一种用于运输的氢能源飞艇的制作方法

本发明涉及氢气储运，特别是涉及一种用于运输的氢能源飞艇。

背景技术：

1、氢能作为一种清洁能源在全球越来越受到关注，但是，氢能的大规模普及面临着高额成本的问题。由于氢气自身的物理化学特性，其储存运输非常困难。目前，氢气运输成本约占其总成本的30％以上。现阶段，氢气的运输主要通过如下几种方式实现：

2、(1)通过氢气罐车进行压缩氢气的运输：由于氢气本身非常轻，需要进行压缩后运输。但是，氢气压缩能实现的压力水平取决于压力容器的材料与结构，压力越高对于材料的强度要求越苛刻，并会极大增加成本。而且，对于道路运输来说，囿于道路宽度以及隧道桥梁高度的限制，压力容器的尺寸存在上限，要提高单位载具的氢气运输量难度非常大。

3、(2)将氢气进行液化后利用液罐车进行运输：氢气的沸点为-253°，液化技术复杂，液化厂投资巨大，并且氢气液化消耗的能量约占相关被液化氢气自身能量的30％以上，较大程度上削弱了液化氢气的经济性。

4、(3)管道运输：建设氢气管道需要巨大的投资，对项目的适用性要求高，需要气源地能长期稳定地供应大量的氢气。未来氢气的一个主要来源为可再生电力电解水产生的绿氢，众多分散的光伏与风电发电产能难以达到为项目配套建设管道的规模。

5、(4)固态储氢：固态储氢的相关技术尚在研发阶段，未能实现产业化发展。

6、因此，实现低成本、零排放的大规模氢气运输，具有非常大的商业价值、社会价值和广泛的应用前景。

技术实现思路

1、基于此，本发明实施例提供一种用于运输的氢能源飞艇，旨在解决现有的氢气运输成本高、难以规模化运输氢气等问题。

2、为实现上述目的，本发明实施例提供一种用于运输的氢能源飞艇，包括艇体、至少一个高压气体储罐、用于装载货物的模块化可拆卸货舱、氢燃料电池系统、储水罐和至少一个电动推进器；所述模块化可拆卸货舱设置于所述艇体的底部；所述氢燃料电池系统和所述储水罐设置于所述模块化可拆卸货舱的一侧，且所述储水罐抵接于所述氢燃料电池系统的下方；所述高压气体储罐设置于所述艇体内；所述高压气体储罐的气体储量大于所述氢燃料电池系统维持运行所需的耗氢量；

3、所述电动推进器设置于所述艇体的外侧面或尾舵，且所述电动推进器与所述氢燃料电池系统连接；所述储水罐与所述氢燃料电池系统连通设置。

4、由于飞艇的受风面积大，很难实现长时间完全静止的定点停靠，因此，快速装卸能力对于飞艇非常重要，在本技术实施例中，货舱设置在艇体的底部，可以实现快速装卸，克服飞艇难以长时间定点停靠带来的不便。

5、作为优选的实施方式，所述高压气体储罐通过承力机构与所述艇体连接；所述高压气体储罐与所述承力机构一一对应设置。

6、作为优选的实施方式，所述承力机构至少包括呈对称设置的第一承力机构和第二承力机构；所述第一承力机构分别与所述高压气体储罐、所述艇体的上部连接；所述第二承力机构分别与所述高压气体储罐、所述艇体的下部连接。

7、作为优选的实施方式，所述第一承力机构包括两根呈类“v”型设置的第一承力臂，两根所述第一承力臂对称设置；所述第一承力臂的一端与所述高压气体储罐连接，另一端与所述艇体的上部连接。

8、作为优选的实施方式，所述第二承力机构包括两根呈类“v”型设置的第二承力臂，两根所述第二承力臂对称设置；所述第二承力臂的一端与所述高压气体储罐连接，另一端与所述艇体的下部连接。

9、作为优选的实施方式，当所述电动推进器的数量为数个时，数个所述电动推进器设置于所述艇体的外侧面上；当所述电动推进器的数量为一个时，所述电动推进器设置于所述艇体的尾舵。电动推进器的设置位置可以根据飞艇的总体设计要求而定。

