امکان سنجی فنی و اقتصادی استفاده از پیل سوختی به عنوان منبع انرژی وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین

هدف این مطالعه مقایسه کمی وزن، هزینه و استقامت پرواز هواپیماهای بدون سرنشین کوچک (uav) است که توسط باتری ها و سلول های سوختی تغذیه می شوند. ما استفاده از باتری‌های لیتیوم-پلیمر (لیپو)، سلول‌های سوختی غشای تبادل پروتون (pemfcs) و پیل‌های سوختی مستقیم متانول (dmfcs) را در تامین انرژی دو uav کوچک نماینده مقایسه می‌کنیم: khawk-thermal (بال ثابت، طول بال‌ها 1.4 متر) و khawk-carbonquad (کوادکوپتر، 0.7 متر طول مورب). این مطالعه از منحنی‌های قطبش اندازه‌گیری‌شده تجربی سلول‌های سوختی و داده‌های مصرف انرژی پهپادهای با انرژی lipo در طول آزمایش‌های پروازی به عنوان ورودی برای به دست آوردن حداقل جرم، مصرف انرژی و هزینه‌های چرخه عمر (lcc) این سیستم‌های قدرت استفاده می‌کند. تحلیل‌ها ولتاژ، بازده و توان را در هر چگالی جریان در نظر می‌گیرند تا چگالی جریان عملیاتی بهینه را برای به دست آوردن حداقل وزن و هزینه سیستم‌های پیل سوختی برای به دست آوردن استقامت پروازی مورد نظر پیدا کنند. باتری lipo مقرون به صرفه ترین گزینه برای تامین انرژی پهپادها با استقامت 0.7 ساعت (42 دقیقه) یا کمتر است. در استقامت پرواز متوسط (به عنوان مثال، 0.8 - 2.1 ساعت)، سیستم pemfc کمترین جرم و lcc را دارد. در حالی که هیدروژن پر انرژی ترین سوخت است، ذخیره هیدروژن به طور قابل توجهی جرم و هزینه سیستم را افزایش می دهد. برای پهپادهایی که ماموریت های طولانی مدت را پشت سر می گذارند (> 2.2 ساعت برای پهپادهای بال ثابت، > 4.3 ساعت برای پهپادهای کوادکوپتر)، یک سیستم dmfc به دلیل چگالی انرژی بالای متانول و نیازهای ذخیره سازی ساده آن، کمترین جرم و توان مصرفی را دارد. این مطالعه همچنین تاثیر پارامترهای کلیدی، مانند انرژی و توان ویژه باتری و سلول‌های سوختی، نسبت جرم ذخیره‌سازی هیدروژن، و نسبت بالابر به درگ را بر روی جرم و مصرف انرژی پهپادها تجزیه و تحلیل می‌کند.