[发明专利]一种无人机用燃料电池组

权利要求书

1.一种无人机用燃料电池组，其特征在于：包括无人机（1），所述无人机（1）的内部设置有电池存放腔室（2），所述电池存放腔室（2）的侧壁固定连接有弹簧（3），所述电池存放腔室（2）的内部设置有燃料电池（4），所述燃料电池（4）的内部的一端设置有正极板（5），所述正极板（5）的另一侧设置有气体扩散层（6），所述气体扩散层（6）的另一侧设置有催化剂层（7），所述催化剂层（7）的另一侧设置有质子交换膜（8），所述质子交换膜（8）的另一侧设置有负极板（9），所述无人机（1）的顶部固定连接有支撑座（10），所述支撑座（10）的内部镶嵌有电动机（11），所述电动机（11）的顶部固定连接有固定块（12），所述固定块（12）的两侧固定连接有螺旋桨（13），所述无人机（1）靠近支撑座（10）的一侧贯穿设置有散热孔（14）；

还包括：

获取模块（17），设置在所述电动机上，用于获取所述电动机的转速信号及当前转速下的声音信号及振动强度信号；

报警模块（18），设置在所述无人机的外部；

第二控制模块（19），分别与所述获取模块（17）、报警模块（18）连接，用于：

接收所述获取模块（17）获取的当前转速下的声音信号及振动强度信号；将当前转速下的声音信号通过快速傅里叶变换为频域声音信号并进行信号分割成N个子频域声音信号，对N个子频域声音信号进行解析，得到N个声音能量值；将当前转速下的振动强度信号通过快速傅里叶变换为频域振动强度信号并进行信号分割，分割成与N个子频域声音信号对应的N个子频域振动强度信号，对N个子频域振动强度信号进行解析，得到N个振动强度值；

将当前转速下的一声音能量值与一振动强度值分别与预设声音能量阈值及预设振动强度阈值进行比较，在确定声音能量值大于预设声音能量阈值且振动强度值大于预设振动强度阈值时，标记为报警点；

统计所有报警点的个数，在确定报警点的个数大于预设个数时，表示电动机发生故障，控制所述报警模块（18）发出报警提示。

2.根据权利要求1所述的一种无人机用燃料电池组，其特征在于：所述电池存放腔室（2）的内径尺寸与燃料电池（4）的外表面尺寸相匹配，所述燃料电池（4）插接在电池存放腔室（2）的内部。

3.根据权利要求1所述的一种无人机用燃料电池组，其特征在于：所述弹簧（3）的数量有若干组，且呈线性等间距分布，所述弹簧（3）的一端与电池存放腔室（2）的侧壁固定连接，所述弹簧（3）的另一端与燃料电池（4）的前端面活动连接。

4.根据权利要求1所述的一种无人机用燃料电池组，其特征在于：所述燃料电池（4）的内部两端分别为正极板（5）与负极板（9），所述正极板（5）靠近负极板（9）之间依次设置有气体扩散层（6）、催化剂层（7）与质子交换膜（8）。

5.根据权利要求1所述的一种无人机用燃料电池组，其特征在于：所述气体扩散层（6）与催化剂层（7）的数量有两组，且均关于质子交换膜（8）对称，所述催化剂层（7）的内部填充有Pt／C载体型催化剂，所述质子交换膜（8）的材质为全氟磺酸质子膜。

6.根据权利要求1所述的一种无人机用燃料电池组，其特征在于：所述燃料电池（4）与电动机（11）电性连接，所述支撑座（10）的形状为中空管状，所述电动机（11）固定连接在支撑座（10）的内部，所述电动机（11）的输出端贯穿延伸出支撑座（10）的外部与固定块（12）的中心处固定连接，所述螺旋桨（13）的数量有两组，且对称分布在固定块（12）的两侧。

7.根据权利要求1所述的一种无人机用燃料电池组，其特征在于：所述散热孔（14）的数量有若干组，且呈弧形分布在螺旋桨（13）的正下方。

8.根据权利要求1所述的一种无人机用燃料电池组，其特征在于：还包括：

燃料电池组消耗氢气费用计算模块（15），用于计算燃料电池组在预设周期中的消耗氢气的费用；

第一控制模块（16），与所述燃料电池组消耗氢气费用计算模块（15）连接，用于接收所述燃料电池组消耗氢气费用计算模块（15）计算的燃料电池组在预设周期中的消耗氢气的费用并判断是否大于预设消耗氢气费用，在确定消耗氢气费用大于预设消耗氢气费用时，控制燃料电池组处于节能模式且发出报警提示；

所述计算燃料电池组在预设周期中的消耗氢气费用，包括：

计算燃料电池组在使用过程中对氢气的利用效率：

其中，T为预设周期；M为利用的氢气的摩尔质量；k为燃料电池组在使用过程中氢气的充满系数；U为燃料电池组在预设周期内的平均电压；n为单个氢气分子在化学反应时转移的电子数量；F为法拉第常数；R为燃料电池组的电阻，m为燃料电池组中燃料的质量；

根据燃料电池组在使用过程中对氢气的利用效率，计算燃料电池组在预设周期中的消耗氢气费用S：

其中，Q为氢气的单价；N为燃料电池组中包括的燃料电池的组数；P_i为燃料电池组中第i个燃料电池的有效利用氢气量。