• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
24.03.2021
НИУ «МЭИ»
1
1 893

Компания инновационного центра Сколково и НИУ «МЭИ» разработали сверхлегкую энергосистему

4.4

Сверхлегкая энергосистема на водород-воздушных топливных элементах с прямой подачей воздуха, разработанная BMPower (Сколково) и НИУ «МЭИ», предназначена для энергоснабжения легкого воздушного и наземного транспорта, робототехнических устройств и телекоммуникационного оборудования.

Компания инновационного центра Сколково и НИУ «МЭИ» разработали сверхлегкую энергосистему / ©Getty images

В отчете Euroconsult сообщается, что рынок дронов к 2025 году может составить 26 миллиардов долларов, а сферы их применения будут расширяться. Это доставка грузов, экстренная помощь, аэрофотосъемка, патрулирование, мониторинг объектов и сетей, обработка сельскохозяйственных угодий.

Для мобильных применений, например, на БПЛА, электроскутерах, экзоскелетах, энергосистема должна иметь минимальный вес при максимальной энергоемкости. Именно этот показатель определяет время полезной работы устройства до зарядки. Энергосистемы на водород-воздушных топливных элементах с прямой подачей воздуха показывают максимальные удельные энергетические характеристики: удельную мощность — до 1 Квт/кг на батарею топливных элементов и удельную энергию для системы — до 700 вт час/кг.

Такая энергоемкость в 3-4 раза выше, чем у лучших литий-ионных аккумуляторов, что кратно увеличивает и время работы устройства. Так, для БПЛА это означает реальное увеличение продолжительности полета в 3-4 раза. Эти показатели сравнимы с БПЛА с двигателями внутреннего сгорания, однако энергосистема на топливных элементах имеет минимальный уровень шума, вибраций, нулевые выбросы токсичных веществ и при температурах до 50 градусов Цельсия.

Основные процессы в водород-воздушном топливном элементе с полимерной протонообменной мембраной / ©Пресс-служба НИУ «МЭИ»

Как это возможно и как работают водород-воздушные топливные элементы? Водород в этой системе хранится под давлением 350 бар в легких композитных баллонах и подается в топливный элемент порциями. Воздух нагнетателем непрерывно прокачивается через батарею топливных элементов. Таким образом, охлаждает ее и удаляет единственный продукт реакции — воду (например, увлажняя воздух). Электрохимические процессы окисления водорода и восстановления кислорода воздуха идут на электродах топливного элемента с высокой скоростью за счет использования наноструктурированных катализаторов.

Энергоустановка BM Power (Сколково) с прямой подачей воздуха мощностью 2 кВт / ©Пресс-служба НИУ «МЭИ»

Этот процесс еще называют «холодным горением». Известно, что водород в единице массы имеет запас энергии в три раза выше, чем у бензина. Кроме того, КПД такого топливного элемента в режиме номинальной мощности составляет около 50 процентов, и что очень важно, КПД растет со снижением нагрузки и может достигать 60-80 процентов. При использовании ДВС КПД в номинальном режиме составляет около 35 процентов, но он заметно снижается при частичных нагрузках, а удельный выброс токсичных продуктов сгорания при этом растет.

Энергосистема BM Power на квадрокоптере / ©Пресс-служба НИУ «МЭИ»

Чтобы реализовать их в устройстве необходимо было решить сложные задачи в области электрокатализа, новых функциональных материалов, силовой электроники, системотехники и других. Например, высокую удельную мощность топливного элемента удалось реализовать только при создании эффективных катализаторов с размером частиц всего 2-4 нанометра. Легкие композитные баллоны вместе с газовой арматурой также — важный элемент энергосистемы с рекордными характеристиками.

