В камментах к предыдущей заметке ( https://aftershock.news/?q=node/1229848 ) - опять встретил скепсис по поводу применения водорода... как и обещал привожу подборку ссылок на _работающие_ проекты
В чем прикол - водородные системы существенно легче, да тут присутствует доля хайпа, ибо есть и другие виды "топлива" с даже лучшими характеристиками - но водород все таки универсален и действительно просто получается из воды и электричества.
Итак сцылки - русскоязычные:
https://3dnews.ru/1025418/dron-na-vodorodnom-toplive-prodergalsya-v-vozduhe-bolee-tryoh-chasov
https://www.techinsider.ru/weapon/news-739033-uchyonye-predlozhili-perevesti-drony-na-vodorod/
https://hightech.fm/2019/10/22/bm-power
https://hightech.plus/2022/12/18/razrabotani-modulnie-vodorodnie-dvigateli-dlya-dronov-i-samoletov
https://www.vesti.ru/nauka/article/2485261
https://www.startup.org.ua/2017/09/blog-post.html
и прч.
Англоязычные:
https://www.unmannedsystemstechnology.com/company/intelligent-energy/
https://www.enlit.world/hydrogen/hydrogen-powered-drones-take-to-the-skies/
https://techcrunch.com/2023/02/14/heven-drones-hydrogen/
Пик болтовни на тему был достаточно давно, съедено куча грантов (в том числе и у нас в стране - увы результаты не впечатляет) и сейчас кое у кого есть уже в принципе рабочие проекты, но как обычно искусственно все притормаживается. Не всю маржу еще монополисты вроде dji сняли, да и ненасытный академсектор тоже хочет еще грантов.
В библиотечке сотни статей в т.ч. научных по теме, сравнение характеристик и прч, вопрос вообщем во всем мире изучен досконально.
Прорыв стал возможен с появлением дешевых топливных ячеек и облегченных композитных баллонов - в будущем, с появлением типовых водородных "домашних" заправок (такие проекты есть), и еще более дешевых и эффективных ячеек (а это гораздо более реалистично, чем что инопланетяне подарят человечкам какие то чудо-юдо новые "графеновые" и прч нано-батарейки), все становится еще интереснее.
Эффективность относительно "литиевых" вариантов кратная, но как и в случае с электроколясками - водород для более тяжелых решений. Т.е. водород используется в поездах, паромах, планируется в грузовом транспорте, тяжелой строительной технике, а батарейки больше подходят для перемещения тел на районе.
Плюс этот долбанный баллон торчит достаточно стремно )) снижая аэродинамику...
Заправка
Или вот собранный на коленке - летает два часа , при доп нагрузке в 5 кг, что важно при минус пяти.
Не на коленке у южнокорейцев - https://www.doosanmobility.com/en/products/drone-ds30/ со своим анонсированным еще несколько лет назад дуусаном.
Еще один аспект - у обычных дронов - батарейки на 200 циклов где то - https://dji-blog.ru/sovety/sovety-po-jekspluatacii-akkumuljatorov-k-dronam-dji.html
Водородные же смотрятся интереснеее - топливные ячейк деградируют конечно - но уже сейчас декларируются новые модели со 100 тыс циклов - https://cosmosmagazine.com/science/hydrogen-fuel-cell-catalyst/
Так что такие пироги...
Альтернатива?
На керосине тоже хорошо летает, пускай и менее икологично, но он не всегда есть... и больше подходит для дешевых _одноразовых_ решений ибо даже цветмета не требует особо.
Соответственно тут начинается классическая математика - многоразовое но дороже, одноразовое, но дешевле в доставке.
P.S.
имхо - не раскрыт потенциал для микро-реактивных двигателей на оном же... но это отдельная тема, там необходимы новые подходы.
Да, и ДВСники не сдаются ( https://koreascience.kr/article/CFKO200811440582888.pdf )
например вот эта история кажется перспективной
Впрочем это уже другая сказка...
P.S. Кому интересно про баллоны
https://strana-rosatom.ru/2022/04/27/umatex-zajmetsya-proizvodstvom-kompozitny/
Конечно основные действительно рабочие проекте это не переделанные квадрики, а классические на дальние расстояния
плюс малая авиация вот недавно запустили
Комментарии
Автор, поясни пжст последнюю картинку - это что, ультра-микро ДВС?
