近三年来航空航天及军用燃料电池进展要点
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近三年来航空航天及军用燃料 电池进展
百度文库
内容概括
• 潜艇 • 士兵装备 • 燃料电池飞机
军事应用
航空航天
军用燃料电池的特点
( 1)隐身性能好, 工作温度低。 ( 2)系统反应快、运行可靠性强、维护方 便。 ( 3)高效率、大容量、长寿命 ( 4)体积小、重量轻
在军事上的应用领域
• 用作潜艇动力源 • 通信指挥系统电源 • 军事备用电源
潜艇的AIP系统
• AIP (Air-independent propulsion）系统：在常规 潜艇的蓄电池组和柴油发电机组的基础上再添 加一个不依赖空气的推进装置, 以增加潜艇的 巡航能力和机动性。 • 优点：可直接输出电能而无需转换, 噪音低 和接近零排放, 有较高的燃料利用率和能量转 化率；与铅酸蓄电池及镐镍、锌锰、镍氢等电 池相比, 有较高的比能和比功率, 不需要充电, 而只要补充燃料和氧化剂 而相比于锂电池, 其 功率范围要大得多。
• FC250燃料电池系统额定输出250W，日常充 电容量6kW· h。它可为大型军用车辆上的设 备供电，也可作为现场发电机。
• 韩国三星公司为徒步士兵系统开发了高效 率的便携式直接甲醇燃料电池，其一次产 生的电量高达1.8 kW· h，这相当于士兵执行 3 h 任务所需的电能。从2010 年，三星公司 就开始商业化该电池在军事领域的应用。
氢气的储存
• FC/AIP系统的储氢量决定了潜艇的续航力。金 属氢化物因高体积密度和高安全性是目前最适合 潜艇FC/AIP系统的储氢方式。把储氢合金放在一 定温度和压力下置于氢气气氛中时，就可以吸收 大量的氢气，生成金属氢化物。而加热条件下， 金属氢化物又释放出氢气，利用储氢合金对氢气 的可逆吸附来实现对氢气的储存。
DMFC
• JENNY 600S 是SFC 公司的新型便携式燃料电 池，效率高、小巧、质量轻，工作安静， 士兵可背在身上。它是专门针对军事领域 应用而设计的一款电池，与锂离子电池相 比，可大幅降低士兵的负重达80％。
• EMILY65W专门设计用于军用车辆，可为车 上各种设备电池自动充电，相当于现场发 电机，可用于帐篷，草屋，各种掩体，还 用于无人操作应用。EMILY安静免维护，可 为各种设备独立供电，其中包括无线电和 其他通信设备、夜视设备、导航设备、电 脑以及所有军用系统-不论季节天气如何。
• Ultracell 公司在25 W 重整甲醇燃料电池的 基础上改进设计了额定功率为55W，峰值功 率为85W的重整甲醇燃料电池。该燃料电池 由高纯度、生物降解的甲醇驱动，工作时 无噪音，无污染物排放，可驱动无线电、 卫星通信、远程或移动监察系统、膝上型 电池和为电池充电，是军用便携式电源的 理想选择。
• 2009年11月8日，以上海交通大学为总体单 位、中科院大连化学物理研究所燃料电池 为动力能源的“致远一号”飞艇在上海宝 山区的飞艇基地试飞成功。这是我国首次 采用质子交换膜燃料电池作为飞艇主动力。
• 2010年4月30日，空客A320飞机燃料电池在世 博会汉堡之家展出（飞机的机载设备及液压系 统提供电力，但该系统目前只是作为飞机应急 动力装置的一个安全备份 ）。 • 2010年8月17日， Intelligent Energy公司将其燃 料电池用于试验飞机，尽管只能飞行15分钟， 但仍然是一次突破。 • 2010年11月，俄罗斯的CIAM-80无人飞机试飞， 它是以氢燃料电池驱动 • 意大利的SkySpark团队现在计划侧重于由氢燃 料电池供电的发动引擎。 • Aero Vironment 已将氢燃料电池用于巡游在高 层大气层的庞大的固定翼无人侦察机。
RMFC
