據外媒New Atlas報道，一家俄美合資公司表示，其新型「渦輪風冷」燃料電池設計可提供三倍於普通燃料電池的功率和四倍於普通燃料電池的壽命，為高速、遠距離、氫動力電動VTOL飛機打開了大門。在航空業中，重量是一切，而談及像即將到來的電動垂直起飛和降落(eVTOL)競爭者們所希望的那樣的能量密集型垂直起降時，重量就更加重要。幾乎所有的公司都在使用鋰電池來製造原型機，但事實很簡單，鋰電池的能量密度還有很大的提升空間。
商用航空出租車需要全天飛行，而不是長時間連接充電站，所以每一家圍繞着鋰電池進行規劃的公司都在祈禱，希望能從測試實驗室中出現一種神奇的新化學成分，使其容量是目前最好的電池的兩倍或三倍。這很可能會發生，但氫氣已經開始成為一種很好的替代品。在地面運輸方面，氫氣是個麻煩，但在電動航空領域，它可能是個完美的選擇。它提供了更高的能量密度，有望實現卓越的飛行耐力，而且它可以讓你在幾分鍾內加滿燃料，就像給汽車的油箱加滿油一樣。
事實上，一些企業已經開始對它下注了。美國東海岸的eVTOL初創公司Skai正在爭先恐後地推出一款六旋翼五座飛機，該公司，在你需要給氫氣罐加氫之前，它可以在空中飛行4小時或400英里（644公里）。但一家俄美合資初創公司表示，完美的eVTOL動力系統還缺少一塊拼圖：輕量化、高功率的燃料電池設計。
這家總部位於加州的初創公司名為HyPoint。從2018年開始，HyPoint公司開始着手為工業級無人機系統製造低溫質子交換膜（LTPEM）燃料電池系統。但自從搬到硅谷並被Alchemist加速器項目錄取後，該公司開始關注更大的目標。
「當我們來到美國時，我們看到了城市空氣移動領域的巨大潛力市場，」該公司首席執行官Alex Ivanenenko博士說。「這個市場的主要驅動力是機動性、緊湊性和能量密度。現在，主要的動力系統是建立在鋰電池上的，而鋰電池有一個基本的技術壁壘。現有的鋰電池能量密度較低，而現有的燃料電池比功率較低。航空運輸市場需要高比功率和高能量密度。目前還沒有一種電源可以同時滿足這兩個要求。鋰電不行，燃料電池也不行。」
據預測，合適的鋰電池技術可能還有15年的時間，HyPoint團隊開始將工作重點放在專門針對eVTOL的燃料電池設計上。Ivanenenko說，為了保持輕量化，必須採用風冷式設計；液冷式燃料電池在汽車領域工作得很好，但相關的冷卻液箱和泵會增加寄生質量，在航空領域根本無法飛行。
他表示，但目前可用的風冷燃料電池的功率容量和壽命有限，而且只能在-5至30°C的溫度下工作。因此，HyPoint團隊着手開發出了更快、更耐用的產品，並提出了他們所謂的 「渦輪風冷燃料電池」。
「我們通過將燃料電池堆放置在空氣管道內，通過風扇將加壓、加濕和熱穩定的空氣進行循環，來提升燃料電池堆的功率。」Ivanenenko表示。「通過壓縮系統將空氣的壓縮量維持在3巴左右的內部，含氧量降低的空氣通過控制閥進行充注，再換上含氧量正常的新鮮壓縮空氣。」
燃料電池堆的陰極側的額外氧氣與HyPoint公司開發的新型高溫質子交換膜（HTPEM）技術相結合，使可以通過燃料電池的氫氣量是傳統設計的三倍，在不增加任何可能使VTOL飛機重量下降的寄生冷卻質量的情況下，將其特定功率輸出增加三倍。
考慮到整個系統，HyPoint系統每公斤（2.2磅）的質量可提供2000瓦的功率。最好的液冷式燃料電池的功率在150-800瓦/千克之間，其他風冷式燃料電池的功率大約在800瓦/千克。根據HyPoint公司自己的數據，整個系統的能量密度約為960 Wh/kg，而鋰電池的能量密度通常為這一數字的三分之一，而其他空氣和液冷燃料電池系統的能量密度略高於一半。
Ivanenenko說，該系統還有其他一些巨大的好處；它可以接受純度只有99%的 “髒的 “氫氣，這與LPTEM系統所需的99.999%的純化氫氣相比，成本低得多。”這對於一個商業化的eVTOL操作來說，是一個重要的操作參數的巨大下降，”他補充道。
它或多或少可以在任何現實世界的溫度下工作，從-50到+50°C（-58到122°F）以及更高的溫度。雖然現階段還在實驗室中，但該團隊預計這些燃料電池可以在不進行維護的情況下持續運行約20000小時，而LTPEM系統通常可以持續運行約5000小時–這對於商業運營商來說是另一個非常重要的因素。
HyPoint已經與美國、歐洲和澳大利亞的新興eVTOL市場的一些主要參與者進行了接觸，Ivanenenko說，但他暫時還不能提及這些公司的名字，ZeroAvia和Bartini除外。「我們看到很多公司都有很大的興趣，」他說。「我們相信我們已經為他們找到了一個解決方案。他們中的許多人要求我們用原型驗證我們的技術，因為到目前為止，我們只在實驗室里驗證過。我們也同意這個觀點。所以我們今年的發展計劃是做一個15到20千瓦的樣機，來驗證這個技術。然後在2022年形成完整的規模，比如150-200千瓦的系統。」
他說，從鋰動力原型機轉向氫動力系統，應該不需要對大多數eVTOL機身進行全面的重新設計，因此，如果競爭者願意在飛機設計內部移動一些東西，那麼或多或少任何一個競爭者都有機會實現快速加油的遠程飛行。
那麼安全性如何呢？氫動力eVTOL會不會有爆炸風險？
「這是消費者普遍提出的問題，」Ivanenenko說。「那也沒關系，因為我認為大多數消費者的技術無論如何都會很難換成氫氣技術。這也是我們專注於與關心效率的大公司進行B2B的原因之一。」
“不過是的，『這是氫彈！』記得興登堡號嗎！那是在1938年。差不多一百年前的事了。人們需要了解的是，氫氣、氧氣、丙烷和天然氣都屬於同一類危險易燃氣體。你用在燒烤爐上的丙烷瓶有同樣的警告證書，它和氫氣是同一類的。氫氣沒有特殊危險等級。而且，氫氣是宇宙中最輕的氣體，不可能在現場濃縮到那種危險的濃度，可能會引起大爆炸。當然，你要遵守特殊的安全規則，但也不要怕氫氣。氧氣要危險得多。”
他接着指出，他駕駛的是一輛豐田Mirai氫動力汽車。「它已經經過了徹底的安全碰撞測試。任何一個氫動力系統的製造商都明白，在特定的應用中需要採取什麼步驟才能獲得相應的安全證書，我們也不會例外。」
來源：cnBeta
