Магистерская диссертация Тема: Разработка и расчет электрохимической

на базе водород-воздушных топливных элементов для беспилотного летательного аппарата
Группа: Фп-04-07
Студент:

Павлов В.И.
Преподаватель: Нефёдкин С.И.

Московский Энергетический Институт (Национальный Исследовательский Университет)

вредных веществ в окружающую среду;
значительно меньшие показатели уровня шума и

вибрации;
эффективное использование топлива и высокий КПД;
низкие затраты на эксплуатацию (не требуются замена масла, присутствие оператора);
плавные вольтамперные характеристики, высокая маневренность и эффективность во всем диапазоне нагрузок.

1 – корпус ячейки, 2 – жидкий электролит, 3 –

электрокатализатор, нанесенный на ГДС 4, 5 –токоподвод рабочего электрода с газовыми каналами 8, 6 – капилляр электрода сравнения, 7 - вспомогательный электрод

основе ГДС с различным содержанием компонентов: [1] – 28 мкгPt/см2,

[2] – 68 мкгPt/см2, [3] – 5692 мкгPt/см2, [4] – 32 мкгPt/см2, [5] – 618 мкгPt/см2, [6] – 265 мкгPt/см2, [7] – 146 мкгPt/см2. Условия: атмосферное давление, комнатная температура, 100% увлажнение газа, электролит 0,5М H2SO4.

– 28 мкгPt/см2, [2] – 68 мкгPt/см2, [3] – 5692

мкгPt/см2, [4] – 32 мкгPt/см2, [5] – 618 мкгPt/см2, [6] – 265 мкгPt/см2, [7] – 146 мкгPt/см2. Условия: атмосферное давление, комнатная температура, 100% увлажнение газа, электролит 0,5М H2SO4.

20 мВ/с. Образцы: [ [68+Ti] – 68 мкгPt/см2. Условия: атмосферное

давление, комнатная температура, электролит 0,5М H2SO4.

чернью (1 - 28 мкгPt/см2, Ti-подслой; 2 - 32 мкгPt/см2,

без Ti-подслоя; 3 - 28 мкгPt/см2, Ti-подслой, Иономер; 4 - 32 мкгPt/см2, без Ti-подслоя; Иономер). Условия: комнатная температура, увлажнение газа 100%, давление – атмосферное, электролит 0,5М H2SO4.

и уплотнителями.
станция Hydrogenics G60 для тестирования МЭБ.

при комнатной температуре и 100% увлажнении окислителя (воздуха). Кривые: 1

- 100мкгPt/см2, Иономер 5%масс.Pt; 2 - 100мкгPt/см2, Иономер 30%масс.Pt; 3 - 250мкгPt/см2, Иономер 5%масс.Pt; 4 - 250мкгPt/см2, Иономер 30%масс.Pt.

мкгPt/см2, иономер 5%масс.Pt; Катод: углеграфитовая бумага Freudenberg H2 315 T10, Ti-подслой;

100 мкгPt/см2, иономер 5%масс) для БПЛА при различных режимах увлажнения газов. Условия: расход к водорода 0,2 л/мин, расход кислорода 2 л/мин; Температура – комнатная, давление – атмосферное. Кривые: 1 – увлажнение газов отсутствует, 2 – увлажнение только водорода; 3 – увлажнение только воздуха, 4 – увлажнение всех газов.

100 мкгPt/см2, иономер 5%масс.Pt; Катод: углеграфитовая бумага Freudenberg H2 315 T10,

Ti-подслой; 100 мкгPt/см2, иономер 5%масс) для БПЛА при различных режимах увлажнения газов. Условия: расход к водорода 0,2 л/мин, расход кислорода 2 л/мин; Температура – комнатная, давление – атмосферное. Кривые: 1 – увлажнение газов отсутствует, 2 – увлажнение только водорода; 3 – увлажнение только воздуха, 4 – увлажнение всех газов.

(макс.) 20 кг.
Дальность полета 100 км
Крейсерская скорость 85-115 км/ч;
Высота полета

(макс.) 2000 м;
Время полета 1 ч 30 мин;
Мощность двигателя 2000 Вт;
Обороты двигателя 290 об/В;

Рис.3. Подготовка Птеро Е4 к запуску

ИПХФ РАН.

– 250 мкгPt/см2 - Иономер 30%масс.Pt) при атмосферном давлении и

комнатной температуре. Увлажнение водорода отсутствует

37,2 В;
Номинальный ток 27 А;
Расход воздуха 13,7 л/мин;
Расход водорода 4,64 л/мин.
Результаты конструктивного

расчета

– серийный номер; D – штекер подключения; E – замыкающий

контур; F – кнопка вкл./выкл.; G – клемма катода БТЭ; H – клемма анода БТЭ; I – клемма нагрузки; J – клемма питания контроллера (+); K – клемма питания контроллера (-).

закладка платины 50 – 100 мкгPt/см2, а для катода 250

– 500 мкгPt/см2. Что касается количества иономера на поверхности, то оптимальными значениями являются для анода 5%масс.Pt, а для катода 30%масс.Pt.

Результаты расчета показали, что при одной массе источника тока использующегося в БПЛА и рассчитанного БТЭ, последний в роли энергоустановки БПЛА может работать в 6 раз дольше, чем заявленное заводом изготовителем время.

По результатам расчета предложенные монополярные пластины для БТЭ являются охлаждающим теплообменником.