上海济美动力科技有限公司技术总监白东洋作主题演讲

　　8月25日，由中国电池工业协会、电池中国网联合主办的“2023氢能与燃料电池技术及应用国际峰会”在中国上海隆重举行。

　　上海济美动力科技有限公司技术总监白东洋作题为《氢动力无人机，开拓无人机绿色未来》的主题演讲。

　　以下是发言内容实录，未经嘉宾审阅：

　　演讲的主要内容分为以下几个方面：

　　一、氢燃料电池飞行器的发展背景。

　　我们现在正在经历汽车的电动化，也在经历船舶的电动化，航空飞行器的电动化，在全球能源向绿色发展这样一个背景下，我国也明确提出2030年前碳达峰和2060年前碳中和这样一个目标，国际民航组织和国际航空协会也提出了全国航空碳减排的抵消机制。

　　我们也知道飞机的电动化是一个必然的趋势，氢能作为一个能量密度特别高的能源，用在航空中对于实现《巴黎协定》和帮助限制全球变暖将会有很大的帮助，对传统的航空器做一个动力系统的比较，传统的燃油发动机，它受限于传统机械能的限制，它的系统效率一般不会超过50%，另外它的排放也是比较大的，噪声和振动对人员的伤害也是比较大的。

　　锂电池来讲，虽然可以作为一种绿色的能源，但是它也有诸多的弊端，一是容量和重量的限制，充电时间长等等，特别是在低温性能方面，它的能量密度和性能也会大打折扣，另外会存在一些充电的安全隐患，我们也会经常听到关于锂电池汽车充电事故的一些报道。

　　氢气它的能量密度特别高，大概是锂电池的180倍，汽油的3倍，在安全性、耐久性特别是低温环境的适应性方面，比锂电池表现的更好。燃料电池的基本工作原理我想在座的各位嘉宾都已经比较熟悉了，它的优势右图所示，正是这些优点是氢燃料电池可以符合双碳的趋势，满足我们应用的需求。

　　从国家政策层面来讲，国家发改委在去年的3月份也发布了《氢能产业发展中长期规划(2021-2035》，规划中也提出了要积极探索燃料电池在船舶、航空器等领域的应用，推动大型氢能航空器的研发，地方政策来讲我们也看到深圳市氢能产业发展规划中，也提到了氢能无人机的规划。

　　接下来介绍一下航空氢燃料电池关键技术的现状，这一页列举了一些车用燃料电池功率密度的技术指标，可以看到下面这张图左边是国内的一些燃料电池企业的技术指标，中间和右边是欧洲和北美的一些燃料电池企业的技术指标，从体积功率密度来讲，目前我们国家的企业已经基本上处于全球领先的水平。

　　另外一点，对于无人机来讲它的质量也是我们非常关注的一个点，质量功率密度我们目前所能达到的水平在700到900瓦每公斤的水平。从系统能量的角度来讲，氢气它的能量密度特别高，我们要看它是怎样的一种形式去储存，目前车用包括无人机上用，主要是用高压气态的形式来储存。

　　我们也看到目前部分商用车的车载储氢瓶，它的质量储氢密度可以达到6.8%，对于系统来讲可以达到6.1%，我们目前在用的一款四型瓶它的质量储氢密度可以达到每公斤发7.3度电这样的水平，对系统来讲每公斤可以发3.6度电。

　　进一步提高氢气的能量密度，我们就要用到液氢技术，通过低温将氢气液态的形式储存，我们的能量密度就可以得到进一步的提升，储氢瓶的质量密度可以达到10%以上，系统的质量密度可以达到8%以上。

　　这一页列举了目前全球范围内的一些燃料电池的低温启动，我们之前也讲到燃料电池它在低温性能方面是优于锂电池的，我们可以看到这张表，目前全球大部分企业燃料电池可以做到零下30度的低温启动。

　　这是一些无人机燃料电池低温启动的报道，对于石墨双极板因为它受制于本身材料比热容的限制，基本上普遍做到零下5度的低温启动，浙江金杭科技公司也报道了零下20度低温稳定运行的水平。我们公司目前已经实现了零下26度的低温启动。

　　安全性也是我们非常关注的一个点，我们经常讲安全，对于氢气作为一种易燃、易爆的燃料气体来说，我们是要在一个规范的流程下去使用它，同时我们也可以有许多技术的手段保障来应对，下面的三张图是美国的一家企业做了一个关于氢燃料电池汽车和燃油车的点火对比。从这三张图，我们也可以看到氢燃料电池汽车相对还是比较安全的。

