세계 최초의 고체 산화물 바카라 사이트 전지 드론을 개발하여 긴 비행을 시연

Prodrone Co, Ltd 그리고 기술 [이시무라 카즈히코 (Ishimura Kazuhiko) 이사] (이하 "Aisotech"라고 불리는) Extreme Functional Materials Research Division [연구 부서 Ichiro Matsubara]] Washimi Hiroshi, 최고 수사관은 오랫동안 비행하고 일할 수 있습니다소프트 산화물 바카라 사이트 전지 (SOFC)드론세계에서 그것을 보여준 최초의 것입니다

이번에는액화 석유 가스 (LPG)사용 가능SOFC 스택높은 출력과 가벼운 무게 (기존 모델에 비해 출력 당 체중 당 60% 감소)는 하늘에서도 전기 생성을 허용합니다SOFC 시스템SOFC에 의해 생성 된 전력을 드론 및 2 차 배터리에 공급함으로써 비행 및 작업 시간을 증가시킬 수 있습니다 또한 드론의 전력 하중 변동이 크면 LPG는 전극 내부의 수소 또는 일산화탄소로 안정적으로 변형 될 수 있습니다내부 수정개발 된 SOFC 기술 일반적인 목적 및 운반하기 쉬운 LPG에 의해 구동되기 때문에 수소 인프라 개발 이전에도 물류, 인프라 검사 및 재난 대응과 같은 영역에 기여할 것으로 예상됩니다

이 연구 및 개발은 로봇과 드론이 사용될 수있는 에너지 절약 사회를 실현하기위한 NEDO (Energy and Industrial and Industrial Technology Development Organization) 프로젝트의 보조금으로 수행되었습니다

최근 몇 년 동안, 새로운 산업을 만들기위한 구체적인 조치 중 하나는 "무인 공중 차량 (드론)의 산업 사용을 확대하기위한 환경 개발"으로 인용되었습니다 드론과 로봇은 소규모 운송의 증가 및 로딩 률 감소, 인조 검사 감소, 효과적이고 효율적인 검사를 통한 자원 감소가 시급한 문제이며, 사람들이 부지에 대한 손상 상황을 수행하는 데 필요한 피해에 대한 신속한 조사가 필요한 재난 대응 영역으로 인해 에너지 사용이 증가하는 물류 분야에서 사용될 것으로 예상됩니다

그러나 일반적으로 드론의 전원으로 설치됩니다리튬 이온 폴리머 (LIPO) 2 차 배터리단위 중량 당 에너지 밀도가 적으므로 비행 및 작업 시간은 약 15-30 분으로 제한됩니다 드론의 전력 소비는 무게에 비례하기 때문에 많은 보조 배터리를 설치할 수 없으며 물류 수하물 및 인프라 검사를위한 장비 측정과 같은 무거운 물체를로드 할 때는 불가능합니다 또한 재난이 발생하면 충전 전원을 고정하기가 어려울 수 있으며 2 차 배터리를 더 이상 사용할 수 없을 수 있습니다 이러한 보조 배터리 문제를 해결하려면 순수한 수소로 운전하십시오소프트 폴리머 분자 바카라 사이트 전지 (PEFC)또한 국내외 및 국제적으로 수행되고 있지만 수소 인프라 개발 전에 지역에서 바카라 사이트를 조달하는 데 어려움이있는 문제가 있습니다

Prodrone은 물류 및 인프라 검사에 사용할 수있는 산업용 드론을 개발하고 판매합니다 특히, 우리는 30kg 이상의 페이로드 (최대 부하 용량)를 수용 할 수있는 대형 드론과 직접 작동 할 수있는 로봇 암이 장착 된 드론과 같은 고급 기술을 보유하고 있습니다 한편 AIST는 LPG 카세트 실린더 (Aisotech Press 발표 2013 년 1 월 28 일) NEDO (National Research and Development Corporation New Energy and Industrial 및 Industry Development Organization)를 통해 대량 생산에 대한 기본 연구를 수행했습니다 "고체 산화물 바카라 사이트 전지의 실제 적용을 촉진하기위한 기술 개발 / 차세대 기술 / 마이크로 SOFC-Type Small Generator (2013-2014)" 나중에 그들은 SOFC (2017 년 2 월 9 일에 Aist Atsumitec Press 발표)

이번에는 NEDO의 보조금과 함께 에너지 절약 성능을 개선하기 위해 로봇과 드론을 고용하는 에너지 절약 사회를 실현 / 연구 및 개발을 실현하는 것까지의 보조금과 함께 장기 작업을 실현하는 바카라 사이트 전지 드론의 연구 및 개발 (2017-2019)을 실현하는 바카라 사이트 전지 드론 (2017-2019)을 실현했습니다 드론의 전력 하중 변동에 대응하는 수정 된 SOFC 기술 및 SOFC 시스템

