:::
科研案例
輕量氫燃料電池無人機 實現高山跨海長航時飛行
發佈日期：2024-12-03
案例摘要：
為提升資源遞送與緊急救助效能，在經濟部產業技術司科技專案支持下，工研院自2019年起投入氫燃料電池技術應用在無人機上來解決這項挑戰。
內容說明：
工研院 ▶ 開發輕量型氫燃料電池無人機關鍵技術
技術特色
以潔淨能源氫氣發展輕量型燃料電池無人機整合技術，開發最大起飛重量25公斤無人機，創下載重5公斤飛行3小時的長航時紀錄，續航時間是傳統鋰電池的3倍。
產業擴散
促成無人機業者田屋科技開發氫燃料電池無人機並通過民航局特種實體檢驗，以及技轉燃料電池系統商中興電工，建立國產自主膜電極組及燃料電池堆的產線。
近年臺灣登山風氣興盛，高山百岳更吸引眾多山友前往挑戰。攀登百岳所需兩日以上的路 程，登山客休憩所在的山屋，物資及食材均仰賴人力重裝背負運送上山，地形險峻，往往耗費數 小時以上才能送抵，既辛苦又危險。為提升資源遞送與緊急救助效能，在經濟部產業技術司科技 專案支持下，工研院自2019年起投入氫燃料電池技術應用在無人機上來解決這項挑戰。
輕量氫燃料電池無人機 飛行時間領先世界紀錄
「我們發現市場上對無人機續航力及輕量化需求強烈，這正是氫燃料電池大展身手的機會。」工研院材化所組長蔡麗端解釋，氫氣是極為潔淨環保的能源，氫燃料電池運行除了排水、不會產生有害環境的溫室氣體，符合2050淨零排放的全球趨勢，且氫燃料電池具有高能量密度的優勢，更有利突破傳統鋰電池續航力不足的應用困境。
氫燃料電池系統就像一台小型的發電機，將氫氣的化學能直接轉換為電能，但傳統電池組成架構中，包含加溼器、水冷泵浦和空氣壓縮機等各種附屬元件，現今全數要集成安裝於訴求輕量化的無人機裡，依然是一大挑戰。
工研院運用在燃料電池材料與系統技術累積多年的研發能量，發展出輕量化高功率氫燃料電堆技術，首先採用直接氣冷式電堆，取代傳統水冷散熱裝置，大幅降低了無人機整體重量。接著，搭載電池控制關鍵技術，可依無人機飛行和停滯空中等需求，精準調控氫燃料功率，電力轉換率高達99%，電力得以持續穩定輸出。目前已成功開發最大起飛重量25公斤無人機，創下載重5公斤飛行3小時之長航時紀錄。
▲ 工研院開發創新燃料電池電堆與燃料電池無人機。
通過高山、跨海長航時飛行驗證 建立國內自主產業鏈
研發團隊與民間企業合作開發多款氫燃料電池無人機，並已完成交通部民用航空局特種實體檢驗，在高山、跨海及長航時等一系列實際驗證，更持續突破業界飛行紀錄。若以人力從武陵青葉農場攀爬至海拔3,200公尺的新達山屋需要8小時，但氫燃料電池無人機僅需18分鐘就能抵達。從臺南北門起飛遞送快篩試劑等醫療物資至澎湖東吉嶼，88公里的跨海來回距離，只需84分鐘便能完成任務，可實現山區救援、物流運送，以及緊急醫療物資投遞等不同任務需求。
工研院也致力將創新科技落實至產業運用，促成無人機業者田屋科技投入機身開發及飛行驗證等研發，建構長航時氫燃料電池無人機系統技術，帶動投資超過新臺幣1億元。另技術移轉燃料電池系統商中興電工，建立國產自主膜電極組及燃料電池堆的生產線，促成投資逾6億元。
為加速長航時無人機產業鏈成型，工研院推動與國內11家燃料電池與無人機業者成立「燃料電池與無人機整合研發聯盟」，促進燃料電池材料、系統整合、數據通訊、無人機應用等多方合作，強化國內燃料電池與長航時無人機技術實力，建立國內自主產業鏈，掌握市場應用先機。
▲ 工研院開發輕量氫燃料電池無人機，酬載5公斤連續飛行3小時之紀錄。
點閱數：
1214
