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無人機的應用領域已越來越廣泛，攝影、偵查、物流等領域中均已經出現了無人機的身影。隨著大數據時代的到來，無人機也在越來越多的機構中被納入到運營范圍。因其輕便、易操作、低噪聲等特點，無人機行業發展前景十分廣闊。作為城市低空物流發展的主力軍，無人機的性能也在逐步提升。

傳統鋰電池的能量密度低，航時壽命短，一直制約著電動低空物流無人機行業的發展。燃料電池無人機是以燃料電池為動力的新能源無人機，相較于鋰電池，燃料電池有更高的能量密度，同等飛行條件下燃料電池無人機飛行時間可達鋰電無人機的4-5倍。

此外，燃料電池無人機以其低噪聲、無污染、長航時的特性使其應用領域廣泛，并且它有較低的熱紅外特性，不易被發現，非常適合長時間偵察任務。目前無人機上使用最多的是質子交換膜燃料電池(PEM)，它的反應溫度適合無人機的工作環境，并且有較高的能量密度與功率密度。

美國是試圖在無人機上應用燃料電池最早的國家。2004年，美國空軍提出用燃料電池代替現有小型電動無人機電源的動力方案，并計劃在長航時無人機上應用燃料電池技術。加利福尼亞大學對燃料電池無人機進行了初步的設計、選型和模擬工作，對燃料電池無人機系統進行集成，并取得了試飛成功。佐治亞理工大學開發了全電動飛機設計框架，提出了燃料電池混合動力系統設計方案。美國海軍和佐治亞理工大學合作，制造了燃料電池無人“離子虎”，并取得了試飛成功。美國海軍隨后又對“離子虎”進行了優化，使其飛行時間進一步增加。英國、以色列和新加坡等國家也進行了很多燃料電池無人機相關技術的研究工作。

2008年，同濟大學開始了燃料電池無人機的研發工作。2010年，同濟大學先后完成了某型燃料電池無人機的選材工作、機翼載荷分析、結構設計和有限元分析，對燃料電池無人機進行了初步的設計。2012年12月，同濟大學研制完成了我國第一架純燃料電池無人機“飛躍一號”，并在上海奉賢首次試飛成功，續航時間2h。它使用一個1000W的質子交換膜燃料電池(PEMFC)為動力，有效載荷1kg。因為它的噪聲小，工作溫度低，無污染，非常適合戰場偵察等任務。

今年1月，兩江新區哈爾濱工業大學重慶研究院氫動力及低碳能源研究中心獨立開發的“青鷗30”氫動力無人機，在創新Σ科創部落（際華園）成功完成首飛。

據介紹，“青鷗30”氫動力無人機最大起飛重量30 kg，翼展4 m，飛行巡航速度18-25 m/s，巡航時間9小時，載重3 kg，續航里程可達800公里。該無人機是我國目前續航里程最長的氫動力無人機。

國內燃料電池無人機研究啟動較晚，但目前也已經有多家企業嘗試在各項性能上不斷開拓創新。技術上，影響燃料電池無人機性能的除了燃料電池技術以外，燃料電池無人機攜帶的氫氣量也直接決定了無人機的續航時間，所以儲氫技術也至關重要。

目前燃料電池無人機還存在許多問題，如燃料電池相比鋰電池功率密度低，響應速度慢。儲氫密度低，儲氫裝置占用的體積大，不利于飛機設計，燃料電池混合動力無人機的能源控制裝置與控制方法等。

文章部分內容來源：戴月領,賀云濤,劉莉,張曉輝. 燃料電池無人機發展及關鍵技術分析[J]. 戰術導彈技術,2018,(01):65-71.

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燃料電池無人機發展及前景分析

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