그림 1은 Atsumitec이 개발 한 드론 장착 SOFC 스택의 모양을 보여줍니다 단위 볼륨 당 전력 밀도를 향상시키기 위해평평한 셀| 채택되었습니다 생성 된 전기를 수집하기위한 구성 요소가 개선되었으며 전극 영역 당 출력 밀도는 이전 모델의 약 2 배로 크게 향상되었습니다 또한, 다수의 평판 세포를 직렬로 연결하기 위해, 세포 사이의 바카라 사이트와 공기를 분리하고 전기적 연결을 제공하는 분리기가 필요하다 Atsumitec이 소유 한 금속 가공 기술을 적용함으로써 분리기의 모양은 가벼워서 무게를 줄이기 위해 고안되었으며 2017 년에 발표 된 "소형 전력 바카라 사이트 전지 시스템"과 비교하여 출력 당 중량이 60%감소했습니다 이 SOFC 스택을 드론에 설치함으로써, 수 kg의 무게를 줄이고 전력 절약을 줄이는 효과가 장기 비행 및 작업의 실현에 기여합니다

그림 2는 이번에 개발 된 LPG 구동 SOFC 시스템의 모양을 보여줍니다 이 SOFC 시스템은 AIST가 개발 한 내부 수정 SOFC 기술을 사용합니다 전극 내부의 수소 또는 일산화탄소로 LPG를 수소함으로써, 상업적으로 이용 가능한 LPG 카세트 실린더는 바카라 사이트로 사용될 수 있으므로 수소 인프라 개발 전에 영역에서 사용할 수 있습니다 일반적으로, LPG 바카라 사이트가 SOFC에 직접 공급 될 때, 바카라 사이트 측 전극 (바카라 사이트 전극, 음성 전극)에서 LPG의 주요 성분 인 부탄과 같이 열적으로 분해됩니다탄소 침전| 발생하여 전극 성능이 갑자기 감소합니다 2017 년에 발표 된 "소형 전력 바카라 사이트 전지 시스템"은 전기 및 작동 온도의 양이 일정하고 전력 부하의 변동이없는 조건 하에서 탄소 증착으로 인해 전극 성능의 악화를 억제 할 수있는 나노 구조화 된 전극 재료 및 작동 제어 기술을 개발했습니다 이번에 AIST는 드론의 전력 하중의 변동으로 인해 SOFC 발전량 및 작동 온도가 갑자기 변하기 때문에 전극 성능을 악화시키지 않는 새로운 내부 수정 SOFC 기술을 개발했으며 ATSUMITEC가 설계 한 SOFC 자동 시작, 발전 및 정지 제어 시스템에 통합했습니다 결과적으로, 전력 하중 변동이 큰 드론의 경우에도 "Enefarm"과 같은 가정용 바카라 사이트 전지 시스템에 설치됩니다외부 개혁장치가 필요하지 않아 시스템의 단순화 및 체중 감소에 기여합니다

그림 3은 비행 테스트에서 SOFC 드론을 보여줍니다 Prodrone은 LPG 기반 SOFC 시스템을 장착 할 수있는 드론을 개발했으며 최대 30kg의 페이로드를 수용 할 수 있습니다 SOFC 시스템의 설치로 인한 중량 증가를 수용하기 위해, 가능한 한 무게 당 소비되는 에너지의 양을 줄이려는 노력이 이루어졌다 또한 프로펠러의 진동, 공기 흐름 및 이륙 및 착륙의 영향으로 인해 SOFC 시스템의 작동에 영향을 미치지 않도록 설계되었습니다 무화과 도 4는 기존 드론과 SOFC 드론의 전원 공급 장치에 대한 개략도입니다 기존의 드론은 LIPO 2 차 배터리, SOFC 드론에서 전력을 공급하는 반면, 드론의 전력 하중이 높을 때 전력은 SOFC 및 Lipo 2 차 배터리에서 드론으로 공급되며 전력 부하가 낮을 때 전력은 SOFC에서 Lipo 2 차 배터리로 충전을 위해 드론으로 공급됩니다 SOFC-LIPO 2 차 배터리 하이브리드 전원 공급 시스템의 출력 제어를 최적화함으로써 긴 항공편을 달성하고 한 시간 이상 근무할 가능성을 달성했습니다 전 세계 최초의 SOFC 시연이 오버 헤드 비행 파워 드론에 적용될 수 있으므로 SOFC는 다양한 휴대폰, 로봇 등에 적용될 것으로 예상됩니다

더 많은 장기 드론 비행 및 작업을 실현하기 위해 SOFC 시스템을 개선하고 하이브리드 전력 시스템을 최적화하며 드론의 전력 소비를 줄이며 물류, 인프라 검사 및 재해 응답과 같은 분야에서 사용될 수있는 SOFC 드론을 목표로 삼기 위해 노력하고 있습니다

◆ 연질 산화물 바카라 사이트 전지 (SOFC)

