一种新型高储氢空中加氢无人机

1.本发明属于氢能存储的技术领域，具体涉及一种新型高储氢空中加氢无人机。


背景技术：

2.氢能与目前现有的化石能源比较，其使用过程中不会对环境造成污染，而且生成的产物为水，将产物水光解后再次产生氢气进行循环利用，氢能是目前最理想的绿色能源之一；飞机在空中飞行的时长和航程是衡量其飞行性能的重要指标。目前大多数的无人机存在工作时间短、续航里程不足的问题，导致其工作效率、作战或工作半径降低。
3.对于以化石燃料为能源驱动的无人机，通常采用增加飞机的载油量提升飞行性能；对于以电池为驱动力的无人机，人们选择性的增加电池的容量或者数量提升续航里程；对于以氢能为驱动力的无人机，则是增加储氢量以延长其留空时间。但是由于无人机自身体积的限制，不论采用哪种方式都不是很理想，因此，为了延长无人机的留空时间，提高快速机动能力，进而空中加氢无人机应运而生，该空中加氢无人机能及时为作业时的氢能无人机补充燃料。
4.氢能是21世纪公认的清洁能源，氢与大气中的氧气燃烧或反应后的产物为水；同时，产生的水又可被光解后再次生成氢气。氢能来自于水燃烧且燃烧后又生成水，不影响物质的循环，无毒无害，且属于二次能源。氢燃料电池的化学能转换效率在理论上可达100％，实际效率已达60％～80％，为普通内燃机的效率的2～3倍；将氢燃料电池的效率按60％计算，一千克的氢气能够产生19.8kwh的电量，相较于蓄电池而言极大的增加了无人机的续航能力。因此本发明以氢气为燃料，解决了目前化石能源燃烧产生的污染问题，同时缓解了环境的压力，也克服了蓄电池的寿命短、充电时间长、续航时间短等问题。
5.本发明涉及的高储氢空中加氢无人机采用的是一种以气固相反应器为核心的储氢系统，反应器内部填充固体储氢材料，包含但不仅限于硼氢化镁、硼氢化钠等配位氢化物和稀土系、钛系、锆系、镁系等金属氢化物。
6.加氢机采用气态、液态和固态储氢材料三种加注方式：双层抽真空的夹套式液氢储罐内的液氢采用刚性伸缩管所组成的桁杆直接加注；装有吸饱氢后固体储氢材料的储罐和铝内胆碳纤维全缠绕气体储罐通过加氢吊舱直接对受氢机进行加注。


技术实现要素：

7.为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种新型高储氢空中加氢无人机，以燃料电池为驱动力，具有续航时间长、零污染、循环利用、比能量高的优点；同时利用固体材料储氢，具有储氢量大、储氢效率高、安全性能好、操作方便等优点。本无人机具有三种加氢方式：通过刚性伸缩管所组成的桁杆加注液态氢、两个加氢吊舱分别加固体储氢材料和气态氢；在机翼面上安装膜材料储水装置来光解燃料电池产生的水，生成循环利用的氢气，可实现高空中为受氢机加注氢气，能有效提升受氢机的工作时间与续航里程。
8.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
9.一种新型高储氢空中加氢无人机，包括机架(11)，其特征在于，机架(11)机身前段固定驱动装置(1)、遥感装置(2)、气囊式缓冲罐a(3)、气体氢气储罐a(4)，中段固定气囊式缓冲罐b(13)、燃料电池(14)、金属储氢反应器(15)，后段固定液氢储罐(12)，机翼尾部设有两截可伸缩的刚性伸缩管加氢桁杆(10)；机架(11)机翼两侧分别安装动力装置(5)，一侧机翼安装气体氢气储罐b(6)、膜材料储水装置(7)、气体加氢吊舱(8)；另一侧机翼安装膜材料储水装置(7)、固体氢气储氢罐(16)、固体加氢吊舱(17)；气体加氢吊舱(8)后方连接加氢锥套(9)；两侧加氢吊舱上的加氢设备采用插头锥套式软管，一个与气体氢气储罐a(4)、气体氢气储罐b(6)相连接，另一个与固体氢气储氢罐(16)相连接；机翼尾部的两截可伸缩的刚性伸缩管加氢桁杆(10)与液氢储罐(12)相连接。