Ultra Micro Gas Turbine на водороде, обозначается UMGT
там же ссылка на статью приведена
Как бы хорошим тоном считается делать краткое пояснение на русском, если ссылки на сайты с иностранным языком. Я конечно могу сходить по ссылке, включить гугло-переводчик, разбираться с переводом, но это, согласитесь, не очень правильное решение на русскоязычном ресурсе.
да что тут переводить схемы..., саму научную статью? в принципе идея то понятна
перевод "абстракта"
Ультрамикрогазовая турбина (УМГТ) является перспективным источником энергии для небольших портативных электронных и миниатюрных механических устройств, таких как как микророботы и микролетательные аппараты, из-за ее высокой мощности и плотности энергии.
Чтобы использовать УМГТ в качестве жизнеспособного источник питания, компоненты УМГТ должны быть разработаны потому что при даунскейлинге обнаруживается множество проблем, которых нет в газовые турбины обычных размеров. Поскольку микрокамера сгорания является одним из ключевые компоненты УМГТ, его необходимо улучшить, чтобы достичь высокой эффективности сгорания, широкой стабильности пламени и низкой потери давления в малом объеме.
Плоскопламенное горение может быть достигается использованием пористой или перфорированной пластины в качестве держателя пламени. В это исследование, пластина из спеченной нержавеющей стали со средним размером пор 200 мкм и толщиной 3 мм, использовался в качестве пламегасителя, в камере сгорания диаметром 46 мм с кварцевыми стенками. СО и NOX выбросы были собраны при различных соотношениях воздуха и топлива. Этот эксперемент показывает, что спеченная нержавеющая сталь может использоваться в качестве держателя пламени обеспечивает очень чистое сгорание с эффективностью сгорания 99% в небольшом масштабе. Кроме того, поведение пламени при изменении коэффициенты эквивалентности и значения потерь давления через пламя представлены держатели.
Введение
Портативные небольшие электронные и миниатюрные устройства, такие как ноутбуки, микро роботы и микро воздушные транспортные средства нуждаются в более компактных и эффективные блоки питания. В настоящее время аккумуляторы используются в качестве источника питания для этих устройств. Однако аккумуляторы не компактны. составляют большую часть объема и веса этих устройств, а также нужно много времени для подзарядки. Поэтому важна высокая плотность мощности и эффективный источник питания.
Ультрамикрогазовая турбина на основе внутреннего сгорания (УМГТ) является одной из наиболее перспективные микроисточники энергии из-за его высокой энергии плотности мощности [2, 4]. UMGT с менее чем 10% в целом эффективность по-прежнему имеет более высокую плотность энергии, чем батареи.
...
и прч.
Ничего не понимаю
При сгорании водорода в чистом кислороде температура достигает 2800 ºС. Какая сталь и кварц?
Температура более 1500 градусов при горении в воздухе, что приводит к недопустимо высоким выбросам NOx. Человечеству не хватает дождей из азотной кислоты? Тут углекислый газ не знают как утилизировать от угля и газа, а уже предлагают начинать думать, что делать с выбросами азотной кислоты.
под рукой нет подробностей конструкции... но японцы решили этот вопрос с улавливанием NOX (декларируется во всяком случае для бойлеров есть программа сертификации )
Из работ "глубокой древности", Эпштейна, но "это другое", речь шла по-видимому о портативных устройствах а скорее всего об освоении грантов на НИР с последующей выгодной продажей что удастся вытащить.
Обратите внимание на ЧАСТОТУ вращения. Миллион оборотов в минуту. У турбинок зубных техников 200-350тыс обычно. Без магнитного подвеса или гадодинамического управляемого так или иначе удержания ненадёжно - никакого мехконтакта. Съём мозности также без контакта и на моторы уже после системы управления питанием с бустерными акками. Есть в десятки ватт работающие газовые турбины на газу Capestone давно, у них большой вес и магнитный подвес.