　　下面介绍一下氢燃料电池航空器在固定翼、飞艇方面的应用，固定翼国外有很多企业在积极的做研发和探索，这是一家美国的公司，Universal Hydrogen，这家公司在Dash 8机型上做了一个燃料电池飞机的改装，这架飞机也计划在2025年后投入客运服务和货运服务，这是英国的一家公司做的燃料电池飞机的一个样机，这是他们的两代飞机，一代和二代。

　　其中一代搭载了250千瓦的燃料电池系统，已经完成了测试，第二代飞机搭载两台600千瓦的燃料电池系统，这架飞机也是计划在2024年实现商业化应用。我们也关注到航空氢用燃料电池也在逐渐从低温质子交换膜向高温质子交换膜转变。

　　这是HTPEM公司也发布他们高温质子交换膜燃料电池系统，这是英国的一家公司H2FLY在基于当年328机型改制的一个燃料电池的飞机，他们也将采用1.5兆瓦的燃料电池系统。

　　下面是他们之前上一代飞机的一些参数。

　　这是德国的APUS公司做的一个样机。

　　另外燃料电池也可以应用在飞艇上，应用在飞艇上也是比较有意思，飞艇载货量大、速度快，续航里程高，对于起降场地要求比较低，这样一些优势，如果把燃料电池应用在飞艇上的话，它可以摆脱化石燃料的依赖，形成一个绿色清洁的这样一个概念。

　　从应用层面来讲在2008年上海交大已经设计了一个飞艇叫“致远1号”飞过的LTARE公司“探路者1”号飞艇也是进入研发阶段，下一段计划拓展1.5兆瓦的飞艇。

　　H2Clipper公司也是在做氢能飞艇的一个研发，他们下一阶段也计划将氢能飞艇作为氢气的运输载具。

　　接下来介绍一下在旋翼无人机方面的一些应用。

　　这一页列举了国内的一些企业在无人机应用的一些案例，我们可以看到最早在2012年已经有国内很多企业在做氢能无人机的一些探索，这一页主要列举了几家比较典型的做氢能无人机的企业，对于无人机来讲长航时的无人机它的功率比较小，对燃料电池的功率需求比较小，但是它的载重能力是十分有限。

　　右下角我们公司济美动力聚焦于大载重的质保或者货运无人机的燃料电池系统开发。这是国内的一些无人机企业做的一些应用，这是电投旗下的一家氢能子公司，是做的一个复合翼和固定翼无人机的样机，也参加了本次冬奥会的展示。

　　国外方面的话最早的有Intelligent Energy他们是最早将风能燃料电池应用在无人机上面的一家企业，另外我们也关注到在无人机技术方面，在无人机技术方面也在做很深入的探索，我们关注到有一个3D打印轻质金属技术也在往无人机方面应用。

　　那么3D打印轻质金属技术它的好处是可以提升我们飞机整体的轻量化技术，可以使飞机有更好的商业载荷。

　　接现在对 我们 公司做一个简单的介绍，济美动力是一家专注于高性能模块化燃料电池产品开发的企业，我们有标准的模块化产品开发流程，同时在质量和安全方面也有严格的把控，在应用场景方面我们在航空器地面水面，包括分布式电源等领域，也可以做到很快的拓展。

　　那么我们公司从核心零部件到电堆到系统均有全链条的设计开发能力，我们可以看到左边是我们的双极板膜电极包括控制器中间的电堆和自动化产线设备，右边是我们的系统。

　　进一步讲在燃料电池动力系统方面我们有自主研发的关键零部件可以适应多场景的客户需求，快速响应多电力混合系统的架构设计，方案匹配方面我们遵循国际先进的开发流程，可以基于多个领域计算平台进行方案的匹配。

　　总体设计方面我们可以综合考虑特定的场景，从多领域协同设计以满足航空产品的设计。同时我们公司也拥有多维的物理仿真平台可以结合人工智能，实现从零部件到整机系统的大数据，仿真开发与验证，那么我们公司也有自己的测试平台和技术，以保证产品的质量。

　　售后方面我们也一直是坚信服务在哪，产品在哪服务就在里是我们的理念。这一页是我们比较典型的两款一个是两千瓦的燃料电池模块，一个是三千瓦的燃料电池模块右边是我们产品的一些实力和实际应用的一些视频，我们下一代的产品性能也正在设置和测试阶段，性能会比现在所展示的更加好。

　　这是我简单的报告，非常感谢大家的聆听，谢谢大家!