10.所述的金属储氢反应器(15)采用螺旋管式反应器或板式反应器。
11.所述的螺旋管式反应器为：壳体(22)中部设有测温管(23)、侧盖(30)；中间设有气相进出口通道(36)，气相进出口通道(36)与壳体(22)之间设有螺旋管式微通道(20)及反应物床层(21)，螺旋管式微通道(20)上端连接管板(33)，下端连接铜隔板(28)，管板(33)通过螺母(31)、法兰(32)固定于壳体(22)，壳体(22)上端一侧设有换热流体出口缓冲排气槽(35)，端面设有换热流体出口(18)，气相进出口通道(36)与管板(33)之间设有密封圈(38)，气相进出口通道(36)上端为气相进出口(37)，气相进出口通道(36)内设有滤网(29)，管板(33)与壳体(22)之间上端空间为换热流体出口缓冲槽(19)，下端空间为换热流体入口缓冲槽(24)，壳体(22)下端一侧设有换热流体入口缓冲槽排气口(25)，底端设有换热流体入口(26)；壳体(22)固连支座(27)。
12.所述的板式反应器为：换热流体通道(41)设有换热流体出口(26)、换热流体入口(18)，换热流体通道(41)内设有气相进出口(37)及金属氢化物(42)，上方设有盖板(4)。
13.所述的机架(11)采用硬质合金材料且具有一定强度，两机翼间的机身中间部位分为上下两层，上层装有燃料电池(13)，下层置有气体氢气储罐a(4)、气体氢气储罐b(6)，燃料电池与气体氢气储罐a(4)、气体氢气储罐b(6)相连，实现氢能向电能的转换。
14.所述的金属储氢反应器(15)连接气囊式缓冲罐b(13)，燃料电池(13)通过氢气调节阀(43)连接燃料电池(14),燃料电池(14)连接膜材料储水装置(7)，膜材料储水装置(7)通过压力传感器(44)、氢气阀门(45)连接气囊式缓冲罐b(13)。
15.所述的加氢锥套(9)前端为加氢接头(46)及自动锁紧受氢管口装置(47)。
16.所述的机翼尾部的加氢桁杆为硬管式，与液氢储罐相连接，用于给受氢机加注液态氢。
17.所述的机架(11)内具有遥感装置，遥控制装置上具有信号接收器用于操控无人机；具有驱动装置，通过遥感装置传递信号给驱动装置来改变无人机的起飞、降落以及飞行状态；具有dc/dc转换器，用于控制燃料电池电压的稳定的输出。
18.所述的加氢锥套(9)的加氢口为螺母式、法兰式或磁吸式，当连接方式为螺母式，加氢口为螺母；当连接方式采用不锈钢法兰连接，每个法兰上有8个丝口，法兰的密封面为榫卯式加氢口与受氢机的受氢口各安装一个10号钢制的透镜型的金属垫片，两个法兰采用丝扣式连接，受氢机受氢口处的法兰上具有螺丝，在加氢时榫卯式的密封面首先连接，密封面上有感应装置，检测到连接无误后螺丝自动上紧锁死；当采用磁吸式的方式连接，加氢口为公头，公头上有8个导电的端子，每个导电端子的电接端具有凸起部，凸起部的周围具有
磁体，受氢机的受氢口为母座，母座导电端子的电接端设有与凸起部对应的凹槽，凹槽的周围具有磁体，使得公头和母座连接的更加稳定。
19.本发明的有益效果是：
20.本发明是一种新型的高储氢空中加氢无人机，为了解决目前氢能无人机在飞行过程中氢气补给的问题。以燃料电池为驱动力，具有续航时间长、零污染、循环利用、比能量高的优点；同时利用固体材料储氢，具有储氢量大、储氢效率高、安全性能好、操作方便等优点。本无人机具有三种加氢方式：通过刚性伸缩管所组成的桁杆加注液态氢、两个加氢吊舱分别加固体储氢材料和气态氢；在机翼面上安装膜材料储水装置来光解燃料电池产生的水，生成循环利用的氢气。