Второе что обращает разница в выходной мощности уазана в 2,5 раза а потребление всё одно. Т.е. считаем по нижней 16г водорода на 4Вт в час, 4 грамма на ватт в час, зная, что примерно 120кДж на грамм у водорода грамм удельная теплота сгорания. Почти 0,5МДж то что даст 4г водорода. Реально с потерями 0,4МДж=110Вт в час. КПД порядка процента. Демонстратор. Если не напутал
Из других еврейцев. В "технионе" на 1кВт видимо модульные собираются ставить. Напечатанные.
Рабочие температуры современных керамик более 1200-1300С. Есть и более высокотемпературные. Но про водород обычно не пишут.
Проблема получения нужных вам параметров обычно упирается в диллемму:
- вы имеете нужную геометрию но керамика пористая
- керамика прочная например циркониевая или алюмоциркониевая но размеры едут куда-то далеко ввиду цикла обжигов те что интересовали по ТТХ 2 и 3 стадийные, на крупных деталях финишный техпроцесс может занимать несколько ДНЕЙ.
Далее, как будут вести себя в водороде при высокой температуре керамика авторы статей обычно скромно умалчивают. Для дронов видимо приемлема такая технология от 800-1500ч работы.
Тепловое излучение будет приличным, КПД видимо 30-45%. На уровне лучших ДВС для БПЛА. Для сравнения 4-тактный ДВС 1970-х выпуска обеспечил запускаемой с РУКИ машинке TAM-5 талантливейшего Мэйнарда Хилла, мир его праху, перелёт Атлантики, более 3000км. Дело было лет 20 как назад но ПВОшники похоже до сих пор в 1970-х застряли. Стоявший автопилот не требовал постоянного спутника в принципе с меньшей точностью машина прошла бы маршрут вообще без спутников и наземных сетей связи которые давно применяют НАТО и возможно израильтяне для корректировки ударов. Работы поддерживались ВВС США с коими Хилл 1960-х как выдающийся Конструктор систем сотрудничал.
После Эпштейна в следовых количествах тема проскочила у японцев и австралийцев... либо мертвая - действительно с материалами проблема, либо пока убрали под сукно.
Эпштейн кстати сейчас в NASA - https://www.nasa.gov/offices/nac/members/epstein-bio.html
У нас был в свое время Ту-155 на водороде
На картинке каталитическая (платина) водородная горелка, которой ровно 200 лет в обед. Далее должна быть турбина, кпд которой всяко ниже, чем нормального топливного элемента.
В чём перспективность - не ясно(?), разве что удастся сэкономить на массе за счёт отсутствия электродвигателей.
перспективность в массе, размерах... ну и давно - первый концепт в МИТе сделали в 90ых вроде, но не 200 лет )
Да нормально с водородом.
Водородогенератор на основе боргидридов или аминоборана + низкотемпературный топливный элемент (0.05- 0.2 мг платины/ватт).
Могу покаяться:
В 2007-2010 гг мы разрабатывали катализатор по контракту в одной из недружественных теперь стран для боргидридного топливного элемента. Топливный элемент с боргидридым картриджем размером около компьютерной мышки (как впоследствии мы узнали к своему огорчению и ужасу) был отдан на конкурс НАТО для обеспечения солдата энергией - связь, прицел. приспособления, навигация (9 V, 1 А, 24 час, всего-то надо 5-6 г NaBH4) и занял 4-е место. А это был ещё не доведенный до ума образец. Работы после такого события прекратили. А что-то из разработок других групп исследователей реально внедрено.
А ведь наши солдаты могли умирать по моей вине!
Почему бы на такую многообещающую разработку не создать инициативную группу, найти инвестора и продолжить?
Улыбнуло от Вашей наивности.
- Бюрократам этот "геморрой" нафик не надо.
- Инвесторам нужен выхлоп здесь и сейчас, "послезавтрашний" их не устраивает. Так провалили даже отечественный маргарин.
- Группу химиков, работавшую над проектом, уже не собрать. За это отдельное спасибо реформам науки, выдавившим толковых электрохимиков на Запад, и "главному химику" Академгородка.
А не могли бы вы объяснить как оно должно работать? Это же соль,неужто там энергии Гиббса немеряно?
Ну, баллоны можно и плоские сделать, чтобы аэродинамика нафиг не шла, вопрос только в возможностях зарядки и безопасности.
Подумайте немного еще
прямоугольный баллон всяко лучше))) любой сварщик заварит , без всяких пресс форм
Идея по поводу баллона:
торо-образный баллон, внутри - элементы и преобразование. Всё вместе - единый производящий электричество модуль, почти что плоский как шайба и с выверенной развесовкой. .
Всё эти супер характеристики скорее всего разбиваются об сложность и дороговизну эксплуатации водородных систем. Не верю я в массовое использование водорода как энергоносителя, пока не будут придуманы материалы которые не будут подвергаться охрупчиванию и деградации от проникновения водорода. Причем такие материалы нужны от систем хранение до конечной точки, а это на данный момент не реализуемо. Вот смесь метано-водородная вполне возможно, вроде были какие то исследование где проверялось какой процент водорода возможен в смеси чтобы использовать уже существующие системы и материалы, если правильно помню цифра была в районе 20%.
А почему не реализуемо покрытие от проникновения водорода с баллона до конечной точки? Тот же композитный баллон не проницаем для водорода. Трубы делаем такие же, без стыков. Точка входа из баллона и точка выхода на топливный элемент.
Неужели всё так просто с композитными материалами стойкими к водороду?
Сроки эксплуатации баллона и соединений не подскажите?
Может я чего то пропустил, но если бы всё было так просто то куча начинаний в области использования водорода уже дала какой то профит, но его чет пока не видно.
Есть узкие области где его используют и довольно успешно, но вот в массы чёт не идёт.
Или цена запредельная или всё таки существуют проблемы пока не преодаленные.
охрупчивание есть, но проблему преувеличивают - это для коммунальных сетей может быть... а так в промке водород уже черте сколько используют
здесь тоже из баллона, сразу в ячейку не чему особо охрупчиваться
основная проблема
это то что сложно требует квалификации обслуживающего персонала, нет "серий" - соответственно дорого,
ну и платина в электролизерах...
Основная проблема на самом деле в отвратительном КПД цепочки Электричество->водород->электричество.
Вот в небольших объёмах типа тех-же дронов можно наплевать за преимущество в характеристиках. Но массовое применение в транспорте например вчистую проигрывает углеводородам, даже искусственным из угля например.
конечно углю проигрывает и даже разным видам биотоплива проигрывает... но водородом под энергетику занимаются сейчас те, у кого вообще нет углеводородов (своих).
А не могли бы вы написать про керосиновые дроны? И существуют ли бензиновые?
https://www.youtube.com/watch?v=5NDdZq1oZ14
Герань-2 например, и масса прочих
Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.
Там где не нужна мега скорость, а важна грузоподьёмность и продолжительная работа, дрон можно сделать по принципу дирижабля. Полужёсткая несущая тороидальная оболочка, пополняемая из баллона со сжатым водородом и используемая как ресивер для питания топливных элементов или микро двс.
А им ветер не будет мешать?
В прессе с завидной долей регулярности появляются проекты строительства гиганских дирижаблей. Но если большие не взлетают, то может быть у маленьких получится.
https://www.techinsider.ru/technologies/10064-nebesnyy-tyazheloves-nlo-rossiyskoy-sborki/
У дирижаблей те же принципы, что и у кораблей -только умноженные на ~1000... Размер играет значение! Маленькие дирижабли - вообще ни о чем, игрушки. Серьёзные транспортные машины начинаются с где то ~ 50000 кубов. А лучше - больше, чем LZ129 "Гиндебург". LZ129, R100-101, "Акрон" и "Мекон" ПОДОШЛИ вплотную к этой границе... Но не сложилось (((
Микродроды тоже игрушками считались, а оно вона как вышло.
Ну, это не совсем так, а скорее - совсем не так ))) Волна микродронов началась с....микрокамер хорошего качества и Wi-Fi-я А возить что то серьезное на многовинтовом аппарате (а многовинтовой он из за УПРАВЛЕНИЯ) - идти против законов физики...
Ну это понятно, что дроном управлять проще чем вертолётом. Но это ещё более энергетически не выгодно.
форма чечвицы, ака летающая тарелка, наиболее хорошо противостоит ветру
но размеры и заметность
хотя как ночной вариант может и сойдет
Сфера военного применения наверное пока не рассматривается. Хотя ёмкость с водородом сама по себе бомба.
И именно поэтому в таком формате практически не управляем. Пройденный этап.
Сто лет назад нормально управлялись, а сейчас почему не могут?
НИКОГДА,
никогда, вскричал КисаНе было НА ПРАКТИКЕ дискообразных аппаратов легче воздуха. Почитайте про проект Термоплан, лично знал участников проекта - и знаю, как вполне себе проект на энтузиазме превратился в...попил госбюджета. Потом был Локомоскай, потом еще английские и французские проекты. И сейчас ДКБА что то такое мастырит. Вообщем, знайте: где дискообразный дириЖопль -там просто попил.СИММЕТРИЧНОЙ аэродинамической конструкции ВСЁ РАВНО КУДЫ лететь. И она и летит кудЫ захочет, а не куда надо. А что бы ей управлять -надо сделать её асимметричной - и привет, та же парусность, что и у классики. Меньше парусность - меньше управляемость ((((
Ну запилят классической - циллиндрической формы.
Зачем стулья то ломать?Тут сама концепция использования водорода для беспилотного аппарата, не только в качестве топлива, но и для самого поддержания аппарата в воздухе (полностью или частично). Если водород уже в него запихивают как топливо, то грех не воспользоваться тем, что он легче воздуха.за ДП-27, который анюта что скажете?
Бессмысленная игрушка - причём её изначально такой делают, что не дай Перун, никому не понадобилась...
Ну, вот какая такая целевая нагрузка в 100 кг? Ну, приборы, что ни будь мерять - ну 1 кг, ну 5, ну 10... А 100? Возить что то? Что? Так и хочется сказать: зОчем? )))
Вообще почитайте про ИСТОРИЮ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ дирижаблей. Если не читали - то ахнете. Причем ТОГДА дирижабли были дорогими и оч.сложными - на Гиндебург, к примеру, ушло около 90 тонн дюраля - считай ВВС какой ни будь Чехословакии... А сегодня это копейки, причем всё, включая (автомобильные!) дизели есть в номенклатуре и выпускается серийно. Что мешает? (((
Основная проблема дирижаблей - скорость.
Сила сопротивления воздуха пропорциональна квадрату скорости (когда джип пытается тягаться с седаном это смотрится прикольно). Поэтому нельзя сделать дирижабль быстрым. А следовательно, нельзя его использовать при большой скорости ветра.
Вот пример. Скорость ветра в 10 м/c, или 36 кмч, это много или мало? А бывают порывы и до 15 мс, и это не ураган, а просто ветер.
В итоге получается дирижабль можно использовать только по ветру. Эдакий аналог парусника. Можно конечно, то что-то от парусников все отказались.
Почитайте ЛТХ/РЛЭ вертолетов - любых. Например того же Ми-8. При каких скоростях ветра возможны полеты. (спойлер: Ми-8 не более 10м/сек, на висении не более 3 м/с справа и 5 м/сек слева).
И? Не будем летать на вертолетах? ))))))))))))
Мало того -при усилении ветра, при начале урагана правильное поведение дирижабля - взлететь, набрать высоту и там болтаться, даже не тратя топливо. НИ ОДНИ летательный аппарат ТАК НЕ МОЖЕТ, его надо прятать в ангар...
Логика о том, что на дрон на керосине реализовать проще, поэтому он больше подходит для одноразовых решений и поэтому для многоразовости лучше водородный - ну просто жесть.
Это что, на Западе так себя они убеждают?
Понятно что если заправлять самолет только от ветряка, тогда конечно водород. Но с топливом на этой планете все не настолько плохо, пока продают, сей бизнес не окупится.
Конструктивно для квадрика и таких же дронов с кучей электромоторчиков - тут да, водород лучше батареек и вероятно лучше чем бензиновый движок с генератором. Но только для этих конструкций!
Сделайте дрон на двух винтах с обычными керосиновыми движками - это более простое решение.
Водородными ТЭ для дронов успешно занимается известный городок вблизи ЦКАДа к северо-востоку от Москвы. Ребята рубят фишку
Водород = вода + электричество (правда воду нужно очистить от примесей), ну а электричество всем известно из розетки. А в розетку предлагают с биржи.
Страницы