氢能无人机新品相继亮相，动力系统产业链玩家加码布局

 

电子发烧友网报道（文/莫婷婷）近年来，我国氢能产业快速发展。国家发展改革委、国家能源局联合研究制定的《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》提到，到2025年，我国将形成较为完善的氢能产业发展制度政策环境，产业创新能力显著提高，基本掌握核心技术和制造工艺，初步建立较为完整的供应链和产业体系，初步建立以工业副产氢和可再生能源制氢就近利用为主的氢能供应体系。

当前，氢能在无人机领域已经有所应用。在氢能无人机产业链上，包括无人机品牌企业、氢能燃料电池系统企业、通信系统研发商等多家企业均在该领域迎来进展。
 

解决无人机续航问题：氢能

2020年，我国推出《无人机用氢燃料电池发电系统》，对无人机用氢燃料电池发电系统的通用要求、技术要求、试验方法以及标志、包装和运输要求有了统一的要求，该标准于2020年12月正式实施。氢能具备零污染、零碳排放、能量密度大的特点，被认为是能够弥补无人机续航不足的解决方案之一。

云创氢电科技创始人徐伟强在XC02氢动力超长航时工业无人机的发布会上对比了采用氢燃料的氢动力无人机、采用锂电池的电动无人机、油动无人机的优劣势。从续航时间来看，氢动力无人机和油动无人机是最好的，油动无人机的优劣势是很明显的，在环境适应性、能源补充速度上具有优势，但是振动噪声和环保特性都比较差。而氢动力无人机在环境适应性、振动噪声、能源补充速度以及环保特性上都具有一定的优势。

尽管电池企业正在大力研发能量密度更大、续航时间更长的电池，但氢能在无人机续航能力的优势在现阶段是非常明显的，可以说，续航能力的提升是氢能源帮助无人机解决的第一个大难题，特别是在工业级无人机的应用上。

当前，工业无人机的需求也在随着无人化作业的普及而提升。这主要是因为用于工业场景的无人机，例如低空巡检、地理测绘的场景航程较远，以完成长时间的数据监测和收集，电量要足够无人机顺利返程。另一方面，部分工业无人机需要携带高清摄像头等较重的设备，对动力系统也提出了要求。一般而言，采用锂电池的电动工业无人机在进行作业的时候需要准备多块锂电池以备不时之需。但频繁更换电池会降低工作效率。

徐伟强表示，氢能源的能量密度是锂电池的6倍以上，可以让无人机续航接近5小时，飞行距离超过300km，作业效率提升8倍，且能量转化销量是车用发动机的3倍。“这是以前不敢想象的。氢动力系统全过程零排放，最终产物只有纯水，而且还是目前能量转化效率最高的动力形式。”

除此之外，森林巡检、火灾救援等无人机还要求能够在不同的温度下能稳定工作，对环境适应性有较高的要求。

从多种优势来看，氢能源被认为是当下工业无人机发电系统的最佳解决方案。

早在2016年，科比特航空发布的多旋翼无人机采用氢燃料电池，续航能力做到了273分钟，也就是约4个小时。彼时，消费级无人机的续航时间一般是在半个钟左右，工业级多旋翼无人机为1小时左右。科比特的新品让业内看到了氢能在无人机续航性能上的更多可能性。

时间到了2020年，中国航空公司与新研氢能共同推出六旋翼氢燃料电池无人机，续航时间达到了331分钟。

无人机产业链上的企业，持续探索氢能在无人机上的潜能，并最终通过续航性能的提升体现出来。例如贵州自然资源采用大翼展无人机巡查土地违法行为，一个架次飞巡1.5至2个小时，监测覆盖面积300平方公里。

从电池、发动机，再到无人机，产业链玩家加速推新品

在氢燃料电池系统的企业中，协氢新能源专注于风冷小型氢燃料电池系统。协氢新能源认为小型风冷氢燃料电池在补能时间、续航里程、电池重量、成本下降速度、环保、低温运行这六大方面解决了锂电池的痛点。

在补能时间方面，氢燃料电池不像锂电池需要充电时间，加氢或换罐仅需 10 秒钟。续航方面，锂电无人机的续航普遍在 1-1.5 小时，氢能无人机可以做到续航 3-5 小时。