• Ultracell 公司专门为美国陆军设计的一种25 W 重整甲醇燃料电池（RMFC）。2009 年12 月，这种燃料电池加入加利福尼亚州本宁 堡机动作战实验室“陆军远征武士试验”。 该电池为便携式燃料电池，可满足军队在 偏远地区使用的移动电子设备的用电需求， 如微型通信终端、远程系统、电池充电、 计算机和无线电接收装置，最长可提供长 达25 天的不间断电源。
Thanks for your attention！
潜艇用FC/AIP 的基本原理
• 将氢燃料和氧化剂输送到燃料电池本体电 堆，通过两种物质在质子交换膜两侧催化 剂表面进行化学反应将化学能直接转化为 电能。在高速航行时，以柴电系统作为潜 艇的动力源；低速航行时，以FC/AIP 系统 作为动力源。 • FC/AIP系统由燃料电池本体、氢源、氧源、 辅助系统和管理系统组成
燃料电池飞机
2009 年7 月7 日，全球首架使用燃料电池驱动的 有人驾驶飞机在德国北部城市汉堡试飞成功： “安塔里斯”DLR-H2 型机动滑翔机， ，可连续 飞行5 h，航程可达750 km，其燃料电池系统位于 后翼夹层中。
• 2009 年8 月6 日，世界第一架商用氢燃料电 池驱动的无人驾驶飞行器（ UAS） “ Boomerang” 在华盛顿亮相。该飞机由 以色列BlueBird Aero Systems 公司开发，是 一个全电动、质量9 kg 的UAS。飞机所使用 的高性能氢动力系统就是由Horizon Fuel Cell Technologies 公司开发的AEROPAK，可以飞 行9 个多小时。
德国新型燃料电池潜艇
这种高技术潜艇是 由德国基尔 造船厂 和蒂森北海造船厂 联合研制的。为了 能让潜艇长时间隐 蔽在水下，U212A潜 艇带有足够的氢和 氧。视作战条件， 一般来说在水下呆4 周没有问题。
国外徒步士兵用燃料电池
• 目前应用在徒步士兵系统的燃料电池主要 有DMFC、RMFC、SOFC。
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内容概括
• 潜艇 • 士兵装备 • 燃料电池飞机
军事应用
航空航天
军用燃料电池的特点
( 1)隐身性能好, 工作温度低。 ( 2)系统反应快、运行可靠性强、维护方 便。 ( 3)高效率、大容量、长寿命 ( 4)体积小、重量轻
在军事上的应用领域
• 用作潜艇动力源 • 通信指挥系统电源 • 军事备用电源
潜艇的AIP系统
• AIP (Air-independent propulsion）系统：在常规 潜艇的蓄电池组和柴油发电机组的基础上再添 加一个不依赖空气的推进装置, 以增加潜艇的 巡航能力和机动性。 • 优点：可直接输出电能而无需转换, 噪音低 和接近零排放, 有较高的燃料利用率和能量转 化率；与铅酸蓄电池及镐镍、锌锰、镍氢等电 池相比, 有较高的比能和比功率, 不需要充电, 而只要补充燃料和氧化剂 而相比于锂电池, 其 功率范围要大得多。
• FC250燃料电池系统额定输出250W，日常充 电容量6kW· h。它可为大型军用车辆上的设 备供电，也可作为现场发电机。
• 韩国三星公司为徒步士兵系统开发了高效 率的便携式直接甲醇燃料电池，其一次产 生的电量高达1.8 kW· h，这相当于士兵执行 3 h 任务所需的电能。从2010 年，三星公司 就开始商业化该电池在军事领域的应用。
氢气的储存
• FC/AIP系统的储氢量决定了潜艇的续航力。金 属氢化物因高体积密度和高安全性是目前最适合 潜艇FC/AIP系统的储氢方式。把储氢合金放在一 定温度和压力下置于氢气气氛中时，就可以吸收 大量的氢气，生成金属氢化物。而加热条件下， 金属氢化物又释放出氢气，利用储氢合金对氢气 的可逆吸附来实现对氢气的储存。
DMFC
