周凱 作
前不久，以色列一網(wǎng)站稱，其國內(nèi)兩家公司將聯(lián)合設(shè)計制造大載荷的氫燃料電池無人機，打造航程更遠的“下一代無人機編隊”。
在當前鋰電池稱雄無人機市場的背景下，該消息的發(fā)布，讓人頓生“無人機換裝先進氫燃料電池時日不遠”之感。事實上，讓具有大載荷能力的氫燃料電池無人機從圖紙變?yōu)楝F(xiàn)實，還有相當長一段路要走。
燃料電池是一種將燃料中的化學能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)供電裝置。氫燃料電池，顧名思義，是以氫氣為燃料提供電能的電池。
和其他國家一樣，以色列對氫燃料電池的垂青，一方面是出于對其廣闊前景的預估，另一方面則是因為鋰電池存在一定軟肋，如續(xù)航能力不足等。普通小型鋰電池無人機持續(xù)飛行20多分鐘后，電量就會告急。
氫燃料電池的一些試驗結(jié)果則證明，它在續(xù)航能力方面技高一籌。當前，電動無人機的飛行紀錄不少是氫燃料電池無人機開創(chuàng)及打破的。而且，氫燃料電池可以“快充”，類似給汽車加油，幾分鐘就可將氫燃料注入。
鋰電池還存在怕低溫這一“硬傷”，氫燃料電池對溫度不太“敏感”，只要有氫氣和氧化劑就能工作。同時，氫氣是清潔能源，對環(huán)境無污染。種種優(yōu)勢，使氫燃料電池成為近年來各國研發(fā)的重點，在航空、交通等多個領(lǐng)域得到一定應(yīng)用。
氫燃料電池用作無人機動力的時間并不長。美國在2009年曾試飛“離子虎”無人機，其動力來源就是所攜帶的氣態(tài)壓縮氫。2013年，“離子虎”無人機燃料改為液氫，可連續(xù)飛行48小時。但隨著其航程增加，燃料處理過程中的成本也一漲再漲。更何況，向來追求小巧輕便的無人機，拎著大氫氣罐四處奔走，不僅形象“磕磣”，也有違設(shè)計初衷。
近年來興起的固態(tài)儲氫技術(shù)給氫燃料電池應(yīng)用帶來新曙光。有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，某些合金低溫下可與氫氣形成金屬氫化物，溫度升高時則釋放氫氣。用這類合金制成儲氫材料，無須高壓，就可以儲存氫氣。該技術(shù)已被應(yīng)用到汽車新型蓄電池研制中。
基于該技術(shù)，一些國家開始研制新型氫燃料電池無人機。
這一研制過程顯然不會一帆風順，最主要的攔路虎還是其居高不下的成本。和工業(yè)制氫需要消耗大量煤、天然氣一樣，制造氫燃料電池需要用貴金屬鉑作為催化劑，還需要其他一些比較“燒錢”的材料，這導致總成本始終居高不下。
軍用無人機優(yōu)勢在于價廉物美，如果電池昂貴，就會失去這一優(yōu)勢。況且，大多數(shù)無人機作戰(zhàn)，對航程要求不是很高。這就意味著，即使氫燃料電池無人機將來“參軍”，大概率會干遠距離偵察和運輸類工作。
目前，在無人機新能源領(lǐng)域，鋰電池發(fā)展勢頭依然強勁。但隨著氫燃料電池技術(shù)的進步及其制造、儲運、使用成本降低，氫燃料電池或?qū)⒆罱K成為驅(qū)動無人機飛行的主要動力源之一。