CN219237425U - 一种内置固态储氢的氢燃料电池无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内置固态储氢的氢燃料电池无人机，涉及氢燃料电池无人机的技术领域，包括机身、机臂、飞行控制器、氢燃料电池、固态储氢瓶、蓄电池组和控制模块，机身的内底部设有容纳仓，氢燃料电池、蓄电池组和控制模块均安装在容纳仓内，机臂为中空结构，固态储氢瓶安装在机臂内，固态储氢瓶的瓶口处设置有阀门，阀门通过供氢管路与氢燃料电池的进氢口连通。本实用新型采用固态储氢瓶作为氢燃料电池无人机的供氢瓶，具有储氢密度高、储氢压力低、安全性高、放氢纯度高等优势，氢燃料电池无人机的续航里程长。将多个固态储氢瓶均集成在机臂内，巧妙的利用了机臂内的空间，减少对机身的占用空间，可以降低机身的体积。

Description

一种内置固态储氢的氢燃料电池无人机

技术领域

本实用新型涉及氢燃料电池无人机的技术领域，具体为内置固态储氢的氢燃料电池无人机。

背景技术

无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。现有的无人机基本选用储能电池来供电，随着技术的发展，目前出现了氢燃料电池作为动力的无人机。

比如，专利号为CN111547244A的中国发明专利，公开了一种氢燃料电池消防救援无人机及使用方法，无人机包括机体、飞行控制器、氢燃料电池动力系统，以氢气作为燃料，以氢燃料电池发电的方式为旋翼、控制器和其他机载设备供电。

专利号为CN205707375U的中国实用新型专利，公开了一种采用氢燃料电池的多旋翼无人机，氢燃料设备安装于机内，机体内设置一气瓶，气瓶内填充氢气，气瓶的下端安装反应电堆，机体内安装有锂电池及燃料电池，设备负载通过锂电池及燃料电池供电。

但是，目前的氢燃料电池无人机均通过高压气态储氢瓶供应氢气，高压气态储氢具有储氢密度低、工作压力高和安全性低的缺点。

现在固态储氢技术日趋成熟，广泛应用在氢能自行车、汽车和船舶领域，比如，专利号为CN113063090B的中国发明专利，公开了一种储氢器及其氢燃料电动自行车，包括：瓶体，至少一个过滤装置，设置于所述瓶体出气口外侧的组合阀，以及均匀分布在所述瓶体内的固态储氢材料；所述组合阀为多功能集成阀。因此，固态储氢技术已经被公开了。

鉴于此，如何在氢燃料电池无人机上应用固态储氢技术，属于热点的研发方向。

发明内容

基于此，有必要针对现有的氢燃料电池无人机携带的高压储氢瓶占用空间大，安全性低的问题，提供一种内置固态储氢的氢燃料电池无人机。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种内置固态储氢的氢燃料电池无人机，包括机身、机臂和飞行控制器，其特征在于，还包括氢燃料电池、固态储氢瓶、蓄电池组和控制模块，所述机身的内底部设有容纳仓，所述氢燃料电池、蓄电池组和控制模块均安装在容纳仓内，所述机臂为中空结构，所述固态储氢瓶安装在机臂内，所述固态储氢瓶的瓶口处设置有阀门，所述阀门通过供氢管路与氢燃料电池的进氢口连通，所述氢燃料电池、阀门和蓄电池组均与控制模块电路连接，所述控制模块与飞行控制器电路连接。

通过采用上述技术方案，固态储氢瓶安装在机臂内，有效的利用了机臂内的空间，减少对机身的占用空间，可以降低机身的体积；固态储氢瓶具有高压气态储氢，具有体积储氢密度高、工作压力低、安全性能好等优势。

优选的，所述氢燃料电池无人机至少具有四个机臂，且每个机臂内均安装有固态储氢瓶，至少四个所述储氢瓶的阀门均通过供氢管路与氢燃料电池的进氢口连通。

通过采用上述技术方案，将每个机臂内均安装有固态储氢瓶，储氢量大，无人机的续航里程长；另外，若是其中某个固态储氢瓶发生故障，无法供应氢气时，还有其它固态储氢瓶供氢，提高氢气供应的安全性。

