[發明專利]用于燃料電池應用的氧/空氣供應

無效

• 申請號: 201380017686.9
• 申請日: 2013-03-13
• 公開（公告）號: CN104272512A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: J-P·利比斯;J·塞里西耶;V·吉洛坦;Y·布魯瑙克斯
• 申請（專利權）人: 阿沃克斯系統公司
• 主分類號: H01M8/06
• 分類號: H01M8/06;A61M16/00;B01F3/02;H01M8/04;B64D41/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 陳文平

相關申請的交叉引用

本申請要求2013年4月5日提交的美國臨時申請序列號61/620,517的權益，所述臨時申請題為“用于燃料電池應用的氧/空氣供應(Oxygen/Air?Supply?For?Fuel?Cell?Applications)”，其全部內容通過引用并入本文。

技術領域

本發明的實施方式總體涉及用于在客運載具，例如飛機或其他航天載具、地面載具、或氧和/或空氣必須供應到燃料電池系統的固定應用上的燃料電池系統應用的氧/空氣供應系統和方法。

發明背景

目前燃料電池系統通常用純氧(100％O₂)或空氣(～21％O₂)供應。該燃料電池系統效率取決于膜電極組件(極化曲線)和陰極供應流體(氧或空氣)。燃料電池堆疊裝置通過用氧化劑(氧)的電化學反應將來自燃料的化學能轉化為電。通常使用空氣中含有的氧(～21％)或其它氧源。作為燃料，氫被用于大部分常見燃料電池系統中。

燃料電池與電池的不同之處在于它們需要供應燃料和氧化劑來運行，但只要供應這些進料，它們就可以連續發電。燃料電池發電的能量效率通常在50-70％之間。另外，氧的濃度越高(氧>21％)，燃料電池效率越高。燃料電池系統不總是在存儲重量/體積比和％O₂/FCS(燃料電池系統)效率比之間進行優化。因此取決于所述燃料電池及其應用領域，必須在這些比率之間進行折衷。

在航天領域中，目前的發電選項(地面動力裝置、輔助動力裝置、和發動機)產生噪音和CO₂排放作為它們的副產物，并且需要化石燃料來運行。與此相反，燃料電池系統產生水和氮(貧氧空氣)作為它們的副產物。

在飛機上的一些組件需要電力來激活它們。這些組件中的許多與實際需要來運轉飛機的電力組件(即，導航系統、燃料量表、飛行控制、和液壓系統)是分離的。例如，飛機還具有餐飲設備、加熱/冷卻系統、廁所、電動座椅、熱水器，和其它也需要電力的組件。可能需要外部電力的具體組件包括但不限于垃圾壓實機(在廚房和/或廁所)，烤箱和加溫艙(例如，蒸汽烤箱，對流式烤箱，面包加溫器)，任選的洗碗機，冷凍箱，冷藏箱，咖啡和濃縮咖啡機，熱水器(用于茶)，空氣冷卻器和冷凍艙，廚房垃圾處理，加熱或冷卻的小推車/手推車，表面清潔，區域加熱器，客艙通風，獨立通風，區域或聚光燈(例如，客艙燈和/或乘客座位的閱讀燈)，供水，水管加熱以防止凍結，乘客電子產品的充電站，電器插座，真空發生器，真空廁所組件，灰水接口閥，電動座椅(例如，特別是對商務艙或頭等艙座位)，乘客娛樂裝置，應急照明，及其組合。這些組件對于乘客舒適度和滿意度是重要的，并且許多組件是絕對的必需品。

然而，這些組件的一個顧慮是它們的能耗。如前所述，用于加熱和冷卻的廚房系統是同時需要電力的若干其它機載系統中的一種。通常，這樣的系統需要更多可以來自飛機發動機的機動發電機的動力，需要另外的動力源，例如煤油燃燒輔助動力裝置(APU)(或通過地面動力裝置，如果飛機尚未在飛行中)。該電力消耗可相當大，特別對于具有數百名乘客的長途飛行而言。另外，飛機電力的使用產生噪音和CO₂排放，這兩者都期望被降低。因此，期望通過提供創新性方法以驅動這些組件，來確定多種改善燃料效率和動力管理的方法。正在開發新的多種方法以運行隨行組件，以及利用該發電的有益副產物于在客運載具，例如飛機上的其它用途。

燃料電池的較新技術提供了有前途的、更干凈和更安靜的手段來補充已機載的能源。燃料電池除電力之外還具有若干產出，并且利用這些產出也是有益的。燃料電池系統結合了壓縮氫的燃料源和空氣中的氧以產生電力和熱力作為主要產物。水和貧氧空氣(ODA)作為副產物生產，其有害性遠遠低于來自目前飛機發電過程的CO₂排放。

發明概述

本文描述的本發明的實施方式因此提供自主的燃料電池系統，由于它具有創新性陰極供應系統以生成空氣、富氧空氣、或純氧(O₂),所述燃料電池系統具有優化效率的重量與體積比。

附圖描述

圖1示出用于利用隨行氧生成系統的燃料電池系統的氧/空氣供應的一個實施方式的示意圖。

圖2示出圖1的氧/空氣供應的進一步實施方式的示意圖。