[發明專利]渦旋式氫焰磁流體發電/噴氣發動一體機及發電方法

有效

• 申請號: 202110271346.5
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN112983674B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 馬鐵華;陳昌鑫;李帆;武耀艷;孫傳猛;焦斌;張昆;姚博仁;馮娜
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: F02K7/00
• 分類號: F02K7/00;F03H1/00;F04D29/38;H01M8/04089
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 張彩琴;李曉娟

本發明屬于動力裝置領域，尤其是交通運輸載運工具動力系統領域，具體涉及渦旋式氫焰磁流體發電/噴氣發動一體機及發電方法。包括殼體、進氣部分、發電部分以及噴氣部分，所述進氣部分包括設于殼體上的空氣進氣口；所述發電部分包括氫源、渦輪、條形電磁鐵、圓環狀的正電極板以及固設于殼體內部的支撐軸；所述渦輪包括軸流式渦輪扇葉；所述噴氣部分包括設于殼體上的噴氣口、轉動安裝于殼體內的電風扇；所述電風扇位于噴氣口處。本發明中氫焰磁流體發電和渦輪旋轉切割磁感線發電所組成的復合發電系統具有低溫、高壓、高速的優點，能夠將化學能高效率的轉化為電能，充分利用熱能、減少散失，其能量利用效率大大提高。

技術領域

本發明屬于動力裝置領域，尤其是交通運輸載運工具動力系統領域，具體涉及渦旋式氫焰磁流體發電/噴氣發動一體機及發電方法。

背景技術

一些載運工具可以同時用到噴氣與電的動力，例如：航空飛行器（electricVertical Take-Off and Landing，eVTOL，電動垂直起降飛行器）、磁懸浮高速飛行列車、飛行汽車（既能在陸地上行駛，也能在空中飛行）、復雜路況行駛的特種車輛，等等。

氫氣是當前行業認可的一種清潔、安全和廉價的化石燃料替代品，使用氫氣作為燃料具有諸多優勢，將氫能作為載運工具動力系統能源是未來的綠色發展趨勢。氫能作為載運工具動力系統能源的主要利用方式有兩種：一種是氫燃料發動機（內燃機），其能量轉換效率遵守卡諾循環；另一種是氫燃料電池，不受卡諾循環的限制，能量轉換效率高，但是，質子交換膜作為燃料電池的核心部件，其性能的高低直接影響著燃料電池的穩定性和耐久性，同時其制備不易且受制于壽命，價格昂貴、技術門檻高，單位體積、單位質量的功率還需進一步提高。

電氣化是載運工具的重要發展趨勢，無論是內燃機還是其他能源轉換形式，都希望最終輸出電能。在發電的同時，若能利用化學能轉換為電能之外的其它能量可以提高氫能綜合利用效率。

在利用氫燃料時，以熱能形式散失的能量往往不能有效利用（例如：一些發電的副產品是高溫高壓氣體）；而以航空飛行器為代表的載運工具往往可以利用噴氣推進，在發電的同時利用高溫高壓氣體作為噴氣推進動力，實現發電和噴氣動力的融合，提高氫能的綜合利用效率，期望實現氫能利用效率高于內燃機和燃料電池的能量利用效率。

綜上，本發明針對載運工具的動力需求，瞄準氫能清潔利用，旨在提供不同于氫內燃機和氫燃料電池的第三類氫能高利用效率的解決方案。

發明內容

本發明利用氫燃料噴氣發動機與發電機融為一體，同時利用氫燃料電池發電部分機理、氫自燃渦旋運動驅動法拉第發電原理、以及微氣隙氫焰磁流體的新發電機理，探索第三種氫燃料利用的技術途徑，提供了一種渦旋式氫焰磁流體發電/噴氣發動一體機及發電方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：渦旋式氫焰磁流體發電/噴氣發動一體機，包括殼體、進氣部分、發電部分以及噴氣部分，

所述進氣部分包括設于殼體上的空氣進氣口；

所述發電部分包括氫源、渦輪、至少兩個條形電磁鐵、圓環狀的正電極板以及固設于殼體內部的支撐軸；所述渦輪包括轉動安裝于支撐軸上且與空氣進氣口相對的軸流式渦輪扇葉；每片軸流式渦輪扇葉均為兩層結構，其中一層結構為導電極板層、另一層結構為支撐層，所述導電極板層和支撐層之間具有至少一條由支撐軸向圓周延伸的溝槽，所述氫源的氫氣能夠由支撐軸、溝槽輸送至軸流式渦輪扇葉的扇葉尖端，且溝槽內表面附著有催化氫氣分解成氫離子和電子的催化劑；所述軸流式渦輪扇葉圓周外圍環設有正電極板，軸流式渦輪扇葉與正電極板之間存在間隙；所有條形電磁鐵布設于正電極板外圍且與正電極板之間絕緣，相鄰條形電磁鐵之間不接觸；

所述噴氣部分包括設于殼體上的噴氣口、轉動安裝于殼體內的電風扇；所述電風扇位于噴氣口處。