将来,无人驾驶直升机将搜寻被困在倒塌建筑物中的人或调查被污染的地形。这架小型直升机将由一个重量仅为30克,输出功率为12瓦的轻型燃料电池供电。

“有数量强度”这句老话也适用于燃料电池。为了提供足够高的功率输出,必须串联多个单元。制造商通常堆叠燃料电池 – 由几个金属板组成的结构,每个金属板包含一个用于空气的通道和一个用于氢的通道。这使得燃料电池堆非常重。柏林技术大学的同事们,柏林弗劳恩霍夫可靠性和微集成研究所IZM的研究人员开发出一种重量仅为30克,输出功率为12瓦的燃料电池。

到目前为止,每千克400瓦的高功率密度仅在重达数百克的相当大的系统中实现。燃料电池足够轻,可为20厘米的直升机提供动力。它由项目的参与者开发,并将在未来用于任务,例如找到被困在倒塌建筑物中的受害者,监测交通或调查被化学事故污染的土地。

研究人员是如何设法减少燃料电池重量的?“我们使用非常薄的平面燃料电池,”IZM团队负责人Robert Hahn博士解释道。“我们用轻质塑料垫片取代了金属板。”

研究人员不需要额外的泵来提供足够的空气供应:直升机的转子叶片产生的风直接进入通风口。科学家们也不得不为氢气供应设计一个解决方案,因为传统的压力罐对于直升机来说太重了。“我们建造了一个含有固体硼氢化钠的小型反应器。如果我们注入水,就会产生氢气,“哈恩说。由于直升机总是需要大约相同的能量来保持在空中,因此反应堆总是必须产生一致量的氢气。研究人员已经建立了轻型燃料电池的原型。

预计该直升机将在一年多的时间内由这种燃料电池提供动力。对于科学家来说,下一步是调整氢气产量以满足波动的能源需求。

这种燃料电池有很多应用:例如,它可以用作笔记本电脑和手机的充电点。