附图说明
21.图1是氢能源动力装置无人机整体结构布置图；
22.图2是双螺旋管式储氢反应结构图；
23.图3是板式反应器结构图；
24.图4是金属氢化物储放氢流程图；
25.图5是储、加氢系统控制图；
26.图6是空中加氢机整机动力系统布置图；
27.图7是软管加氢锥套结构；
28.图8是螺母加氢连接方式；
29.图9是法兰加氢连接方式；
30.图10是磁吸式加氢连接方式；
31.图11是空中加氢机对接流程图；
32.图12是螺旋管的结构图；
33.图13是吸氢时不同压力的反应分率；
34.图14是放氢时不同压力的反应分率；
35.图15是吸氢时不同初始温度的反应分率；
36.图16是放氢时不同初始温度的反应分率；
37.图17是板式反应器放氢时反应分率。
38.图中，1、驱动装置；2、遥感装置；3、气囊式缓冲罐a；4、气体氢气储罐a；5、动力装置；6、气体氢气储罐b；7、膜材料储水装置；8、气体加氢吊舱；9、加氢锥套；10、两截可伸缩的刚性伸缩管加氢桁杆；11、机架；12、液氢储罐；13、气囊式缓冲罐b；14、燃料电池；15、金属储氢反应器；16、固体氢气储氢罐；17、固体加氢吊舱；18、换热流体出口；19、换热流体出口缓冲槽；20、螺旋管式微通道；21、反应物床层；22、壳体；23、测温管；24、换热流体入口缓冲槽；25、换热流体入口缓冲槽排气口；26、换热流体入口；27、支座；28、铜隔板；29、滤网；30、侧盖；31、螺母；32、法兰；33、管板34、螺栓；35、换热流体出口缓冲排气槽；36、气相进出口通道；37、气相进出口；38、密封圈；39、不锈钢固定网管；40、盖板；41、换热流体通道；42、金属氢化物；43、氢气调节阀；44、压力传感器；45、氢气阀门；46、加氢接头；47、自动锁紧受氢管口装置。
具体实施方式
39.以下结合附图及实施例对本发明进一步叙述。
40.如图1、2、3、4、5所示，一种新型高储氢空中加氢无人机，包括机架(11)，其特征在于，机架(11)机身前段固定驱动装置(1)、遥感装置(2)、气囊式缓冲罐a(3)、气体氢气储罐a(4)，中段固定气囊式缓冲罐b(13)、燃料电池(14)、金属储氢反应器(15)，后段固定液氢储罐(12)，机翼尾部设有两截可伸缩的刚性伸缩管加氢桁杆(10)；机架(11)机翼两侧分别安装动力装置(5)，一侧机翼安装气体氢气储罐b(6)、膜材料储水装置(7)、气体加氢吊舱(8)；另一侧机翼安装膜材料储水装置(7)、固体氢气储氢罐(16)、固体加氢吊舱(17)；气体加氢吊舱(8)后方连接加氢锥套(9)；两侧加氢吊舱上的加氢设备采用插头锥套式软管，一个与气体氢气储罐a(4)、气体氢气储罐b(6)相连接，另一个与固体氢气储氢罐(16)相连接；机翼尾部的两截可伸缩的刚性伸缩管加氢桁杆(10)与液氢储罐(12)相连接。
41.所述的金属储氢反应器(15)采用螺旋管式反应器或板式反应器。
42.所述的螺旋管式反应器为：壳体(22)中部设有测温管(23)、侧盖(30)；中间设有气相进出口通道(36)，气相进出口通道(36)与壳体(22)之间设有螺旋管式微通道(20)及反应物床层(21)，螺旋管式微通道(20)上端连接管板(33)，下端连接铜隔板(28)，管板(33)通过螺母(31)、法兰(32)固定于壳体(22)，壳体(22)上端一侧设有换热流体出口缓冲排气槽(35)，端面设有换热流体出口(18)，气相进出口通道(36)与管板(33)之间设有密封圈(38)，气相进出口通道(36)上端为气相进出口(37)，气相进出口通道(36)内设有滤网(29)，管板(33)与壳体(22)之间上端空间为换热流体出口缓冲槽(19)，下端空间为换热流体入口缓冲槽(24)，壳体(22)下端一侧设有换热流体入口缓冲槽排气口(25)，底端设有换热流体入口(26)；壳体(22)固连支座(27)。
