CN108428912B - 一种可调节机身内腔体空气温度的无人机及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可调节机身内腔体空气温度的无人机及其工作方法,包括:具有内腔体的机身,设于该机身内的氢燃料电池和用于向该氢燃料电池提供氢气的气瓶;邻近所述机身的底部设有用于控制向所述内腔体内进风的进风阀,邻近所述机身的顶部设有用于控制将所述内腔体内的热风排出的排风阀。所述排风阀和进风阀为电控阀,且与一控制单元相连,所述机身的内腔体中设有与一控制单元相连的温度传感器;控制单元根据温度传感器检测所述内腔体中的空气温度,并根据预设阈值调整所述排风阀和进风阀的开口大小,以使所述内腔体中的空气温度保持在预设范围,进而实现自动化温控。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用氢燃料电池的可调节机身内腔体空气温度的无人机。
背景技术
现有的采用氢燃料电池的无人机,体积、重量都较大,主要是导流燃料氢的导流板等材料采用石墨雕刻而成。工作时氢燃料电池发热较大,同时将氢燃料电池保持在合适的温度,才能使得其发电效率处于最佳状态。
因此,如何调节机身内腔体空气温度,使得氢燃料电池处于合适的工作温度,以使发电效率处于最佳状态,是本领域的技术难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可调节机身内腔体空气温度的无人机及其工作方法。
为了解决上述技术问题,本发明的无人机,包括:具有内腔体的机身,设于该机身内的氢燃料电池和用于向该氢燃料电池提供氢气的气瓶;邻近所述机身的底部设有用于控制向所述内腔体内进风的进风阀,邻近所述机身的顶部设有用于控制将所述内腔体内的热风排出的排风阀。
优选地,所述排风阀邻近所述氢燃料电池的排气口设置,以使氢燃料电池的产生的热气尽快排出。
优选地,当所述氢燃料电池的排气口邻近所述机身的前端设置时,所述排风阀设于邻近所述机身的前端顶部,进风阀设于邻近所述机身的后端底部;这利用了热气上升的特性,便于快速排气、降温,进风阀处于底部同时可防止雨水进入机身的内腔体。
优选地,所述排风阀和进风阀为电控阀,且与一控制单元相连,所述机身的内腔体中设有与一控制单元相连的温度传感器;控制单元根据温度传感器检测所述内腔体中的空气温度,并根据预设阈值调整所述排风阀和进风阀的开口大小,以使所述内腔体中的空气温度保持在预设范围,进而实现自动化温控。
在上述各分案的基础上,为了提供进一步一种具有体积、重量都较小的氢燃料电池的无人机。所述的氢燃料电池,包括:设于上、下压板之间的至少一个电池单元,该电池单元包括依次叠层设置的:金属波纹片、石墨纸、开槽碳纸、上碳纸、膜电极、下碳纸和金属网片;上压板上设有进、排气口,开槽碳纸包括至少一层碳纸,开槽碳纸上分布有多条平行分布的槽,该槽适于将来自所述进气口的气体排至所述排气口。
多个所述电池单元对齐叠层串联在所述上、下压板之间。
金属波纹片包括:平面金属片和固定在该平面金属片上的波纹金属片;叠层设置的金属波纹片、石墨纸、开槽碳纸、上碳纸、膜电极、下碳纸和金属网片的两端设有贯通的通孔,于膜电极的供氧侧、且在所述下碳纸和金属网片的端部的通孔中穿设有密封圈;该密封圈的伸出通孔的端部通过压力密封配合在处于下方的另一电池单元中的所述平面金属片上的通孔的顶部边缘,并使各电池单元中、处于同侧的通孔同轴分布,形成走气通道。
上压板的进、排气口的底面分别与相邻金属波纹片中的平面金属片上的一对通孔的顶面通过密封环密封配合,以使各走气通道分别与进、排气口密封连通。
进、排气口分别设于邻近上压板的两侧;平面金属片和波纹金属片上的通孔同轴分布,且平面金属片上的通孔直径小于波纹金属片上的通孔直径,以方便密封环穿过波纹金属片上的通孔密封配合在平面金属片上的通孔边缘。
上、下压板的四周边缘通过螺栓彼此固定。
上述氢燃料电池的工作方法,包括如下步骤:
A、安装氢燃料电池时,将所述金属波纹片基本处于竖直分布,并使氢燃料电池上、下方都有空间,且这些空间与外部空气连通;
B、将负载的两电极分别连接上、下压板;
C、进气口连通氢气气源,上、下压板之间产生电压并驱动负载;其中,各条形槽中氧气穿过金属网片和下碳纸后与穿过膜电极氢离子结合生成水,并产生电压、驱动负载,并使得氢燃料电池变热,以使空气在各波纹金属片上的各条形槽中向上流动,进而更新空气。
