我国自主研发氢锂混合动力系统推动低空经济升级

高性能电池与智能能源管理技术突破，助力工业无人机实现超长续航与全场景应用

在安徽黄山脚下的茶园中，一架工业无人机正平稳飞行于茶树上方，完成病虫害监测与预警任务。此次作业无需频繁返航充电，单次飞行即可覆盖整个园区，其背后依托的是由中国科学院大连化学物理研究所陈忠伟研究员团队自主研发的高比能氢锂混合动力系统。

▲ 山东东营玉米地上空，无人机正在进行作业。（图片来源：新华社）

该系统为低空飞行器提供适应极端环境的能源解决方案，具备超长续航、高负载能力和强环境适应性，将有力推动我国低空产业的技术升级和广泛应用。

突破电池瓶颈 实现极寒环境稳定运行

传统锂电池驱动的无人机续航普遍仅为30至60分钟，载荷能力有限，且在高山、高温或严寒等复杂环境下性能显著下降。针对这一行业痛点，陈忠伟团队聚焦低空飞行器能源需求，攻克两大核心技术——高比能超低温锂电池与高比能氢锂混合动力技术，有效解决了工业无人机续航短、载重小的难题。

据团队供电技术负责人张萌介绍，在黑龙江漠河-36℃的极寒测试中，搭载高比能超低温锂电池的六旋翼无人机顺利完成稳定飞行与物资运输任务。该电池工作温度范围达-40℃至50℃，在-40℃时放电容量仍保持80%以上，并可在-20℃条件下正常充电，已成功应用于极地科考等极端场景。

“双引擎”协同 智能调度提升能效

陈忠伟形象地将氢锂混合系统称为无人机的“双引擎”。该系统通过智能能量管理系统动态协调锂电池与氢燃料电池的工作状态，既弥补了氢燃料响应速度慢的问题，又避免了锂电池深度放电，延长整体使用寿命。

张萌解释：“如同汽车混动模式，起飞阶段由锂电池瞬时输出高功率（峰值可达20千瓦），巡航阶段则由氢燃料电池持续供电（约5千瓦）并为锂电池补能。”这种协同机制使系统始终高效运行，相较单一能源方案节能达18%。

材料与控制创新 保障系统稳定运行

为提升传统氢燃料电池适应性，团队在材料与控制策略上进行多项创新。采用8微米超薄质子交换膜，结合自研复合催化剂及亲水基团改性技术，赋予膜电极自加湿功能；阴极扩散层设计为梯度孔径结构，优化气体分布，防止水淹或膜干现象。

动态控制系统可预测并调节气流，确保无人机在剧烈飞行中的稳定性。配合高比表面积散热翅片与传质强化技术，进一步提升散热效率与反应效率，保障电池系统高效稳定运行。

此外，团队还通过电解液“抗冻配方”与负极材料改性，有效缓解锂电池在超低温下的性能衰减问题。

构建全链条生态 加速商业化落地

目前，氢锂混合动力技术已完成试产与认证，进入加速商业化阶段。团队通过多次飞行测试，建立了涵盖多场景、多环境与动态负载的电池数据库，为全气候、宽温域、跨区域飞行提供数据支撑，推动技术成熟化。

搭载该系统的无人机已在农业植保、文旅巡检、林业监测、渔业巡查及应急救援等多个领域展开应用，可用于自然资源监测、灾害预警与病虫害防控。

陈忠伟表示，团队正致力于打造覆盖材料、部件、系统到应用场景的全链条生态系统。上海清能高科技有限公司已设立专门分支机构，专注于氢混合动力单元与高比能锂电池生产，生产线正在建设中，规划年产能达7500套动力系统。

未来，团队将持续深化氢锂耦合技术研究，推动中国能源解决方案成为全球低空经济绿色发展的标杆。