[实用新型]一种适用于高原无人机的氢燃料电池系统

说明书

本实用新型公开了一种适用于高原无人机的氢燃料电池系统，包括电堆、氢气储罐、氧气储罐和燃料电池控制器，氢气储罐通过供氢管路与电堆阳极的氢气入口连接，供氢管路上设有电磁阀、比例阀和阳极压力传感器；氧气储罐通过供氧管路与电堆阴极的空气入口连接，供氧管路上设有电磁阀和阴极压力传感器；电堆阴极的空气出口设有排气流量控制装置，燃料电池控制器控制电磁阀、比例阀、阳极压力传感器及阴极压力传感器。本实用新型在电堆阴极进气口增设了氧气储罐，以增加进入电堆的空气中的氧气含量，提高氢燃料的电池性能及续航里程。通过排气流量控制装置控制电堆中气体与外界的热交换速度，使燃料电池维持在最佳反应温度工况，发挥出最佳性能。

技术领域

本实用新型属于燃料电池无人机技术领域，尤其涉及一种适用于高原无人机的氢燃料电池系统。

背景技术

无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作的不载人飞机。与有人驾驶飞机相比，无人机往往更适合执行环境复杂或危险的任务。按照应用领域，无人机可分为军用与民用，军用方面，无人机分为侦察机和靶机；民用方面，无人机与行业应用结合，是无人机真正的刚需，如在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途。

目前无人机应用中最大的技术瓶颈是续航能力的严重不足，因为无人机的续航能力决定了无人机能不能用在对续航能力有刚性需求的应用场景当中，在绝大多数的工业无人机应用领域，续航时间的增加都会极大地增加它的经济性以及便利性。

氢燃料电池是一种将氢燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的装置。由于效率高、噪声小、启动温度低、零污染等优点，被广泛应用于固定式发电、交通运输以及便携式电源等领域。氢燃料电池在无人机的应用极大地延长了无人机的续航能力，使得无人机的应用场景更加广阔。但目前氢燃料电池无人机不能满足高海拔地区的使用需求，当海拔高度较高时，特别是高原地区，空气稀薄，螺旋桨产生的升力降低，无人机会增大功率输出；同时由于空气稀薄，气压低，同样体积的空气，氧气含量降低，氢燃料电池性能下降。此外，由于海拔高度增加，空气寒冷，温度很低，不能使氢燃料电池达到合适的温度工况，不利于氢燃料电池发挥最佳性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于高原无人机的氢燃料电池系统，旨在解决上述背景技术中现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种适用于高原无人机的氢燃料电池系统，包括电堆、氢气储罐、氧气储罐和燃料电池控制器，所述氢气储罐通过供氢管路与电堆阳极的氢气入口连接，所述供氢管路上沿氢气流入方向依次设有电磁阀、比例阀和阳极压力传感器；所述氧气储罐通过供氧管路与电堆阴极的空气入口连接，所述供氧管路上沿氧气流入方向依次设有电磁阀和阴极压力传感器；所述电堆阴极的空气出口设有排气流量控制装置，所述电磁阀、比例阀、阳极压力传感器及阴极压力传感器均与燃料电池控制器电连接。

通过在电推阴极的空气进气口连接微型的氧气储罐，氧气与空气混合后送入电堆中，以补充氧气含量，与氢气发生反应消耗氧气，将氢气的化学能直接转化为电能，同时释放出热量，提高氢燃料电池性能。此外，通过电堆阴极空气出口设置的排气流量控制装置控制电堆空气排出流量，通过控制空气排出流量控制气体在电堆中的滞留时间，进而控制气体与外界的热交换速度，有效的对电堆进行保温，使燃料电池维持在最佳反应温度工况，从而使氢燃料电池发挥出最佳性能。