上述无人机采用上述氢燃料电池作为动力源,同时该无人机上还设有锂电池,作为动力源。
本发明的氢燃料电池的有益效果:(1)本发明的无人机机身的内腔体中的空气温度低于下阈值时,进风阀、排风阀都关闭;所述空气温度高于上阈值时,进风阀、排风阀都开启;同时实时调整进风阀、排风阀的开度,以控制新风进入量,进而使得所述空气温度保持在最佳温度附近(例如:30±2℃)。(2)本发明的氢燃料电池中,金属波纹片上的凹凸用于形成条形槽,排出氧气极的水,并流通空气,以提供氧气以及散热。开槽碳纸的槽既用于均布氢气,同时也用于排出氢气侧的水分,以防止水分将氢气侧堵塞。金属板、开槽碳纸、膜电极是共有一个通孔,膜电极的氧气侧会粘有一密封垫,密封垫再跟下一片单电池的金属板靠压力密封。以此串联。碳纸用于导电、疏水和布气;碳纸气体扩散性好、布气均匀。(3)相对于现有技术采用石墨材料制成的导流板,开槽碳纸实现燃料气体导流的作用,开槽碳纸体积小、重量轻,气体扩散性好、布气均匀。大幅减小了氢燃料电池的体积和重量,降低了生产和使用成本(以500W氢燃料电池为例,本发明相对于传统 氢燃料电池,重量轻30-40%,体积小35-50%,成本低35%)。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:
图1是本发明的氢燃料电池中的电池单元的断面分解结构示意图;
图2是本发明的氢燃料电池的断面结构示意图;
图3是所述电池单元的断面装配结构示意图;
图4是本发明的金属波纹片的断面结构示意图;
图5是本发明的氢燃料电池在使用时的示意图;
图6是本发明的金属波纹片的背面结构图;
图7是本发明的无人机机身的结构示意图;
图中:金属波纹片1、石墨纸2、开槽碳纸3、上碳纸4、膜电极5、下碳纸6和金属网片7、下压板8、排气口9、平面金属片11、波纹金属片12、密封圈13、进气口14。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
如图7,本发明的无人机,包括:具有内腔体的机身100,设于该机身100内的氢燃料电池20和用于向该氢燃料电池20提供氢气的气瓶23;邻近所述机身100的底部设有用于控制向所述内腔体内进风的进风阀25,邻近所述机身100的顶部设有用于控制将所述内腔体内的热风排出的排风阀24。
所述排风阀24邻近所述氢燃料电池20的排气口9设置。
当所述氢燃料电池20的排气口9邻近所述机身100的前端设置时,所述排风阀24设于邻近所述机身100的前端顶部,进风阀25设于邻近所述机身100的后端底部。
所述排风阀24和进风阀25为电控阀(优选电磁阀),且与一控制单元(优选采用51系列单片机和用于驱动电磁阀动作的驱动电路)相连,所述机身100的内腔体中设有与一控制单元相连的温度传感器101;控制单元根据温度传感器101检测所述内腔体中的空气温度,并根据预设阈值调整所述排风阀24和进风阀25的开口大小,以使所述内腔体中的空气温度保持在预设范围。
工作时,当无人机机身的内腔体中的空气温度低于下阈值时,控制单元控制进风阀、排风阀都关闭;当所述空气温度高于上阈值时,控制单元控制进风阀、排风阀都开启;同时实时调整进风阀、排风阀的开度,以控制新风进入量,进而使得所述空气温度保持在最佳温度附近(例如:30±2℃)。
实施例2
上述实施例1中的氢燃料电池,如图1所示,包括:设于上、下压板之间的至少一个电池单元,该电池单元包括依次叠层设置的:金属波纹片1、石墨纸2、开槽碳纸3、上碳纸4、膜电极5、下碳纸6和金属网片7;上压板上设有进、排气口,开槽碳纸3包括至少一层碳纸,开槽碳纸上分布有多条平行分布的槽,该槽适于将来自所述进气口的气体排至所述排气口。
多个所述电池单元对齐叠层串联在所述上、下压板之间。
如图4,金属波纹片1包括:平面金属片11和固定在该平面金属片11上的波纹金属片12;叠层设置的金属波纹片1、石墨纸2、开槽碳纸3、上碳纸4、膜电极5、下碳纸6和金属网片7的两端设有贯通的通孔,于膜电极5的供氧侧、且在所述下碳纸6和金属网片7的端部的通孔中穿设有密封圈13;该密封圈13的伸出通孔的端部通过压力密封配合在处于下方的另一电池单元中的所述平面金属片上的通孔的顶部边缘,并使各电池单元中、处于同侧的通孔同轴分布,形成走气通道。
上压板的进、排气口的底面分别与相邻金属波纹片1中的平面金属片11上的一对通孔的顶面通过密封环密封配合,以使各走气通道分别与进、排气口密封连通。