10、作为优选的实施方式，所述高压气体储罐为球形高压储氢罐，所述球形高压储氢罐内存储有压缩氢气；所述球形高压储氢罐与所述氢燃料电池系统连通设置。

11、作为优选的实施方式，所述球形高压储氢罐与所述氢燃料电池系统之间通过输气管道连通设置；所述输气管道上设置有控制所述输气管道关闭或开启的双向阀门；所述双向阀门内设置有压力感应器；所述双向阀门与所述球形高压储氢罐相适配设置。球形高压储氢罐内的氢气体为氢燃料电池系统的燃料来源。

12、作为优选的实施方式，所述货物为多个高压储氢罐或轻抛货物；所述高压储氢罐或所述轻抛货物固定于所述模块化可拆卸货舱内。在本技术实施例中，根据实际运输的需要，所述货物可以为高压储氢罐，也可以为轻抛货物。高压储氢罐内的氢气体是被运载的货物，货物被运输到目的地后将迅速被拆卸走。

13、作为优选的实施方式，所述高压储氢罐与所述模块化可拆卸货舱相适配设置。

14、作为优选的实施方式，所述艇体为硬式或半硬式艇体；所述艇体内设置有浮力气体。

15、作为优选的实施方式，当所述浮力气体为氢气时，所述球形高压储氢罐上设置有气体压缩泵，所述球形高压储氢罐可通过所述气体压缩泵与所述艇体连通。

16、作为优选的实施方式，所述储水罐的体积与所述氢能源飞艇的起降能力相适配设置。这样，通过调节储水罐中的储水量可以调节氢能源飞艇的重量，进而调节氢能源飞艇的升降。

17、作为优选的实施方式，所述艇体内还设置有无人飞行控制系统。由于飞艇的货运运输路线基本固定，使用无人飞行的实现难度较低，能够去除飞艇驾驶员，进而能够有效降低运营成本，具有较好的经济性和安全性。

18、作为优选的实施方式，所述艇体内还设置有用于监测和防止氢气泄露的安全控制装置。

19、作为优选的实施方式，所述球形高压储氢罐为碳纤维复合材料制得的储氢罐。碳纤维复合材料制得的储氢罐重量轻，强度高，能够满足飞行运输的要求。

20、相对于现有技术，本技术结构具有如下技术效果：

21、(1)本技术的氢能源飞艇以压缩氢气为动力系统的燃料来源，通过氢燃料电池系统驱动电推进器产生动力，可以实现真正的零排放。

22、(2)而且，飞艇体内设置的大体积球形高压储氢罐储存的大量氢气可以适配更大功率的燃料电池推进系统，可以为飞艇进行长距离运输提供充足的燃料储备，可以将本技术的氢能源飞艇用于大规模的压缩氢气长距离运输或作为通用的货物空中运输平台，大大降低货物运输成本。

23、(3)同时，通过飞艇搭载储氢罐进行氢气运输，能够有效突破地面交通在储罐通过性上的限制，扩大高压储氢罐在压力水平、形状、尺寸大小、材料以及结构设计的选择空间，如在同样的压力容器内压下，采用球形储氢罐能降低对罐体材料的强度要求，有效降低制造成本。

24、(4)另外，通过飞艇自身的浮力气体提供部分或者全部浮力，能够大大降低对于动力系统的功率要求。

25、(5)通过设置储水罐，可以通过调节储水罐的存水进行飞艇的升力调节；并且，氢燃料电池系统工作产生的水可以被收集到储水罐中进行利用，参与升降调节。同时，储水罐中的水也可以作为运输货物进行利用，如在为缺乏水源的风光新能源发电制氢基地运出氢气的同时运回水作为电解制氢的原料。

26、(6)本技术的飞艇起降对于场地的要求较低，通过大容量的储氢罐为氢燃料动力系统提供燃料来源，可以适配更大功率的燃料电池推进系统，利用燃料电池推进系统提供部分升力，从而可以降低升力气体的体积要求，有效降低飞艇体积，提高飞艇的飞行控制能力，进而能够有效降低对配套基础设施的投资要求，适用于较为分散偏远的风光发电基地或者海洋风力发电基地，在其发电就地制氢后将氢气通过飞艇进行长距离运输后进行集中利用。

27、(7)本技术利用高压储氢罐作为核心结构支撑，结构简单，易于实现，装配效率高、安装成本低，适用于规模化生产。