43.所述的板式反应器为：换热流体通道(41)设有换热流体出口(26)、换热流体入口(18)，换热流体通道(41)内设有气相进出口(37)及金属氢化物(42)，上方设有盖板(4)。
44.所述的机架(11)采用硬质合金材料且具有一定强度，两机翼间的机身中间部位分为上下两层，上层装有燃料电池(13)，下层置有气体氢气储罐a(4)、气体氢气储罐b(6)，燃料电池与气体氢气储罐a(4)、气体氢气储罐b(6)相连，实现氢能向电能的转换。
45.所述的金属储氢反应器(15)连接气囊式缓冲罐b(13)，燃料电池(13)通过氢气调节阀(43)连接燃料电池(14),燃料电池(14)连接膜材料储水装置(7)，膜材料储水装置(7)通过压力传感器(44)、氢气阀门(45)连接气囊式缓冲罐b(13)。
46.所述的加氢锥套(9)前端为加氢接头(46)及自动锁紧受氢管口装置(47)。
47.所述的机翼尾部的加氢桁杆为硬管式，与液氢储罐相连接，用于给受氢机加注液态氢。
48.所述的机架(11)内具有遥感装置，遥控制装置上具有信号接收器用于操控无人机；具有驱动装置，通过遥感装置传递信号给驱动装置来改变无人机的起飞、降落以及飞行状态；具有dc/dc转换器，用于控制燃料电池电压的稳定的输出。
49.所述的加氢锥套(9)的加氢口为螺母式、法兰式或磁吸式，当连接方式为螺母式，加氢口为螺母；当连接方式采用不锈钢法兰连接，每个法兰上有8个丝口，法兰的密封面为榫卯式加氢口与受氢机的受氢口各安装一个10号钢制的透镜型的金属垫片，两个法兰采用丝扣式连接，受氢机受氢口处的法兰上具有螺丝，在加氢时榫卯式的密封面首先连接，密封
面上有感应装置，检测到连接无误后螺丝自动上紧锁死；当采用磁吸式的方式连接，加氢口为公头，公头上有8个导电的端子，每个导电端子的电接端具有凸起部，凸起部的周围具有磁体，受氢机的受氢口为母座，母座导电端子的电接端设有与凸起部对应的凹槽，凹槽的周围具有磁体，使得公头和母座连接的更加稳定。
50.所述加氢机采用三种加氢方式，即气态、液态以及固体储氢材料的加氢方式。
51.金属储氢反应器为一种气固相的反应器，其外形为金属钢瓶，内部含有换热流体通道及储氢材料，通过换热流体调节反应器金属氢化物床层温度，可以较好的控制氢气存储与吸收；气态储氢罐为钢制立式容器，内部为铝合金内胆，耐低温高压，用于直接给无人机加注高压氢气；液态储氢罐采用耐超低温且韧性好的奥氏体类钢制卧式容器，内部为双层抽真空的夹套，并且通过与机尾连接的加氢桁杆给无人机加注液态氢。
52.所述无人机的充放氢的接口可以用来转换储放氢过程：充氢时，氢气/液氢经由输氢管路被存储于金属储氢反应器、氢气缓冲罐和液氢储罐内；放氢时，一部分存储的氢气通过输氢管路进入到燃料电池内工作；剩余部分的氢气通过输氢管路直接给受氢机加氢。
53.如图1所示，金属储氢反应器15产生的氢气进入到气囊式缓冲罐13内，稳定后的氢气进入到燃料电池14内产生电压以驱动无人机的动力装置5，无人机通过遥感装置2控制驱动装置1改变无人机的状态。气体储罐6内的氢气通过加氢吊舱8和加氢锥套9以及固体储罐16内的固体吸氢材料通过加氢吊舱17和加氢锥套9给受氢机加氢，液氢储罐12内的液氢通过两截刚性伸缩管的加氢桁杆10给受氢机加注氢气。机翼表面的膜材料储水装置7，在光照充足的条件下可以直接将氢燃料电池的产物水光解产生的氢气贮存在氢气缓冲罐13内，以便循环利用，为无人机提供源源不断的氢气。
