梁凤丽，闻冉冉，毛军逵，贺振宗，王任廷

（南京航空航天大学能源与动力学院，南京 210016）

近年来，具有噪音低、耐久性高和可操作性强等优点的小型无人机（Unmanned aerial vehicles，UAVs）已经广泛应用于各个领域以满足民用需求和军事目的，例如快递服务、灾区救援和军事侦察。无人机设备影响任务能力的最重要因素就是动力源，动力源应具有高的功率和能量密度。功率密度对最大速度、负载能力、飞行高度和爬升速度具有决定性影响，而能量密度会影响所覆盖的飞行范围［1］。常规内燃机作为目前无人机动力的主要来源，尽管可以通过燃烧化石燃料产生动力，但是效率低下且噪音大，在此过程中产生的废气排放也会引起严重的环境问题。采用锂电池的电推进方案中，由于锂电池组重量大、能量密度低，限制了小型无人机的任务能力，而太阳能电池受天气条件影响大。相较于锂电池和太阳能电池，燃料电池具有兼顾高能量密度和高功率密度的优点。此外，燃料电池无人机低噪声、无污染和长航时等特性使其应用领域广泛，并且它有较低的热红外特性，不易被发现，非常适合长时间侦察任务［2］，有望作为下一代小型无人机而引起了极大的关注［3］。

相比于直接甲醇燃料电池［4］，固体氧化物燃料电池［5］等其他常见燃料电池，质子交换膜燃料电池（Proton exchange membrane fuel cell，PEMFC）具有许多优势，它的反应温度适合无人机的工作环境，并且有较高的能量密度、功率密度以及短启动时间。此外，它的副产物仅是水和热［6］，也十分环保，因此是目前最适合小型无人机的燃料电池类型。……