• JENNY 600S 是SFC 公司的新型便携式燃料电 池，效率高、小巧、质量轻，工作安静， 士兵可背在身上。它是专门针对军事领域 应用而设计的一款电池，与锂离子电池相 比，可大幅降低士兵的负重达80％。
• EMILY65W专门设计用于军用车辆，可为车 上各种设备电池自动充电，相当于现场发 电机，可用于帐篷，草屋，各种掩体，还 用于无人操作应用。EMILY安静免维护，可 为各种设备独立供电，其中包括无线电和 其他通信设备、夜视设备、导航设备、电 脑以及所有军用系统-不论季节天气如何。
• Ultracell 公司在25 W 重整甲醇燃料电池的 基础上改进设计了额定功率为55W，峰值功 率为85W的重整甲醇燃料电池。该燃料电池 由高纯度、生物降解的甲醇驱动，工作时 无噪音，无污染物排放，可驱动无线电、 卫星通信、远程或移动监察系统、膝上型 电池和为电池充电，是军用便携式电源的 理想选择。
• 2009年11月8日，以上海交通大学为总体单 位、中科院大连化学物理研究所燃料电池 为动力能源的“致远一号”飞艇在上海宝 山区的飞艇基地试飞成功。这是我国首次 采用质子交换膜燃料电池作为飞艇主动力。
• 2010年4月30日，空客A320飞机燃料电池在世 博会汉堡之家展出（飞机的机载设备及液压系 统提供电力，但该系统目前只是作为飞机应急 动力装置的一个安全备份 ）。 • 2010年8月17日， Intelligent Energy公司将其燃 料电池用于试验飞机，尽管只能飞行15分钟， 但仍然是一次突破。 • 2010年11月，俄罗斯的CIAM-80无人飞机试飞， 它是以氢燃料电池驱动 • 意大利的SkySpark团队现在计划侧重于由氢燃 料电池供电的发动引擎。 • Aero Vironment 已将氢燃料电池用于巡游在高 层大气层的庞大的固定翼无人侦察机。
RMFC
• Ultracell 公司专门为美国陆军设计的一种25 W 重整甲醇燃料电池（RMFC）。2009 年12 月，这种燃料电池加入加利福尼亚州本宁 堡机动作战实验室“陆军远征武士试验”。 该电池为便携式燃料电池，可满足军队在 偏远地区使用的移动电子设备的用电需求， 如微型通信终端、远程系统、电池充电、 计算机和无线电接收装置，最长可提供长 达25 天的不间断电源。
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潜艇用FC/AIP 的基本原理
• 将氢燃料和氧化剂输送到燃料电池本体电 堆，通过两种物质在质子交换膜两侧催化 剂表面进行化学反应将化学能直接转化为 电能。在高速航行时，以柴电系统作为潜 艇的动力源；低速航行时，以FC/AIP 系统 作为动力源。 • FC/AIP系统由燃料电池本体、氢源、氧源、 辅助系统和管理系统组成
燃料电池飞机
2009 年7 月7 日，全球首架使用燃料电池驱动的 有人驾驶飞机在德国北部城市汉堡试飞成功： “安塔里斯”DLR-H2 型机动滑翔机， ，可连续 飞行5 h，航程可达750 km，其燃料电池系统位于 后翼夹层中。
• 2009 年8 月6 日，世界第一架商用氢燃料电 池驱动的无人驾驶飞行器（ UAS） “ Boomerang” 在华盛顿亮相。该飞机由 以色列BlueBird Aero Systems 公司开发，是 一个全电动、质量9 kg 的UAS。飞机所使用 的高性能氢动力系统就是由Horizon Fuel Cell Technologies 公司开发的AEROPAK，可以飞 行9 个多小时。
德国新型燃料电池潜艇
这种高技术潜艇是 由德国基尔 造船厂 和蒂森北海造船厂 联合研制的。为了 能让潜艇长时间隐 蔽在水下，U212A潜 艇带有足够的氢和 氧。视作战条件， 一般来说在水下呆4 周没有问题。
国外徒步士兵用燃料电池
• 目前应用在徒步士兵系统的燃料电池主要 有DMFC、RMFC、SOFC。