[發明專利]一種飛機用固體氧化物氫燃料電池燃氣輪機發電系統

在審

• 申請號: 202110490040.9
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN113161578A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 秦江;郭發福;姬志行;程昆林
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01M8/04014
• 分類號: H01M8/04014;F02C6/00;B64D41/00
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 程華

本發明涉及一種飛機用固體氧化物氫燃料電池燃氣輪機發電系統，屬于飛機發電系統的技術領域。本發明利用固體氧化物燃料電池高溫余熱尾氣在內的未利用的能量，提高能量利用率，同時未反應完全的氫燃料在燃燒室內燃燒帶動渦輪做功來帶動壓氣機和發電機工作進一步提高能量利用率。同時，回熱系統加熱空氣和氫燃料滿足了固體氧化物電池反應需要的高溫條件，又利用了排出氣體的廢熱，提高了能量利用效率。

本申請是名為《一種飛機用固體氧化物氫燃料電池燃氣輪機發電系統》的專利申請的分案申請，原申請的申請日為2017年05月09日，申請號為201710323518.2。

技術領域

本發明涉及飛機發電系統技術領域；具體涉及一種飛機用固體氧化物氫燃料電池燃氣輪機發電系統。

背景技術

隨著飛機滯空時間的增長，如何穩定高效的為飛機供能成為飛機發展的一個重要問題。現有飛機供電系統結構龐雜，形式多樣，可靠性低，且主電源多采用發動機間接或直接帶動發電機，其他輔助能源、二次能源多采用蓄電池等，存在能量利用率低，發電效率低，經濟效益差等問題，因此如何提高飛機發電系統的發電效率成為亟需解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種飛機用固體氧化物氫燃料電池燃氣輪機發電系統，通過將固體氧化物氫燃料電池中未充分燃燒的氫燃料中的化學能進一步釋放來提高發電效率。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種飛機用固體氧化物氫燃料電池燃氣輪機發電系統，所述系統包括固體氧化物氫燃料電池；

所述固體氧化物氫燃料電池中未反應完全的氫燃料進入燃燒室燃燒，得到的尾氣進入渦輪推動渦輪做功，渦輪的輸出功用于提高進入壓氣機的艙內空氣的壓力，所述壓氣機與空氣預熱器連接，所述空氣預熱器產生的高溫高壓氣體進入所述固體氧化物氫燃料電池的陰極，為所述固體氧化物氫燃料電池提供燃料以及能量轉換所需的壓力。

所述系統還包括逆變器，所述固體氧化物氫燃料電池產生的電能經所述逆變器到達用電設備。

可選的，所述系統還包括發電機，所述渦輪的輸出功還用于驅動所述發電機發電，所述發電機產生的電能送入所述逆變器中與所述固體氧化物氫燃料電池產生的電能并網后供給所述用電設備。

可選的，所述系統還包括燃料預熱器；所述渦輪產生的尾氣經所述空氣預熱器傳遞給所述燃料預熱器，為空氣以及所述燃料預熱器中輸入到所述固體氧化物燃料電池陽極的燃料預熱，所述燃料預熱器中產生的其余氣體排入大氣中。

本發明中，經過預熱的氫氣和空氣，進入固體氧化物燃料電池，氫氣大部分和空氣發生化學反應產生電能，剩余部分進入燃燒室被燃燒利用。燃燒后高溫高壓尾氣推動渦輪做功，經發電機產生電能，經逆變器后并網供飛機用電設備使用。同時渦輪出口高溫尾氣，先給空氣預熱，再給氫燃料預熱，最后排放入大氣，使熱能得以充分的利用。

可選的，所述燃料預熱器中所需的燃料由與燃料罐連接的風機或泵提供。

根據本發明提供的具體實施例，本發明公開了以下技術效果：

本發明提供的飛機用固體氧化物氫燃料電池燃氣輪機發電系統，包括固體氧化物氫燃料電池，將固體氧化物氫燃料電池中未反應完全的氫燃料通入燃燒室燃燒，以實現氫燃料中的化學能進一步釋放，燃燒室產生的尾氣進入渦輪做功，渦輪的輸出功用于提高壓氣機的增壓能力，壓氣機中的高壓氣體經空氣預熱器進入到固體氧化物氫燃料電池，為燃料電池提供氧化氣燃料以及較高壓力，從而實現燃料電池的高效率化學能-電能轉化。同時，本發明系統使用固體氧化物燃料電池釋放氫燃料中的化學能，可使燃料利用跟常規燃燒渦輪做功相比不受卡諾循環的限制，因此能量轉化效率高。

附圖說明