54.图2为螺旋管式反应器，螺旋管22为换热流体管道，以便换热流体与反应物充分接触，提高换热效率，并且传统流体管道由于反应热而产生的热应力以及部分填充物在反应时会有体胀等现象会有引起流体管道破裂的可能，螺旋管22具有一定的缓冲作用，能有效降低流体管道破裂的可能性。
55.当无人机准备起飞时，换热流体从换热流体入口26进入到换热流体入口缓冲槽24，并通过固定在上下两端的螺旋管20，经过换热流体出口缓冲槽19由换热流体出口18流出。气体经气相进出口37和气相进出口通道36进入，通过不锈钢固定支撑网39和滤网管29扩散进入反应物床层21，发生气-固相反应，反应热由椭圆形的微通道螺旋管22中流动的流体供给/移出；反应物床层21释放气体的过程为吸热反应，需采用80～150℃加热反应物床层21发生反应，可通过测温管23测得壳体22内反应物的温度，产生气体依次经滤网管29、不锈钢固定支撑网39、气相进出口通道36、气相进出口37排出反应器。
56.图3为板式反应器，换热流体从换热流体入口26进入换热流体通道41内，经过换热流体出口18流出。氢气从气相进出口37进入后发生气固相反应，反应热由换热流体带走；金属氢化物42在加热时释放吸收的氢气通过气相进出口37排出反应器。
57.如图4、5、6所示，无人机在飞行过程中，储氢系统是通过金属储氢反应器15内产生的氢气进入到气囊式缓冲罐13内，通过控制氢气调节阀43的开度来控制进气量，即通过改变进入燃料电池14的氢气量，产生的电量用dc/dc转换器控制电池的输出电量以保证无人机的正常飞行。燃料电池14的产物水进入到机翼上的膜材料储水装置7内，利用太阳光对水进行光解，其产生的氢气进入到氢气缓冲罐13内。
58.根据飞机特点，加氢装置选用气体加氢吊舱8、固体加氢吊舱16及加氢桁杆10，加氢方式分别采用插头-锥套软管和刚性伸缩的硬管，如图7为加氢锥套结构图。气体加氢吊舱8和固体加氢吊舱17分别悬挂在加氢机左右机翼的下方，加氢桁杆10在加氢机尾部的下方，可以同时为3架受氢机加氢。气体加氢吊舱8和固体加氢吊舱17是具有独立加氢功能的加氢装置，吊舱上装有指示导灯，每套加氢系统主要由卷盘装置、气动加氢泵、加氢软(硬)管、与软管尾部相连的加氢锥套。锥套内装有加氢接头和自动锁紧受氢管口装置，并在锥套上装有压力传感器。受氢机需要在机头上安装受氢探管、导管和防溢流自封受氢装置。受氢机进氢口装有防止倒流的单向活门，受氢探管接入加氢锥套后用充气密封物密封。
59.如图8所示，空中加氢过程分为集合、对接、加氢、解散四个阶段，无人机远程操控加氢步骤并不简单，每个阶段都必不可少，需加氢机和受氢机相互配合才可以成功。
60.(1)集合：加氢机、受氢机按双方约定会合，受氢机到受氢位置均速飞行，加氢机保持在受氢机的前上方匀速直线飞行。
61.(2)对接：当无人机在低空中飞行时，加氢机的左右两侧机翼下方的加氢软管从加氢吊舱8和17放出，软管末端的锥套在气流的作用下展开；与此同时，受氢机在加氢机下方调整位置，与加氢机高度差保持在70米左右，控制受氢机的受氢探管靠近加氢锥套9，当受氢探头插入锥套后，加氢锥套9的气动锁定装置自动锁定，以保证锥套与受氢探管不会断开。
62.无人机在高空中飞行时，采用尾部的伸缩加氢桁杆进行液氢的加注，受氢机在加氢机的后方与其保持一定的距离，使得其成功的连接。
