Brændselsceller skal holde droner i luften i timevis
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Brændselsceller skal holde droner i luften i timevis

På Teknologisk Institut (TI) er man i gang med at undersøge, om de sædvanlige litihum-ion-batterier i droner kan udskiftes med brændselsceller. Det ville give dronen markant længere flyvetid og samtidig mulighed for at fylde dronens gastank, og dermed ’genoplade’ dens energireserve, på få sekunder.

»Vores nuværende brændselscelle-­drevne drone vil kunne holdes i luften i 5-6 timer,« siger senior­specialist i nano- og mikroteknologi på TI Kristian Sylvester-Hvid. Den længere flyvetid og hurtigere ‘opladning’ vil ifølge ham gøre droner mere brugbare til professionel brug, eksempelvis opmålings- og overvågningsopgaver.

Artiklen fortsætter efter grafikken

Illustration: MI Grafik

»Når landmanden skal inspicere sine afgrøder i dag, kan han i værste fald risikere at skulle lande hvert kvarter og skifte batteri på dronen. Herefter skal han bruge flere minutter på at finde ud af, hvor han kom til sidst,« siger Kristian Sylvester-Hvid.

Sammen med sit team forsøger han dermed at løse et af den voksende droneindustris største problemer: dronernes korte flyvetid.

De fleste almindelige helikopterdroner med fire propeller kan kun flyve omkring 15-20 minutter, før deres batteri skal skiftes, mens enkelte batteridrevne droner med store vinger kan klare op til 2 timer.

»Brændselsceller har helt klart potentiale til at overhale lithium­ion-batterier indenom,« siger Kristian Sylvester-Hvid.

Øjeblikkelig opfyldning

Hvis man vil bruge en traditionel drone, når dens batteri er fladt, kan man enten vente, indtil batteriet er opladt igen, eller købe ekstra batterier. Til sammenligning kan en brændselscelles gastank opfyldes på få sekunder.

»Vores nuværende testdrone flyver på brint, men vi arbejder også på at lave en brændselscelle, der kører på butan, der kan købes overalt som lightergas,« siger Kristian Sylvester-Hvid.

Energitætheden i tanken svinger, alt efter hvilket brændstof brændselscellen kører på. Forskerne på TI bruger kun brint, fordi det er nemmest og billigst at anskaffe brændselsceller, der kører på den gas.

Mens genopfyldningen er hurtig, kan brændselsceller i praksis kun levere strøm relativt langsomt over tid, hvorfor forskerne har installeret et lille batteri, der kan give den lille elektriske motor et ekstra skud energi under opstigning og i tilfælde af dårlige vejrforhold.

Normalt er brændselsceller besværlige at arbejde med. Fugtigheden i den membran, der adskiller brint og ilt i cellen, skal hele tiden opretholdes – uden at den drukner i det vand, der dannes som følge af den elektrokemiske forbrænding i brændselscellen.

Bliver membranen for våd eller for tør, falder effekten. Og er den først tørret ud eller druknet, tager det lang tid, før brændselscellen fungerer optimalt igen. Og så må dronen enten lande eller styrte.

»Alle, der har arbejdet med brændselsceller, frygter en forkert fugtighed som en ond drøm,« siger Kristian Sylvester-Hvid.

Derfor har forskerne indbygget en lille ventil, der med jævne mellemrum skyder vand ud af membranen. På den måde vil fugtig­heden hele tiden være som ønsket under danske temperaturforhold.

»Vi har bevist, at man med et simpelt brændselscellesystem kan flyve en drone uden hele tiden aktivt at regulere fugtigheden i brændselscellerne, siger Kristian Sylvester-Hvid.

3D-printede tanke

Ved seneste testflyvning fløj dronen på en standard gas­tank placeret midt i dronen, hvor den tager pladsen fra udstyr som f.eks. et kamera. Ellers ville tanken forskubbe dronens balance.

Forskerne arbejder nu på at 3D-printe en tank i titanium, som passer i dronens skrog, så pladsen kan udnyttes bedre.

Kristian Sylvester-Hvid fortæller, at hele projektet ellers har været baseret på standardkomponenter, man kan købe på nettet. En slags dogme, som nu brydes i jagten på den perfekte gastank.

»Helt fra start har vi forsøgt at bygge det hele så simpelt og så billigt som muligt,« siger Kristian Sylvester-Hvid.

Emner : Droner
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Smid en 2-takts modelflymotor på 2-2,5 cm3 på. Den yder op til 3-400 W, vejer under 200 gram, koster godt en plovmand. En to liters colaflasker med methanol og man kan flyve rigtig længe når den ikke skal flyve med max. ydelse bortset fra ved start.

300 bars 3-D printet titan brinttank... Arh, nej.

  • 20
  • 4

Michael Eriksen kom først.
Hvorfor genopfinde den dybe tallerken? Brug en ganske almindelig forbrændingsmotor.
Den eneste grund til at gå efter brændselsceller er vel mindre støj kontra en ICE motor, hvilket landmænd normalt er ophøjet ligeglade med.

Militæret vil sikkert gerne se nærmere på det, men deres pung er nok osse en sjat dybere...

