本公開總體上涉及具有惰性化系統(tǒng)的燃料電池系統(tǒng)和包括這種燃料電池系統(tǒng)的飛行器。特別地，本公開涉及一種燃料電池系統(tǒng)，其中，護罩圍繞燃料分配管道，并且惰性化系統(tǒng)產(chǎn)生被引導(dǎo)至護罩中的富氮空氣。此外，還公開了具有這種燃料電池系統(tǒng)的飛行器。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的燃料電池系統(tǒng)包括氫分配裝置、例如一個或多個引導(dǎo)氫的管道。由于氫可能會從氫分配裝置中泄漏或滲透，因此需要對氫分配裝置進行排氣。一些系統(tǒng)提供帶護罩的管道，以便收集任何泄漏或滲透的氫。

2、然而，為了檢測護罩中的氫含量，在帶護罩的管道中需要傳感器系統(tǒng)。否則，氫的積聚可能會增加爆炸性混合物和/或氫不受控燃燒的風(fēng)險。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、因此，本公開的目的是提供一種改進的燃料電池系統(tǒng)，特別是更安全的燃料電池系統(tǒng)。

2、根據(jù)第一方面，為了更好地理解本公開，燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池、燃料箱、將燃料箱與燃料電池的燃料入口流體連接的燃料分配管道、以及圍繞燃料分配管道的至少一部分的護罩。因此，護罩包封燃料分配管道(即，形成了用于燃料分配的帶護罩的管道)并允許捕獲或收集從燃料分配管道泄漏或滲透的氫。

3、應(yīng)當理解，燃料電池系統(tǒng)可以包括多于一個的燃料箱和/或多于一個的燃料電池，使得在系統(tǒng)中存在多于一個的燃料分配管道，從而一起形成燃料分配裝置。燃料分配裝置的任何部分或整個燃料分配裝置(所有燃料分配管道)可以配備有這種護罩。

4、此外，燃料電池系統(tǒng)包括惰性化系統(tǒng)，其被構(gòu)造成產(chǎn)生富氮空氣(nea)和富氧空氣(oea)。這種惰性化系統(tǒng)可以是接收空氣流并將空氣流分成比接收的空氣流含有更多氮的第一部分和比接收的空氣流含有更多氧的第二部分的任何系統(tǒng)。

5、燃料電池系統(tǒng)還包括將富氮空氣引導(dǎo)至護罩中的nea管道。因此，燃料分配管道被富氮空氣圍繞。換句話說，形成了用于燃料分配的帶護罩的管道，該帶護罩的管道用含有較少氧或不含氧的氣體圍繞實際的燃料管道。從燃料分配管道泄漏或滲透的任何燃料、例如氫、甲烷或用于燃料電池的其它燃料將不會與氧接觸。因此，具有燃料和氧的臨界混合物(最終導(dǎo)致燃料燃燒或爆炸)的風(fēng)險大大降低。

6、此外，由于惰性化系統(tǒng)可以連續(xù)產(chǎn)生富氮空氣，所以可以實現(xiàn)nea流動通過護罩。這種nea流動將泄漏或滲透出燃料分配管道的任何燃料排出或通過nea流動輸送到燃料分配管道的外部。因此，護罩內(nèi)不需要燃料檢測系統(tǒng)。

7、在一個實施變型中，燃料電池系統(tǒng)可以進一步包括將(來自惰性化系統(tǒng)的)富氧空氣引導(dǎo)至燃料電池的氧化劑入口的oea管道。因此，與向燃料電池的氧化劑入口提供普通空氣相比，富氧空氣允許燃料電池的性能提高。因此，燃料電池系統(tǒng)可以更有效和更安全地操作。同時，燃料電池系統(tǒng)的總重量可能僅略微增加。也就是說，惰性化系統(tǒng)可以增加總重量，而燃料電池本身可以設(shè)計得更小，因此由于更高的效率而更輕。