进、排气口分别设于邻近上压板的两侧;平面金属片和波纹金属片上的通孔同轴分布,且平面金属片上的通孔直径小于波纹金属片上的通孔直径,以方便密封环穿过波纹金属片上的通孔密封配合在平面金属片上的通孔边缘。
上、下压板的四周边缘通过螺栓彼此固定。
上述氢燃料电池的工作方法,包括如下步骤:
A、安装氢燃料电池时,将所述金属波纹片1基本处于竖直分布,并使氢燃料电池上、下方都有空间,且这些空间与外部空气连通;
B、将负载的两电极分别连接上、下压板;
C、进气口连通氢气气源,上、下压板之间产生电压并驱动负载;其中,各条形槽中氧气穿过金属网片7和下碳纸6后与穿过膜电极氢离子结合生成水,并产生电压、驱动负载,并使得氢燃料电池变热,以使空气在各波纹金属片上的各条形槽中向上流动,进而更新空气。
以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (1)
1.一种无人机,包括具有内腔体的机身(100),设于该机身(100)内的氢燃料电池(20)和用于向该氢燃料电池(20)提供氢气的气瓶(23);
其特征在于:邻近所述机身(100)的底部设有用于控制向所述内腔体内进风的进风阀(25),邻近所述机身(100)的顶部设有用于控制将所述内腔体内的热风排出的排风阀(24);
所述排风阀(24)邻近所述氢燃料电池(20)的排气口(9)设置;
当所述氢燃料电池(20)的排气口(9)邻近所述机身(100)的前端设置时,所述排风阀(24)设于邻近所述机身(100)的前端顶部,进风阀(25)设于邻近所述机身(100)的后端底部;
所述排风阀(24)和进风阀(25)为电控阀,且与一控制单元相连,所述机身(100)的内腔体中设有与一控制单元相连的温度传感器(101);
控制单元根据温度传感器(101)检测所述内腔体中的空气温度,并根据预设阈值调整所述排风阀(24)和进风阀(25)的开口大小,以使所述内腔体中的空气温度保持在预设范围;
所述氢燃料电池包括:设于上、下压板之间的至少一个电池单元,其特征在于:该电池单元包括依次叠层设置的:金属波纹片(1)、石墨纸(2)、开槽碳纸(3)、上碳纸(4)、膜电极(5)、下碳纸(6)和金属网片(7);
上压板上设有进气口(14)、排气口(9),开槽碳纸(3)包括至少一层碳纸,开槽碳纸上分布有多条平行分布的槽,该槽适于将来自所述进气口的气体排至所述排气口;
多个所述电池单元对齐叠层串联在所述上、下压板之间;
金属波纹片(1)包括:平面金属片和固定在该平面金属片上的波纹金属片;
叠层设置的金属波纹片(1)、石墨纸(2)、开槽碳纸(3)、上碳纸(4)、膜电极(5)、下碳纸(6)和金属网片(7)的两端设有贯通的通孔,于膜电极(5)的供氧侧、且在所述下碳纸(6)和金属网片(7)的端部的通孔中穿设有密封圈;
该密封圈的伸出通孔的端部通过压力密封配合在处于下方的另一电池单元中的所述平面金属片上的通孔的顶部边缘;
各走气通道分别与进、排气口密封连通。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20231212 Address after: 213000 South side of Qingfeng Road, Yunyang Street, Danyang City, Zhenjiang City, Jiangsu Province Applicant after: Jiangsu Hydrogen Tai New Energy Co.,Ltd. Address before: 212300 south of Qingfeng Road, Yunyang street, Danyang, Zhenjiang, Jiangsu Applicant before: JIANGSU BINGCHENG HYDROGEN ENERGY TECHNOLOGY CO.,LTD. |
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TA01 | Transfer of patent application right | ||
GR01 | Patent grant | ||
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