优选的，每个所述机臂均包括驱动电机和旋翼组件，所述驱动电机位于机臂远离机身的一端，所述驱动电机的输出轴与旋翼组件连接，所述驱动电机与飞行控制器电路连接。

通过采用上述技术方案，氢燃料电池以氢气发电，通过控制模块、飞行控制器向驱动电机供电，飞行控制器和驱动电机之间的电路从机臂内穿过，机臂即可以安置固态储氢瓶，又可安装驱动电机和旋翼组件。

优选的，还包括逆变器，所述逆变器安装在容纳仓内，所述氢燃料电池、逆变器和控制模块依次电路连接。

通过采用上述技术方案，逆变器用于转换定频定压或调频调压交流电，再将交流电输入至控制模块。

优选的，所述固态储氢瓶包括瓶体，所述瓶体内均匀分布有固态储氢材料，所述阀门为多功能集成阀，所述阀门安装在瓶体的瓶口处。

通过采用上述技术方案，固态储氢材料以金属氢化物、化学氢化物或纳米材料等作为储氢载体，通过化学吸附和物理吸附的方式实现氢的存储。固态储氢具有储氢密度高、储氢压力低、安全性高、放氢纯度高等优势。多功能集成阀用于控制和调节瓶体的进氢和出氢。

与相关技术相比较，本实用新型提供的内置固态储氢的氢燃料电池无人机具有如下有益效果：

1、本实用新型采用固态储氢瓶作为氢燃料电池无人机的供氢瓶，具有储氢密度高、储氢压力低、安全性高、放氢纯度高等优势，氢燃料电池无人机的续航里程长。

2、本实用新型将多个固态储氢瓶均集成在机臂内，巧妙的利用了机臂内的空间，减少对机身的占用空间，可以降低机身的体积。

附图说明

图1为本实用新型的内置固态储氢的氢燃料电池无人机的立体图；

图2为本实用新型的内置固态储氢的氢燃料电池无人机的侧视图；

图3为本实用新型的内置固态储氢的氢燃料电池无人机的内部结构图；

图4为本实用新型的固态储氢瓶的主视图；

图5为本实用新型的机臂与固态储氢瓶的连接结构图；

图6为本实用新型的限位座的剖面图。

附图标记：1、机身；11、外壳；12、顶罩；13、容纳仓；2、机臂；21、限位座；22、圆柱体内槽；3、飞行控制器；4、氢燃料电池；5、固态储氢瓶；51、阀门；52、瓶体；53、供氢管路；6、蓄电池组；7、控制模块；8、驱动电机；9、旋翼组件。

实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“ 上”、“ 下”、“ 左”、“ 右”、等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“ 安装”、“ 相连”、“ 连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1至图3所示，本实用新型的实施例提供的一种内置固态储氢的氢燃料电池无人机，包括机身1、机臂2和飞行控制器3，飞行控制器3作为无人机的控制元件，机身1包括呈中空圆柱体的外壳11和顶罩12，顶罩12位于外壳11的顶部，外壳11内为容纳仓13，飞行控制器3安装外壳11的顶部，位于顶罩12内。

进一步，内置固态储氢的氢燃料电池4无人机还包括氢燃料电池4、固态储氢瓶5、蓄电池组6、逆变器和控制模块7，氢燃料电池4是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置，生成物为水，对环境无污染；固态储氢瓶5内用于储存氢气，并向氢燃料电池4供应氢气；蓄电池组6作为辅助电源，用于氢燃料电池4、控制模块7和飞行控制器3在启动阶段供电；氢燃料电池4、阀门51和蓄电池组6、逆变器均与控制模块7电路连接，控制模块7根据指令，用于控制氢燃料电池4、阀门51和蓄电池组6，控制模块7与飞行控制器3电路连接，能够向飞行控制器3供电。

氢燃料电池4、蓄电池组6、逆变器（图中未示出）和控制模块7均安装在容纳仓13中，氢燃料电池4位于容纳仓13的中心，蓄电池组6和控制模块7分别位于氢燃料电池4的两侧。机臂2为呈圆柱体的中空结构，固态储氢瓶5也大体呈圆柱体，将固态储氢瓶5安装在机臂2内，充分利用机臂2内的空间。