8、在另一實施變型中，燃料電池系統(tǒng)可以包括在燃料分配管道中的壓力傳感器。如果壓力傳感器指示壓力下降，則可以檢測到燃料從燃料分配管道的泄漏。這種壓力傳感器可能已經(jīng)包含在傳統(tǒng)的燃料電池系統(tǒng)中，例如，用于感測燃料電池的燃料入口處的燃料壓力。

9、在另一實施變型中，惰性化系統(tǒng)可以被供應(yīng)以加壓空氣。這允許以更高的效率和更大的nea和oea輸出流量操作惰性化系統(tǒng)。

10、在又一實施變型中，燃料箱可以儲存氫。氫是非常易揮發(fā)的氣體，并且與其他氣體相比，可以更容易地從燃料分配管道中泄漏或滲透。因此，所公開的燃料電池系統(tǒng)對于氫操作的燃料電池特別安全。

11、根據(jù)第二方面，為了更好地理解本公開，一種飛行器包括至少一個根據(jù)第一方面或其變型之一的燃料電池系統(tǒng)。僅僅作為示例，飛行器可以使用燃料電池來發(fā)電以操作飛行器的某些控制部件。

12、在一個實施變型中，飛行器可以進一步包括被供應(yīng)以由燃料電池產(chǎn)生的能量的發(fā)動機。例如，燃料電池可以發(fā)電，其用于驅(qū)動推進飛行器的電動馬達。

13、在另一個實施變型中，飛行器可以進一步包括液體燃料箱和被供應(yīng)以來自液體燃料箱的液體燃料的發(fā)動機。液體燃料箱中的液體燃料可以是煤油、汽油、柴油等。因此，飛行器的發(fā)動機可以是飛行器的傳統(tǒng)馬達和/或噴氣發(fā)動機。僅僅作為示例，液體燃料箱可以布置在飛行器的機翼中。

14、此外，燃料電池系統(tǒng)可以進一步包括將來自惰性化系統(tǒng)的富氮空氣引導(dǎo)至液體燃料箱中的另一nea管道。因此，該另一nea管道不同于將富氮空氣引導(dǎo)至護罩中的nea管道。

15、在任何情況下，惰性化系統(tǒng)可以是飛行器中的傳統(tǒng)惰性化系統(tǒng)，其被安裝成用nea填充液體燃料箱。因此，惰性化系統(tǒng)可以附加地用于燃料電池系統(tǒng)，使得可以有效操作飛行器。同樣，由于較高的氧含量，來自惰性化系統(tǒng)的oea可以用于以更有效的方式操作燃料電池。

16、本公開不限于具有所描述的形式和順序的各方面和各變型。具體而言，對各方面和各變型的描述不應(yīng)被理解為對特征的特定限制分組。應(yīng)當理解，本公開還覆蓋各方面和各變型的組合。因此，每個變型或可選特征可以與任何其他方面、變型、可選特征或者甚至其組合相結(jié)合。

技術(shù)特征：

1.一種燃料電池系統(tǒng)(100)，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)(100)，進一步包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料電池系統(tǒng)(100)，其中，所述惰性化系統(tǒng)(120)被供應(yīng)以加壓空氣(121)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料電池系統(tǒng)(100)，其中，所述燃料箱(130)儲存氫。

5.一種飛行器(1)，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的飛行器(1)，進一步包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的飛行器(1)，進一步包括：

技術(shù)總結(jié)
本公開涉及一種燃料電池系統(tǒng)(100)，其包括燃料電池(110)、燃料箱(130)、將燃料箱(130)與燃料電池(110)的燃料入口(116)流體連接的燃料分配管道(135)、圍繞燃料分配管道(135)的至少一部分的護罩(137)、被構(gòu)造成產(chǎn)生富氮空氣NEA和富氧空氣OEA的惰化系統(tǒng)(120)以及將富氮空氣引導(dǎo)至護罩(137)中的NEA管道(124)。本公開還涉及一種包括該燃料電池系統(tǒng)(100)的飛行器(1)。

技術(shù)研發(fā)人員：R·貝克斯
受保護的技術(shù)使用者：空中客車德國運營有限責任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14