[發(fā)明專利]空間動力能源生保一體化系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011296725.1
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112864418A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚永華;汪廣旭;石曉波;李星;尚冬琴;洪流;楊寶娥
• 申請（專利權(quán)）人: 西安航天動力研究所
• 主分類號: H01M8/04082
• 分類號: H01M8/04082;H01M8/04298;H01M8/0606;H01M8/0612;C25B1/04
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 王少文

1.一種空間動力能源生保一體化系統(tǒng)，其特征在于：

包括水貯箱、氣氫貯箱、氣氧貯箱、光解水單元、氫氧-水轉(zhuǎn)換單元以及電源管理單元；

所述光解水單元的進(jìn)水口與水貯箱連接，其氫氣出口與氣氫貯箱連接，其氧氣出口與氣氧貯箱連接；

所述氫氧-水轉(zhuǎn)換單元為分體式的氫氧燃料電池和電解水裝置，或者一體化可再生燃料電池；

所述氫氧燃料電池的氫氣進(jìn)口與氣氫貯箱連接，其氧氣進(jìn)口與氣氧貯箱連接，其出水口與水貯箱連接，其電能輸出端與電源管理單元連接；所述電解水裝置的電能輸入端與電源管理單元連接，其進(jìn)水口與水貯箱連接，其氫氣出口與氣氫貯箱連接，其氧氣出口與氣氧貯箱連接；

所述一體化可再生燃料電池的氫氣進(jìn)出口與氣氫貯箱連接，其氧氣進(jìn)出口與氣氧貯箱連接，其進(jìn)出水口與水貯箱連接，其電能輸入輸出端與電源管理單元連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間動力能源生保一體化系統(tǒng)，其特征在于：

還包括太陽能光伏發(fā)電單元；

所述太陽能光伏發(fā)電單元的電能輸出端與電源管理單元連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的空間動力能源生保一體化系統(tǒng)，其特征在于：

還包括液氫貯箱和液氧貯箱；

所述液氫貯箱與氣氫貯箱連接，用于將氫氣加壓冷卻成液氫后貯存；

所述液氧貯箱與氣氧貯箱連接，用于將氧氣加壓冷卻成液氧后貯存。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空間動力能源生保一體化系統(tǒng)，其特征在于：

還包括化學(xué)推進(jìn)單元和/或電推進(jìn)單元；

所述化學(xué)推進(jìn)單元的氫氣燃料進(jìn)口與氣氫貯箱連接，其氧氣燃料進(jìn)口與氣氧貯箱連接；

所述電推進(jìn)單元的電能輸入端與電源管理單元連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空間動力能源生保一體化系統(tǒng)，其特征在于：

還包括設(shè)置在光解水單元和水貯箱之間的加熱器。

6.一種空間動力能源生保一體化方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：利用光照和水貯箱中貯存的水進(jìn)行光解水反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣和氧氣，并分別貯存在氣氫貯箱和氣氧貯箱中；

S2：利用電源管理單元的電能和水貯箱內(nèi)貯存的水進(jìn)行電解水反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣和氧氣，并分別貯存在氣氫貯箱和氣氧貯箱中；

S3：利用氣氫貯箱和氣氧貯箱內(nèi)貯存的氫氣和氧氣，通過氫氧燃料電池或者一體化可再生燃料電池的氫氧質(zhì)子交換膜燃料電池反應(yīng)，產(chǎn)生電能和水，并分別貯存在電源管理單元和水貯箱中；

步驟S1、S2、S3之間無先后順序，可以同時進(jìn)行，也可以先后進(jìn)行。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空間動力能源生保一體化方法，其特征在于：

還包括S4：利用太陽能光伏發(fā)電單元產(chǎn)生電能，并貯存在電源管理單元中；

步驟S4可以在任何有光照的時刻進(jìn)行。

8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的空間動力能源生保一體化方法，其特征在于：

還包括S5：將氫氣和氧氣加壓冷卻成液氫和液氧，并分別貯存在液氫貯箱和液氧貯箱中；

步驟S5在步驟S1、S2之后進(jìn)行或者同時進(jìn)行。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的空間動力能源生保一體化方法，其特征在于：

還包括S6：利用氫氣和氧氣經(jīng)化學(xué)推進(jìn)單元產(chǎn)生化學(xué)推進(jìn)力和/或利用電源管理單元的電能經(jīng)電推進(jìn)單元產(chǎn)生電推進(jìn)力的步驟；

步驟S6在需要的任意時刻進(jìn)行。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的空間動力能源生保一體化方法，其特征在于：

還包括S7：利用電源管理單元的電能、化學(xué)推進(jìn)單元的熱能、電解水反應(yīng)的熱能和/或太陽能光伏發(fā)電的熱能對加熱器中的水進(jìn)行加熱并輸送至光解水單元的步驟；

步驟S7與步驟S1同時進(jìn)行。