Дроны смогут летать гораздо дольше: инженеры создали надежный "двигатель" на водороде
Два новых элемента конструкции увеличили срок службы водородных топливных элементов в 1,7 раза.
Ученые из Инчхонского национального университета (INU, Южной Корея) и Гарвардского университета (США) разработали новый материал, повышающий надежность и износостойкость водородных топливных элементов, используемых в БПЛА и автомобилях, передает Interesting Engineering.
Водородный топливный элемент (ВТЭ) состоит из анода и катода, разделенных мембраной. Водород реагирует с катализатором (нанесенная на анод платина) и выгоняет свой электрон за пределы атома. "Осиротевшие" электроны притягиваются к аноду, превращаясь в электрический ток, который поступает к двигателю, приводя механизмы в движение.
Когда авто или беспилотник, работающие на водородном топливном элементе, набирают скорость или замедляются, мембраны их топливных элементов расширяются или сокращаются. Со временем появляются трещины в мембранах, а ведь они должны быть надежным барьером между двумя электродами. Но чем больше трещин, тем быстрее выходит из стоя топливный элемент. Чтобы решить эту проблему, исследователи разработали полимерную электролитную мембрану с высокой устойчивостью к постоянным расширениям и сокращениям.
Разработчики использовали нафион — пластиковый электролит с протонопроводящими свойствами, и перфторполиэфир (ПФПЭ), образующий эластичную, но прочную полимерную сетку. Исследователи обнаружили, что внедрение ПФПЭ хоть снизило электрохимические характеристики, но привело к увеличению срока службы ВТЭ. В ходе экспериментов стало ясно что мембрана, состоящая на 50% из ПФПЭ, обеспечивает удовлетворительные электрохимические характеристики. Срок службы недавно разработанной мембраны составил 410 ч по сравнению с 242 ч немодифицированной мембраны — модификация увеличила срок службы ВТЭ в 1,7 раза.
Ученые уверены, что производители автомобилей и дронов будут чаще устанавливать водородные двигатели на свои устройства, если удастся сделать их более надежными. Также они заявили, что их метод повышения сопротивления к механической усталости мембран можно применить по отношению к ионным фильтрам, сепараторам проточных батарей, сепараторам литий-металлических аккумуляторов и искусственным мышцам.
Ранее мы писали о том, что стелс-дрон XQ-67A попал на видео. На этот БПЛА с реактивным двигателем инженеры возлагают большие надежды, заявляя, что он сможет произвести революцию в области боевых дронов.