지르코니아 (ZRO₂) 및 CEO₂)와 같은 고체 산화물 (세라믹)을 사용하는 바카라 사이트 전지 일반적으로 650-800 ° C의 고온에서 작동하며 모든 유형의 바카라 사이트 전지 중에서 가장 높은 발전 효율을 제공 할 것으로 예상됩니다 전해질 내부의 산화물 이온 (O^2-) 전도성이 있으므로 원칙적으로 수소뿐만 아니라 프로판도 있습니다 (C₃H₈) 및 Butane (C₄H₁₀)와 같은 탄화수소는 바카라 사이트로도 사용할 수 있습니다 SOFC는 고체 산화물 바카라 사이트 전지를 나타냅니다[참조로 돌아 가기]

◆ 드론

무인 항공 차량의 일반적인 이름 항공에 사용될 수 있고 구조로 인해 사람이 운반 할 수없는 것 중에서도 원격으로 또는 자동 조종 장치에 의해 공급 될 수 있습니다 해외에서는 UAV (무인 항공기)라고도합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 액화 석유 가스 (LPG)

주요 구성 요소는 프로판과 부탄입니다 실온에서도 프로판은 약 08 MPa (8 atm)에서 쉽게 액화 될 수 있으며 부탄은 약 02 MPa (2 atm)에서 쉽게 액화 될 수 있습니다 일본에서는 가정용 및 상업용 LPG 실린더, 소형 연소 장비를위한 카세트 실린더 및 LPG 차량을위한 바카라 사이트로 배포됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ SOFC 스택

다수의 SOFC 셀 및 전도성 분리기가 교대로 배열되고 직렬로 전기적으로 연결된 구조 셀당 전압 및 전류는 약 1V 및 약 1 내지 10A이므로 직렬로 연결함으로써 출력이 증가합니다 분리기는 또한 세포들 사이의 바카라 사이트와 공기를 분리하는 데 역할을한다[참조로 돌아 가기]

◆ SOFC 시스템

SOFC 스택을 따뜻하게 유지하기 위해 단열재를 통합하여 단열재를 따뜻하게 유지합니다 파이핑, 공기 공급 시스템 (배관, 송풍기 (펌프) 등), 전력 제어 시스템 (DC 변환기 (AC 인버터), 제어 장치 등)[참조로 돌아 가기]

◆ 내부 수정

수소 (H₂) 또는 일산화탄소 (CO)가 전극 내부에서 수행됩니다 내부 개혁에서는 개혁자와 바카라 사이트 전지 사이에 열 소산 손실이 없어 전력 발전 효율을 향상시킬 수 있지만 전극 내부의 탄소 증착으로 인한 성능 저하는 전극의 나노 구조 제어 및 바카라 사이트 조성을 제어하는 것과 같은 기술이 중요 해집니다[참조로 돌아 가기]

◆ 리튬 폴리머 이온 (LIPO) 2 차 배터리

리튬 이온 (li⁺)가있는 2 차 배터리는 전해질로서 겔 형 중합체 (중합체)를 사용한다 셀당 37V의 높은 전압으로 다른 보조 배터리 (납산 배터리, 니켈-카드미듐 배터리, 니켈-체내 배터리 등)에 비해 크기와 무게를 줄이는 것이 더 쉽습니다 휴대폰, 스마트 폰, 노트북 등의 전원으로 널리 사용됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ 소프트 폴리머 분자 바카라 사이트 전지 (PEFC)

설 폰산기를 전해질로서 불소 기반 중합체와 같은 고체 중합체를 사용하는 바카라 사이트 전지 일반적으로 실온의 저온에서 80 ° C로 작동하며 바카라 사이트 전지 차량에 사용됩니다 전해질에서 수소 이온 (양성자; H⁺)가 수행하므로 순수한 수소는 일반적으로 바카라 사이트로 사용됩니다 PEFC는 중합체 전해질 바카라 사이트 전지를 나타냅니다[참조로 돌아 가기]

◆ 플랫 형 셀

플레이트 모양의 지지대가있는 바카라 사이트 전지 SOFC는 주로 세라믹으로 구성되기 때문에 플레이트 형 모양 외에 원통형 모양으로지지 된 원통형 세포를 포함하여 다양한 모양이 개발되었습니다 최근에, 바카라 사이트 전극을 지지대로서 바카라 사이트 측 전극을 사용하고 전기 저항이 가장 높은 전해질을 사용하는 세포가 주류가되었다[참조로 돌아 가기]

◆ 탄소 침전

LPG와 같은 탄화수소의 열분해로 인한 고체 탄소의 강수 탄소가 SOFC의 전극에 침전 될 때, 전극 촉매의 비활성화 및 바카라 사이트 흐름 경로의 막힘으로 인해 발전 성능이 상당히 감소된다[참조로 돌아 가기]

◆ 외부 수정

SOFC 외부에서 수소 또는 일산화탄소로의 LPG와 같은 탄화수소를 개혁하기위한 반응을 수행합니다 "Enefarm"과 같은 가정용 바카라 사이트 전지 시스템에서, 외부 개혁자는 SOFC 전극의 탄소 증착으로 인한 성능 저하를 방지하기 위해 SOFC 스택의 전면 단계에 설치됩니다[참조로 돌아 가기]