新型太阳能氢气发生器助力长航时无人机

快速阅读: Sesame Solar开发的拖车单元可在15分钟内安装完毕，现场生产氢燃料，为无人机提供持续加油服务。该系统包括太阳能氢气发生器、两架Heven AeroTech Z1无人机及多种通讯设备，支持长时间空中作业，解决氢燃料供应链难题。

Sesame Solar 的拖车单元可在 15 分钟内完成安装并开始为无人机生产氢燃料。这款由 Sesame Solar 开发的新拖车单元能够现场生产所需的氢燃料，将供应链缩短至零，从而在前线为长续航无人机提供加油服务。

该监控和无人机加油纳米电网解决方案包括太阳能驱动的氢气发生器、两架 Heven AeroTech Z1 无人机、卫星通信、边缘计算和雷达。这一移动自给型无人机系统可以提供长达数周的全天候空中覆盖。

“持续的无人机监控至关重要，而氢能源是实现这一目标的最佳途径。”Sesame Solar 的首席执行官兼联合创始人 Lauren Flanagan 说。

氢能源的优势在于，氢燃料电池通过燃烧氢气产生水和电能。这项技术早在 1839 年就由威廉·格罗夫爵士发明，其每盎司的能量密度超过任何电池。虽然电池可以充电，但燃料电池需要补充氢燃料。因此，尽管氢燃料电池看似非常适合小型无人机，但补给问题一直阻碍着这一理念的实际应用。

以 Heven AeroTech Z1 勘探无人机为例，这种耐力比电池供电无人机高出四到五倍的无人机已经存在一段时间了，但氢燃料供应链一直是主要障碍。例如，洛克希德·马丁公司 2006 年推出的原版电池供电 Stalker 无人机飞行时间为 2 小时。2013 年，该公司推出了 Stalker XE 版本，使用燃料电池可飞行 8 小时以上。据报道，该无人机曾在美国南部边境巡逻，在那里可以轻松购买并运输实验室级别的氢气。但在远征环境中，士兵们为了不处理高压氢气的物流挑战，通常选择忍受电池较短的飞行时间。

Sesame Solar 的纳米电网通过现场生产氢气，从空气中提取，解决了供应问题，并将其存储在方便的形式中，以便轻松为燃料电池充电。

20 世纪 20 年代的技术与现代储存方式相结合，纳米电网的第一步是通过大气水生成器从空气中提取水分。然后利用太阳能电池产生的电力分解水，产生氧气和氢气。这并不是一种新的制燃料方法；JBS Haldane 在 1923 年就提出了类似的方案。真正巧妙之处在于氢气的储存方式。

氢气以其易燃著称，正如齐柏林飞艇因氢气填充的气囊起火而变成巨大的火球。液态氢占据的空间比气体少，但也同样危险。固体金属氢化物则提供了一种更安全的选择。

纳米电网的氢气储存单元本质上是金属海绵。当在压力下暴露于氢气时，金属表面会吸收氢气，形成金属氢化物。这种物质可以在相对较低的压力下长期保存。

“它储存在的压力低于喷漆罐。”Flanagan 说道。

固体氢化物通过改变压力即可释放氢气来为燃料电池充电，但在固态下不会带来与氢气或液氢相关的风险和挑战。

“储存的金属氢化物不可燃。”Flanagan 说。“它不会像齐柏林飞艇那样爆炸。”

Sesame Solar 最近收购了这项固态储存技术，此前曾是该技术的客户，现已将其高效地集成到其氢系统中。太阳能驱动的纳米电网实际上提供了无限的氢气来源，足以保持两架无人机的持续供油，因此可以维持至少有一架无人机始终在空中。

Flanagan 表示，官方宣称该系统可以在野外运行至少六个月，但实际上可能会更长。未来的系统将运行数年。纳米电网适用于极寒气候条件下的系统运作。

纳米电网安装在拖车上，可以在现场快速部署，从路上到完全运行的时间不到十五分钟。Sesame 不仅仅将其视为一个加油站，还在同一单元中配备了通信、计算和其他设施。

该监控和无人机加油纳米电网解决方案配备有两架 Heven Z1 无人机。这些无人机垂直起飞，具有至少十小时的飞行耐力。纳米电网生产的氢气足够保持至少一架无人机持续飞行。Z1 无人机可携带 10 磅的有效载荷，足以装载各种传感器，起飞重量为 55 磅。

这一概念类似于之前的无人机蜂巢解决方案。

通过从拖车上部署多架无人机，Sesame系统不仅提供持续数月的燃料补给。目前，Nanogrid仍需人工参与加油过程，但正如其他项目所展示的，未来迭代可能实现自动化。

弗拉纳根表示，他们已经在与潜在客户和合作伙伴讨论该系统的潜力，不仅为无人机供能，还包括地面机器人。这些机器人的运行受到电池寿命短的限制，而燃料电池将极大扩展其操作范围。也不难想象，氢动力FPV（第一人称视角飞行器）的续航里程将是电池驱动型号的几倍，后者通常只有约12英里的航程。

### 未来远征能源

随着越来越多的无人车辆和其他单位被部署到偏远地区，远征电力供应成为日益严峻的问题。传统解决方案是通过燃料后勤链供应发电机，有时甚至需要以每加仑400美元的价格用直升机运送柴油桶至前线基地。提出的解决方案包括为美军基地建设微型核反应堆等激进项目。

我们已经看到乌克兰的无人机使用了临时太阳能供电方案，但Nanogrid系统则更上一层楼。Nanogrid能够以高能量密度的形式提供燃料，且可按需靠近前线部署，非常适合小型无人机。弗拉纳根表示，Nanogrid现已上市，可根据需求快速扩大生产规模。

虽然并非所有无人机都适合改用氢燃料，但这一技术为军事行动带来了许多新的可能性。“通过摆脱对燃料供应链的依赖，我们提高了军事行动的效率。”弗拉纳根说。

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