que de faibles charges), optimisant ainsi l'efficacité. et les performances de l'ensemble du système.

À l'heure actuelle, la plupart des drones hybrides à hydrogène utilisent systèmes hybrides pile à combustible-batterie à hydrogène.

(2) Système hybride moteur à combustion interne à hydrogène-batterie

Le moteur à combustion interne à hydrogène est utilisé comme source d'énergie, et la puissance générée par la combustion de l'hydrogène dans le cylindre est utilisée pour faire voler le drone. Les moteurs à combustion interne à hydrogène présentent les caractéristiques d’une technologie mature et d’une densité de puissance élevée, mais leurs émissions et leur efficacité thermique sont inférieures à celles des piles à combustible à hydrogène.

Dans ce système, la batterie est principalement utilisée pour améliorer les performances de démarrage du moteur à combustion interne, obtenir un ajustement rapide de la puissance et récupérer l'énergie de freinage, réduire le gaspillage d'énergie et réduire la consommation de carburant et les émissions du moteur à combustion interne à hydrogène dans certaines conditions de travail. , et améliorer l’économie globale et la protection de l’environnement.

Étant donné que le système hybride moteur à combustion interne à hydrogène-batterie doit brûler de l’hydrogène dans le cylindre pour produire de l’énergie, il est généralement utilisé dans les avions relativement gros.

Le premier avion d'aviation générale auto-développé par la Chine, propulsé par un moteur à combustion interne à hydrogène, est équipé d'un moteur à combustion interne à hydrogène à injection directe suralimenté sans émissions de 2,0 L, utilisant un stockage d'hydrogène gazeux à haute pression, un poids de stockage d'hydrogène de 4,5 kg, un moteur à combustion interne à hydrogène. efficacité thermique maximale de plus de 43 %, efficacité thermique globale de plus de 40 %.

(3) Système hybride pile à combustible-solaire-batterie à hydrogène

Outre les piles à combustible et les batteries, des panneaux solaires ont également été introduits.

Les panneaux solaires convertissent l'énergie solaire en électricité pendant la journée lorsqu'il y a suffisamment de lumière pour reconstituer le vol du drone ou pour recharger la batterie.

La pile à combustible est le principal dispositif d'alimentation continue en énergie, et la batterie joue un rôle dans l'équilibrage de la puissance, le stockage de l'énergie et le fonctionnement du drone la nuit ou lorsque la lumière est insuffisante.