Энергосистема на водород-воздушных топливных элементах 2 кВт компании BM Power / ©Пресс-служба НИУ «МЭИ»

Например, в приложении «Дрон для мониторинга» энергосистема на водород-воздушных топливных элементах с прямой подачей воздуха мощностью всего 1 кВт обеспечивает работу коптера массой до 12 килограммов и планера массой до 24 килограммов при минимальном уровне шума, низких вибрациях, инфракрасной заметности и токсичных выбросах. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
НИУ «МЭИ» — ведущий университет России в области энергетики, электротехники, радиотехники, электроники и информационных технологий. Включает 12 институтов, более 100 кафедр и научно-исследовательских лабораторий, опытный завод, уникальную учебную ТЭЦ, полигон возобновляемой энергетики. Объемы НИОКР составляют 1,6 млрд. руб. (2020 г.) В НИУ «МЭИ» обучается более 20 тыс. студентов и аспирантов.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 16:36
Мария Азарова

Ученые предупреждают: поскольку вес современных комбайнов и прочей сельхозтехники сегодня приближается к весу самых крупных животных, когда-либо бродивших по Земле, возникает парадокс уплотнения грунта.

19 мая
Алиса Гаджиева

Новое исследование проливает свет не только на происхождение коренного населения Уругвая, но и на разнообразие путей заселения Южной Америки.

Вчера, 12:13
Александр Березин

На планете уже зарегистрировано больше сотни случаев, подозрительно напоминающих обезьянью оспу — родственницу оспы натуральной. До 2022 года больные обезьяньей оспой заражались в основном от животных, а среди людей она быстро затухала, плохо передаваясь воздушно-капельным путем. Но в этом мае положение могло измениться. Дюжина стран на разных континентах показала одновременную вспышку заражений. Многие пытаются успокоить население, упирая на факт, что прививка от обычной оспы защищает и от новой. На самом деле, ситуация далеко не такая простая, и ВОЗ в эту пятницу провела чрезвычайную встречу экспертов для обсуждения этой болезни. Naked Science рассказывает, может ли оспа стать «сменщиком» коронавируса.

Позавчера, 16:36
Мария Азарова

Ученые предупреждают: поскольку вес современных комбайнов и прочей сельхозтехники сегодня приближается к весу самых крупных животных, когда-либо бродивших по Земле, возникает парадокс уплотнения грунта.

19 мая
Алиса Гаджиева

Новое исследование проливает свет не только на происхождение коренного населения Уругвая, но и на разнообразие путей заселения Южной Америки.

Вчера, 12:13
Александр Березин

На планете уже зарегистрировано больше сотни случаев, подозрительно напоминающих обезьянью оспу — родственницу оспы натуральной. До 2022 года больные обезьяньей оспой заражались в основном от животных, а среди людей она быстро затухала, плохо передаваясь воздушно-капельным путем. Но в этом мае положение могло измениться. Дюжина стран на разных континентах показала одновременную вспышку заражений. Многие пытаются успокоить население, упирая на факт, что прививка от обычной оспы защищает и от новой. На самом деле, ситуация далеко не такая простая, и ВОЗ в эту пятницу провела чрезвычайную встречу экспертов для обсуждения этой болезни. Naked Science рассказывает, может ли оспа стать «сменщиком» коронавируса.

26 апреля
Василий Парфенов

Крупнейшие патентные ведомства мира десятилетиями или веками принципиально игнорируют любые конструкции, нарушающие начала термодинамики. С точки зрения здравого смысла это хорошо, но конспирологи и гении-самоучки считают иначе. По их мнению, такая политика стала результатом заговора (подставьте сюда любое вымышленное или не очень секретное общество либо лобби). Что ж, похоже, Роспатент встал на их сторону.

27 апреля
Александра Медведева

С помощью GPS-трекинга ученые проследили за перемещениями целой популяции домашних кошек в небольшом норвежском городке. Оказалось, питомцы редко уходят от дома далее 50 метров и почти не совершают длительных прогулок.

28 апреля
Мария Азарова

Авторы нового исследования составили таблицу ожидаемой продолжительностью жизни для собак 18 чистокровных пород и метисов. Кроме того, они узнали, кто живет дольше — суки или кобели, кастрированные или нет.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

DELETED
09.11.2021
-
0
+
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: