Статус по проекту «Разработка водородного картриджа для БПЛА и мобильных робототехнических систем»

Командой ООО «ХитЛаб» разрабатываются портативные энергосистемы на топливных элементах с химическим источником водорода на основе гидрида магния. Источник водорода характеризуется гравиметрической плотностью хранения водорода сопоставимой с баллонами с рабочим давлением 300 бар, отсутствием избыточного давления, взрывобезопасностью и простотой перезаправки.

В 2017 году разработаны и изготовлены: опытная установка для синтеза водородного топлива - гидрида магния MgH2 (рисунок 1) и прототип водородного картриджа (химического источника водорода). На основе интеграции водородного картриджа и топливного элемента разрабатываются портативные энергосистемы с энергоемкостью 500 Вт*ч/кг для носимых и автономных источников питания, беспилотных летательных аппаратов и робототехнических систем.

Чистота синтезируемого водородного топлива – гидрида магния MgH2: не менее 90 %, гравиметрическая емкость по водороду 7,0-7,5 %  .

Насыпная плотность порошка гидрида 0,5 г/см³, плотность спрессованной пелетты 1,3 г/см³. Объемная емкость по водороду 35-97  .

Рисунок 1. Разработанные и изготовленные технологические приспособления для получения гидрида магния: слева – механохимическая обработка (изготовлены стаканы для обработки в газовой среде), справа – установка для гидрирования, объемом 500 мл.

Разработаны и изготовлены несколько вариантов лабораторных прототипов картриджей (рисунки 2-4).

На лабораторных прототипах картриджей проверены и отработаны основные гипотезы, взятые за основу для разработки управляемого химического источника водорода. Достигнута гравиметрическая емкость протекающей реакции не менее 8 %, т.е. выход водорода по массе из смеси исходных реагентов (вода+гидрид) составляет не менее 8 %. Давление внутри картриджа не превышает 1,0 бар.

Рисунок 2. Лабораторный прототип, gen 2.

Рисунок 3. Лабораторный прототип, gen 3.

Рисунок 4. Лабораторный прототип, gen 4.

Лабораторные прототипы оснащены:

- системой управления реализованной на платформе Arduino;

- системой первоначального нагрева картриджа от внешнего источника питания;

- системой измерения основных параметров работы картриджа: температура внутри и на поверхности картриджа, давление газа внутри, скорость потока водорода в мл/мин и суммарного количества выделившегося водорода.

В ближайших планах ставиться задача завершения разработки опытного образца портативного источника энергии с топливным элементом и удобной в использовании системой с одноразовыми водородными картриджами. Ведутся переговоры с потенциальными потребителями портативных энергосистем для проведения совместных испытаний опытного образца.

Предложения по применению разработанных продуктов:

1. Водородное топливо, MgH2, химическая чистота 90 - 95%, порошок темно-серого цвета. Поставка в виде порошка, пресованных брикетов, пелетт. Применение в виде источника водорода, водородоносителя для транспортировки газа, химического реагента, компонента пиротехнических устройств, взрывчатки, компонент ракетного топлива, топлива для водородных картриджей, рабочего вещества обратимых термолизных источников водорода. 

2. Картридж, химический источник водорода с поставками расходных материалов – водородного топлива. Применение:

 - источник водорода для мобильных систем с ТЭ, где требуется высокое соотношение энергия/масса: БПЛА, беспилотные робототехнические системы воздушного, наземного и морского базирования;

- в качестве резервного/базового источника питания электроники: армейские носимые источники питания, источники питания в кабины связи, управления, слежения, ретрансляции и т.д., 

- источники питания автоматических установок охраны, ретрансляции, наблюдения;

- химический заправщик баллонов высокого давления до 350 бар;

- источник водорода для специальных применений (вместо баллонов со сжатым водородом): аналитическое и технологическое направления.

3. Гидрид магния MgH2, CAS Number 7693-27-8, химическая чистота 95-98%, поставка гидрида магния для компаний занятых в сферах металлургии, фармацевтики, косметологии.