63.(3)加氢：对接成功后，两无人机同时保持相同速度匀速前行，当前行一定距离确定不会断开且飞行稳定后，打开输氢管道的单向阀门，控制系统将加氢机中氢气缓冲罐3中的氢气经输氢管输给受氢机氢气缓冲罐。由于在加氢过程中加氢机的重量会减轻，为保证加氢顺利，需要随时调整两机的飞行速度和姿态。且加氢机的上的加氢控制面板能随时将加氢量和加氢压力的工作情况显示出来。
64.(4)解散：当受氢机加氢量达到设定值时，会通过加氢锥套/加氢桁杆上的压力传感器反馈给加氢系统，受氢探管上的阀门自动关闭，锁定装置打开。控制受氢机缓慢减速，在拉力的作用下受氢探管脱离锥套/加氢桁杆。如还需为下一台受氢机加氢则重复上述受氢机动作，若不需要加氢，则加氢吊舱卷盘收起软管/收回伸缩加氢桁杆。
65.当无人机停止工作时，关闭金属储氢反应器的换热流体开关，清除金属储氢反应器内15的换热流体，换热流体停止向金属储氢反应器15供热，不再产生氢气进入燃料电池14，则无人机停止工作。
66.为了进一步的验证此无人机具有高储氢以及快速放氢的性能，以螺旋管式微通道反应器(smcr)为例，计算金属储氢反应器对不同压力、温度下释放氢能的响应速度，其结果如下：
67.储氢反应器的理论计算：
68.smcr中的微通道螺旋管是反应器构成的核心，螺旋管参数主要包括次半径(ra)，轴向节距(b)和主半径(rc)，如图所示，次半径“r
a”指围成螺旋管的细管的半径，轴向节距“b”代表两个螺旋同一位置在轴向的距离，主半径“r
c”是指围成的螺旋管的半径。空中加氢机的金属储氢反应器的内径为r＝21mm，反应器高度为180mm，ra＝2.2mm，b＝5mm，rc＝
5.5mm。
69.反应器的总体积：
[0070][0071]
内部螺旋管所占体积：
[0072]
螺旋管的长度：
[0073][0074]
螺旋管的体积：
[0075][0076]
剩下可以用来储lani5体积约为：
[0077]v总-v＝2.494
×
10-4-4
×
1.91
×
10-5
＝1.731
×
10-4
m3，
[0078]
又装填系数：z＝0.6
[0079]
则：
[0080][0081]
又lani5的理论储氢量为1.38％wt，所以储氢反应器理论最大储氢量为：
[0082]mmax
＝862g
×
1.38％＝0.011896kg≈11.896g
[0083]
氢压力(p)是充氢速度与放氢速度，影响着反应的平衡状态和反应速度。氢气在吸氢过程的供气压力和放氢过程的排气压力，是影响反应器性能的独立操作参数。
[0084]
吸氢时将smcr中供氢压力分别取7atm，10atm，13atm和16atm。供氢的压力决定了反应速度、某时刻的反应分率，图13显示了吸氢阶段不同压力对反应分率的影响。
[0085]
在t＝293k时，反应分率为0.8时不同压力所对应理论最大吸氢量是：
[0086]mmax
＝862g
×
1.38％
×
0.8＝9.517g
[0087]
p＝7atm时，吸氢量为9.517g所需要的时间为1300s；
[0088]
p＝10atm时，吸氢量为9.517g所需要的时间为1000s；
[0089]
p＝13atm时，吸氢量为9.517g所需要的时间为850s；
[0090]
p＝16atm时，吸氢量为9.517g所需要的时间为600s；
[0091]
综上所述，供氢压力大于10atm时，在相同的吸氢量下，所需的时间随着压力的增大逐渐减少。
[0092]
放氢时系统的压力也会影响反应的平衡状态和放氢需要的时间。和吸氢过程一样，放氢时床层和外界的压差是反应的推动力。
[0093]
如图14所示，在t＝293k时，反应分率为0.8时不同压力所对应理论最大放氢量所需要的时间：
[0094]
p＝0atm时，放氢量为9.517g所需要的时间为120s；
[0095]
p＝0.5atm时，放氢量为9.517g所需要的时间为150s；
[0096]
p＝1atm时，放氢量为9.517g所需要的时间为180s；
[0097]
p＝1.5atm时，放氢量为9.517g所需要的时间为200s
[0098]
综上所述，系统的压力小于0.5atm时，需要的时间更少且能保证高的放氢量。
[0099]
同压力相似，温度(t)也是影响平衡的重要参数。模拟过程的起始温度指的是整个体系的初始温度(t)，包括换热流体的温度，金属氢化物床层的温度，外围环境的温度。这些都影响着热质交换和反应速率。考虑到实际情况，起始温度分别选取273.15k，283.15k，288.15k，293.15k和298.15k。
[0100]
如图15所示，在p＝1atm、t＝1500s时，反应分率为0.85时不同温度下所对应的最大吸氢量是：
[0101]mmax
＝862g
×
1.38％
×
0.85＝10.111g
[0102]
t＝273.15k时，吸氢量为10.111g所需要的时间为300s；
[0103]
t＝283.15k时，吸氢量为10.111g所需要的时间为450s；
[0104]
t＝288.15k时，吸氢量为10.111g所需要的时间为580s；
[0105]
t＝293.15k时，吸氢量为10.111g所需要的时间为650s；
[0106]
t＝298.15k时，吸氢量为10.111g所需要的时间为700s；
[0107]
当温度t小于288.15k的螺旋管式微通道反应器在吸氢量相同的条件下所需的时间更少。
[0108]
放氢反应不同于吸氢反应，是一个吸热过程。因此高的初始温度有着快的反应速度。在放氢反应中，研究初始温度为333.15k，343.15k，353.15k，363.15k和368.15k。
[0109]
在图16中，在p＝1atm时，反应分率为0.85时不同温度下所对应的最大放氢量是：
[0110]mmax
＝862g
×
1.38％
×
0.85＝10.111g
[0111]
t＝333.15k时，放氢量为10.111g所需要的时间为210s；
[0112]
t＝343.15k时，放氢量为10.111g所需要的时间为200s；
[0113]
t＝353.15k时，放氢量为10.111g所需要的时间为140s；
[0114]
t＝363.15k时，放氢量为10.111g所需要的时间为105s；
[0115]
t＝368.15k时，放氢量为10.111g所需要的时间95s；
[0116]
因此在放氢状态下，结合本研究使用的合金lani5可知，温度保持在353.15k左右就能达到所需的放氢速度和效率。
[0117]
如图3所示为板式结构反应器，图17为放氢的数据图。
[0118]
在压强为1atm、温度为353.1k时，反应分率为0.85时所对应的放氢量是：
[0119]mmax
＝862g
×
1.38％
×
0.85＝0.01011126kg≈10.111g
[0120]
t＝353.15k时，放氢量为10.111g所需要的时间为740s。
[0121]
综上所述，该空中加氢无人机的储氢反应器在具有良好的性能，依据吸放氢的数据能表明在一定的温度和压力下给受氢机加氢能使系统快速响应，因此储氢反应器满足设计的要求。