  • 2
  • 0

Det er meget indlysende at et kamera på en meget lang pind kunne gøre jobbet. Men det jeg finder spændene er fremtidige muligheder ved at udvikle nye teknologier, hvor molboagtigt den valgte platform så end er.

  • 1
  • 0

Men det jeg finder spændene er fremtidige muligheder ved at udvikle nye teknologier, hvor molboagtigt den valgte platform så end er.

Det er jeg 100% enig i. Der er store perspektiver i droner til land- og skovbrug. Den økologiske landmand, der jo har fritgående dyr, kan lave morgeninspektionen af ejendommen mens han spiser morgenmad. Alternativet er at han skal hoppe på ATV'en og spilde en time på at køre rundt.

Jeg kan også se en ukrudtsbekæmpende rover drevet af solceller på marken i det tidlige forår, der tøffer autonomt rundt og dræber ukrudt enten med en vatpind dyppet i Round-Up eller endnu bedre blancherer ukrudtet med en faststoflaser, så det dør af cellulær fordampning.

Så jeg er skam ikke imod droner og automatik som udgangspunkt. Men at starte med at lave en drone baseret på det absolut ringeste flybrændstof, brint, er for dumt. Methanol har en energidensitet der er 400% højere end 300 bar brint og methanol er bestemt ikke et genialt flybrændstof. Det har bare nogle lavpraktiske fordele.

  • 2
  • 0

Jeg ved heller ikke lige hvorfor man ikke bruger methanol i brænselscellen. Vel noget med holdbarheden?

Direct methanol fuel cell er tricky nok i laboratoriet. Temperaturstyring skal være helt på plads, ellers dør platinkatalysatoren af CO forgiftning. DMFC er ikke mere "direct" end den skal køres lige på kogepunktet. Det er ikke nemt i en lille mobil applikation.

Modelflymotoren er bare så ufatteligt meget simplere. Den starter både i frostvejr og ved +40 grader.

  • 2
  • 0

Modelflymotoren er bare så ufatteligt meget simplere. Den starter både i frostvejr og ved +40 grader.


Men nu er formålet jo at udvikle ny teknik, så er det jo meningsløst hvor simpel den teknik vi har nu fungerer. At der er langt vej til at noget ender på hylderne er vi ikke uenige om. Men her drejer meget sig jo om de sidste nye tiltag, så det er altid ulideligt nemt at kritisere. Tænk på hvor let det var at kritisere de første computere for deres upraktiskhed.

  • 0
  • 0

Det er simpelthen useriøst at foreslå ICE motor til en produkt der henvender sig til brugere der ikke har evner/tid/lyst til konstant at servicere sådan en med skift af luftfilter, brændstoffilter, gløderør og rengøring. Vi snakker om et produkt der bare skal virke problemfrit i mindst 1000 timer med så lidt omsorg som muligt. For en landmand giver et service interval på 1000 timer ca 200 flyvninger om året - måske meget passende til at dronen kan sendes til overhaul hver vinter - eller måske bare købe en ny.

Rystelserne fra ICE motor vil også inducere øget slid på øvrige komponenter og kan have negativ indflydelse på måleresultater og billeder fra kamera mm. Der skal vel også en generator på motoren så den kan levere strøm til udstyret og styringen. Og en starter hvis det skal være nemt. ICE motoren introducere langt flere problemer end den løser.

Produktet eksisterer allerede - det har bare for kort flyvetid. Hvis man kan få det til at virke med en brændselscelle er det langt mere attraktivt, da man reelt ikke skal lave noget om andet end at bruge et mindre batteri. Ingen omproggramering af styring osv.

Det eneste brugeren skal have med "i marken" er en flaske knaldgas. Når dronen er landet skal den blot samles op og hætten skrues af nippelen inden den presses ned mod gasflasken for påfyldning. Ved endt påfyldnig skrues hætten på igen, dronen aktiveres og når propellen snurrer kastes dronen op i luften. Når jeg har set folk der bruger ICE motor i deres modelfly/biler/både/helicopter, har de en hel kuffert med der mest minder om et autoværksted i microstørrelse. Og skidtet starter langt fra altid...

  • 1
  • 0

Jeg kan godt se noget af det du peger på, men de model maskiner jeg kender til har størst focus på fart, manøvrering og vægt.
Hvis der skal ses på en drone der skal have den lange flyve tid, skal motoren selvfølgelig have et focus på servicevenlighed og økonomi.

Men elektrisk starter på en model maskine, så er du ihvertfald ude at overkomplicere voldsomt..
Den største udfordring ved en forbrændingsmotor tror jeg er vibrationer, sålænge man vælger model type og størrelse med focus på flyvetid og bæreevne.

  • 0
  • 0

Kunne det ikke tænkes, at dette først og fremmest er en forskning i nye teknologier, samt at det bliver mere bøvlet, hvis projektet evt drejede sig om millitært isenkram?

Kan selv huske, at da vi for år tilbage lavede projekter, og prøvede at bestille kredse hjem, da skulle vi hele tiden garantere de amerikanske firmaer, at vi ikke brugte deres elektronik til millitært brug.

Så vil dette projekt jo rent faktisk give mening.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten