让无人机“超能飞”的氢燃料电池，也有石墨烯身影！

石墨烯联盟：CGIA2013...

导读

　　近日，科比特发布的新无人机，以其4小时的超长续航备受瞩目，令其“超能飞”的神器就是氢燃料电池。而其中最有发展前景的一种氢燃料电池中，就有石墨烯的身影！

科比特氢燃料无人机发布会现场

　　近日，科比特航空发布了一款新的无人机，以其长达4小时的超长续航能力为人惊艳。无独有偶，上个月末英国Intelligent Energy公司宣布，已研制出了一种让无人机续航两个小时的办法。目前锂电池的发展面临瓶颈，市面上大部消费级无人机的续航能力不超过半小时，那么这些超长续航的无人机到底有什么秘密武器？

答案就是——氢燃料电池

虽说是“新型电池”，但燃料电池的资格却挺老，早在1839年，英国物理学家威廉·格罗夫就制作了世界上第一个燃料电池。上世纪60年代，燃料电池就在太空探索领域发挥了一定作用，如今，燃料电池已在多个领域进行了应用尝试。尽管不同燃料电池的燃料不同，但大部分燃料电池的工作原理和工作模式差不多——就是消耗燃料与氧发生反应，最终产生水、二氧化碳等及电能。

燃料电池原理图

目前主流的燃料电池按电解质种类可分为主要为以下五种：

据业内人士介绍，现在市面上最有发展前景的两种是质子交换膜燃料电池（PEMFC）和熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）。其中质子交换膜的电池是目前应用最多的，这种电池需要石墨烯作为介质膜，然后用经过纳米技术处理的铂金等贵金属做催化剂，从而制成一个反应片，每个反应片能够产生0.7~0.9V的电压，如果想使用大功率，只需把反应片组合起来变成一个增压后的氢燃料电堆即可。这种电池工作温度在100℃以内，功率输出比较低，最适合用于消费级的电池需求，从电动汽车、无人机甚至于电脑、手机等，都可能实现使用质子膜燃料电池供电。

而熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）由于结构较复杂，运行温度高导致启动时间缓慢，因而不适合移动应用，比较合适定位于固定式燃料电池，由于其功率输出也很高，所以更适合作为发电系统来使用。氢燃料电池优势十分突出，如可以不间断的提供稳定电力，直至燃料耗尽；如相比锂电池更能适应环境，低温情况不易断电；又如寿命长，是一般锂电池的几十倍；此外，氢燃料电池产生的排放物只是水和二氧化碳等，膜和催化剂等材料都能回收再利用，更为环保。

然而氢燃料电池的劣势也非常明显：

最直观的就是令人望而却步的成本。如质子膜电池，由于膜的材料为石墨烯（目前市面上石墨烯成本要近1000美金1克），同时催化剂需要用一些经过纳米技术处理的稀有贵金属，成本十分高昂。

氢燃料电池还面临氢燃料源不易取得、燃料运输的标准很高、安全性饱受业内人士质疑等问题。因此综合来看，目前氢燃料电池的发展并不很成熟，究竟氢燃料电池是否会成为无人机动力的趋势，是否能较快地发展成熟，都还需要观望。

来源：江南石墨烯研究院

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