如图3和图4所示，固态储氢瓶5的瓶口处设置有阀门51，阀门51用于控制固态储氢瓶5内氢气的充和放，阀门51通过供氢管路53与氢燃料电池4的进氢口连通，具体的，供氢管路53的一端口与阀门51连接，供氢管路53的另一端口伸入到容纳仓13内，并与氢燃料电池4的进氢口连接，固态储氢瓶5内的氢气通过供氢管路53输入到氢燃料电池4内。

以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围。

本实用新型在上述基础上还具有如下实施方式：

进一步，氢燃料电池4无人机至少具有四个机臂2，且每个机臂2内均安装有固态储氢瓶5，氢燃料电池4的进氢口连接有多通接头（图中未示出），至少四个所述储氢瓶的阀门51均通过供氢管路53与多通接头连接，通过控制模块7分别选择性控制至少四个固态储氢瓶5向氢燃料电池4供氢。

还有，每个机臂2均包括驱动电机8和旋翼组件9，驱动电机8位于机臂2远离机身1的一端，驱动电机8的输出轴与旋翼组件9连接，驱动电机8与飞行控制器3电路连接。氢燃料电池4以氢气发电，并通过控制模块7、飞行控制器3向驱动电机8供电，飞行控制器3和驱动电机8之间的电路从机臂2内穿过。

另外，所述固态储氢瓶5包括瓶体52，所述瓶体52内均匀分布有固态储氢材料，所述阀门51为多功能集成阀，所述阀门51安装在瓶体52的瓶口处。阀门51可选用专利号CN112879794A中的组合阀。瓶体52由铝合金无缝材料及铝合金内胆碳纤维缠绕复合材料制成，瓶体52上设置有加热元件（图中未示出），并通过蓄电池组6向加热元件供电。

为了便于向固态储氢瓶5加氢及检修，每个机臂2均包括两段，两段机臂2之间螺纹连接，打开两段机臂2后，即可通过阀门51向固态储氢瓶5加氢，向固态储氢瓶5加氢不属于本申请的保护范围。

如图5和图6所示，为了限制固态储氢瓶5，在机臂2内固定有限位座21，限位座21呈圆柱体，在限位座21上设有圆柱体内槽22，固态储氢瓶5的底部可插入圆柱体内槽22中，通过限位座21限制固态储氢瓶5的晃动。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种内置固态储氢的氢燃料电池无人机，包括机身(1)、机臂(2)和飞行控制器(3)，其特征在于，还包括氢燃料电池(4)、固态储氢瓶(5)、蓄电池组(6)和控制模块(7)，所述机身(1)的内底部设有容纳仓(13)，所述氢燃料电池(4)、蓄电池组(6)和控制模块(7)均安装在容纳仓(13)内，所述机臂(2)为中空结构，所述固态储氢瓶(5)安装在机臂(2)内，所述固态储氢瓶(5)的瓶口处设置有阀门(51)，所述阀门(51)通过供氢管路(53)与氢燃料电池(4)的进氢口连通，所述氢燃料电池(4)、阀门(51)和蓄电池组(6)均与控制模块(7)电路连接，所述控制模块(7)与飞行控制器(3)电路连接。

2.根据权利要求1所述的内置固态储氢的氢燃料电池无人机，其特征在于：所述氢燃料电池(4)无人机至少具有四个机臂(2)，且每个机臂(2)内均安装有固态储氢瓶(5)，至少四个所述储氢瓶的阀门(51)均通过供氢管路(53)与氢燃料电池(4)的进氢口连通。

3.根据权利要求2所述的内置固态储氢的氢燃料电池无人机，其特征在于：每个所述机臂(2)均包括驱动电机(8)和旋翼组件(9)，所述驱动电机(8)位于机臂(2)远离机身(1)的一端，所述驱动电机(8)的输出轴与旋翼组件(9)连接，所述驱动电机(8)与飞行控制器(3)电路连接。

4.根据权利要求1所述的内置固态储氢的氢燃料电池无人机，其特征在于：还包括逆变器，所述逆变器安装在容纳仓(13)内，所述氢燃料电池(4)、逆变器和控制模块(7)依次电路连接。

5.根据权利要求1所述的内置固态储氢的氢燃料电池无人机，其特征在于：所述固态储氢瓶(5)包括瓶体(52)，所述瓶体(52)内均匀分布有固态储氢材料，所述阀门(51)为多功能集成阀，所述阀门(51)安装在瓶体(52)的瓶口处。

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