[發明專利]一種氨燃料電池飛行器動力裝置

在審

• 申請號: 202310312938.6
• 申請日: 2023-03-28
• 公開（公告）號: CN116215916A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 曹林;杜玉環;李浩;居婷;張治華;范瑜;李瑞博;趙凱;胡金源
• 申請（專利權）人: 重慶交通大學綠色航空技術研究院
• 主分類號: B64U50/32
• 分類號: B64U50/32;H01M8/1233;H01M8/04701;H01M8/04014;B64D27/24;B64U101/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 古波

1.一種氨燃料電池飛行器動力裝置，其特征在于：包括氨供給系統、外部空氣系統、燃料電池系統、控制系統和動力輸出系統；所述氨供給系統用于存儲液氨，并將液氨轉變為氨氣；所述外部空氣系統和燃料電池系統連通，為燃料電池系統電化學反應提供氧化劑；所述氨氣和氧化劑在燃料電池系統中發生反應，并產生電能；所述燃料電池系統電力輸出端和控制系統電連接；所述控制系統用于控制燃料電池系統以及電力輸出管理；所述動力輸出系統獨立于控制系統之外；所述動力輸出系統包括電子調速器(17)、電機(18)和螺旋槳(19)，用于提供維持飛行器飛行所需動力。

2.根據權利要求1所述的一種氨燃料電池飛行器動力裝置，其特征在于：所述氨供給系統包括液氨儲罐(1)、液氨泵(3)和熱交換器組件；所述液氨儲罐(1)、液氨泵(3)和熱交換器組件依次連接；所述熱交換器組件包括尾氣熱流路和液氨加熱流路；所述液氨加熱流路入口連通液氨泵(3)，出口和燃料電池系統陽極連通；所述液氨儲罐(1)的液氨經液氨加熱流路轉變為氨氣，并為燃料電池系統提供氨氣。

3.根據權利要求2所述的一種氨燃料電池飛行器動力裝置，其特征在于：還包括摻混器(5)；所述氨供給系統和摻混器(5)連通，并提供用于摻混器(5)混合的氨氣；所述外部空氣系統包括空氣壓縮機(13)和空氣壓縮機驅動電機(20)；所述空氣壓縮機驅動電機(20)驅動空氣壓縮機(13)將外部空氣進行壓縮，壓縮后的外部空氣進入摻混器(5)中與氨氣混合，混合后的混合氣體通過管路輸送至燃料電池系統中。

4.根據權利要求3所述的一種氨燃料電池飛行器動力裝置，其特征在于：所述燃料電池系統包括燃料電池、升降溫氣體分配器(6)、升降溫流路(9)和尾氣收集器(10)；所述升降溫氣體分配器(6)和尾氣收集器(10)分別設置于燃料電池兩端；所述升降溫流路(9)設置于燃料電池內部，并分別與升降溫氣體分配器(6)和尾氣收集器(10)連接；所述混合氣體通過管路輸送至升降溫氣體分配器(6)中；所述升降溫氣體分配器(6)對混合氣體進行分配；所述混合氣體流經升降溫流路(9)，并發生催化燃燒反應，從而提供燃料電池升溫所需要的熱量；所述尾氣收集器(10)用于收集燃料電池陰極和陽極的尾排氣以及升降溫流路(9)的尾排氣。

5.根據權利要求4所述的一種氨燃料電池飛行器動力裝置，其特征在于：所述燃料電池上還設有若干堆溫傳感器(8)；所述堆溫傳感器(8)用于實時感知燃料電池溫度并反饋給控制系統。

6.根據權利要求4所述的一種氨燃料電池飛行器動力裝置，其特征在于：所述升降溫流路(9)內設有促使氨氣催化氧化的催化劑。

7.根據權利要求6所述的一種氨燃料電池飛行器動力裝置，其特征在于：還包括燃燒器(11)和廢氣渦輪(12)；所述燃燒器(11)和廢氣渦輪(12)連接；所述氨供給系統和燃燒器(11)連通，用于為燃燒器(11)補充氨燃料；所述尾氣收集器(10)收集的尾氣通過管路輸送至燃燒器(11)中燃燒，燃燒后產生的氣體提供給廢氣渦輪(12)，驅動廢氣渦輪(12)運轉從而帶動空氣壓縮機(13)工作；所述空氣壓縮機(13)和燃燒器(11)連接。

8.根據權利要求7所述的一種氨燃料電池飛行器動力裝置，其特征在于：所述廢氣渦輪(12)出口和熱交換器組件的尾氣熱流路入口連通；所述尾氣熱流路出口連接有尾氣處理器(14)。

9.根據權利要求8所述的一種氨燃料電池飛行器動力裝置，其特征在于：所述控制系統包括燃料電池管理系統(15)和儲能電池(16)；所述燃料電池管理系統(15)分別和燃料電池電力輸出端、儲能電池(16)、電子調速器(17)、空氣壓縮機驅動電機(20)和液氨泵(3)電連接；所述電子調速器(17)和電機(18)電連接；所述電機(18)用于驅動螺旋槳運動。

10.根據權利要求1所述的一種氨燃料電池飛行器動力裝置，其特征在于：所述燃料電池為固體氧化物燃料電池。