而成本，更是投资人以及无人机企业都在关注的问题，氢无人机可以对锂电无人机形成“降维打击”，徐伟强表示，“从初始成本、使用成本和实现无人作业的配套成本来看，氢无人机的综合使用成本还不到电动无人机的一半”。协氢新能源营销总监袁胜在公开演讲时也提到，由于上游锂材料成本下降较难，氢燃料电池在产业化后成本下降空间大，下降快，规模化后价格将低于锂电。

电池重量对无人机的飞行性能、航程、续航等方面都有一定的影响，同时电池重量的增加会减少无人机的有效载荷，在工业场景下会限制其携带其他设备的能力。袁胜表示，无人机氢燃料电池系统可以减重60%。

在环保方面，氢燃料电池双极板、膜电极回收利用率极高，对环境的影响较小。在双碳背景下，氢能源的使用有着得天独厚的优势。

在今年4月，公司发布了新一代5000W小型风冷氢燃料电池——麒麟HITS-5000，面向大载重无人机市场。额定功率为5000W，电压48—76V，裸堆尺寸110x230x395mm，重量4.6公斤。

图：麒麟HITS-5000（协氢新能源）

同样是在今年4月，北京航空航天大学能源与动力工程学院研制的“北航氢动一号”全电航空发动机完成首飞，试飞无人机为翼展3.5米的复合翼无人机。根据介绍，“北航氢动一号”氢能航空发动机将推进器、电机、燃料电池等经过融合设计，也是国内首个直吹冷却氢能发动机。该团队还在研发功率量级更高的氢能混合动力航空发动机。

随着上游氢燃料电池以及氢能发动机的研发以及推出，更多氢能无人机也逐一亮相。

2023年12月，协氢新能源发布了超长续航的氢能工业级无人机入云龙Ⅱ六旋翼无人机，搭载麒麟HITS-2600氢燃料电池系统。该工业无人机的续航是锂电无人机续航的3倍以上，可以长达3小时。

云创氢电在今年4月发布了氢鹏XC02氢动力超长航时工业无人机，及其F840型号无人机用氢燃料电池。根据云创氢电科技创始人徐伟强的介绍，氢电混合动力系统可以带来长续航，氢鹏XC02无人机可以做到加氢三分钟，飞行三小时。“我们具有从核心部件到燃料电池堆、到氢动力系统的全产业链正向自主开发能力”，他表示。

F840型号无人机用氢燃料电池采用长寿命高可靠性的石墨板电堆，额定功率2kw，重量仅为2kg，质量功率密度达到行业领先。

通过氢鹏XC02无人机的云端控制系统，可以实现跨越城市的远程自主作业。在安全性方面，六旋翼布局可以在出现单桨故障的情况下，实现安全降落；氢鹏XC02还集成设计搭载的降落伞和智能开伞系统；通过整体式强化机身结构，可以承受超过10倍重量的过载。在其他方面，氢鹏XC02采用快拆式的脚架和机臂设计，更加便利。

氢鹏XC02无人机可以实现200km以上的远程应急物资配送，低噪音，4G信号云端控制，适合跨城市货运飞行；可以实现长达100km的油气电力管线、高速、河道等固定线路巡检，在进行广域测绘作业时，使用电动无人机需要频繁起降更换电池，但氢动力工业无人机的长续航性能，让作业效率提升到原来的6-8倍。值得一提的是，在进行森林巡查时，氢鹏XC02无人机可以实现一键式起降连续高效作业，定点自主飞行，深入原始森林内部，不需要飞手。

在今年5月， 氢源智能完成了固体氢动力无人机“理工氢源-翠亨1号”首飞仪式。采用全球MOF（金属有机骨架材料）固体氢电驱动系统，内置高密度储氢模块、弹性释氢模块与改进型氢燃料电池，质量储氢密度接近10%。载重30公斤级。

理工氢源-翠亨1号无人机（图：氢源智能）

官方表示，这是国内首款固体氢动力无人机，在实用性、安全性、经济型上，均优于35MPa的高压气瓶常规气态储氢方式。

需要关注的是，尽管当前氢能源已经在无人机领域有所应用，但是要真正实现大规模商业化应用，还需要技术的持续突破，包括实现比功率、材料利用率、发电效率的提高，更重要的还有氢气利用率也需要不断通过技术手段实现优化。