用于燃料电池排气的调节系统技术方案

一种调节从燃料电池排放出的贫氧空气的方法，该方法包括如下步骤：从飞行器燃料罐的收集器单元获取燃料，将所述燃料经由第一换热器输送至安装于尾部的发动机，从燃料电池获取排放的贫氧空气，使所述贫氧空气沿与所述燃料相反的方向通过所述第一换热器，使得所述燃料充当所述贫氧空气的冷源以冷却所述贫氧空气，使所述贫氧空气通过干燥器以干燥所述贫氧空气，以及使用经过冷却和干燥的贫氧空气来惰化所述飞行器燃料罐中的燃料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种调节从燃料电池排放出的贫氧空气的方法，该方法包括如下步骤：从飞行器燃料罐的收集器单元获取燃料，将所述燃料经由第一换热器输送至安装于尾部的发动机，从燃料电池获取排放的贫氧空气，使所述贫氧空气沿与所述燃料相反的方向通过所述第一换热器，使得所述燃料充当所述贫氧空气的冷源以冷却所述贫氧空气，使所述贫氧空气通过干燥器以干燥所述贫氧空气，以及使用经过冷却和干燥的贫氧空气来惰化所述飞行器燃料罐中的燃料。【专利说明】用于燃料电池排气的调节系统 本专利技术涉及一种用于燃料电池排气的调节系统，特别是涉及一种对从燃料电池排 放出的贫氧空气（0DA)进行冷却的方法。 认证机构要求新设计的飞行器应当将点火还原装置应用于它们的燃料罐中。在该 行业中，这被俗称为惰化。惰化通常是通过以贫氧空气（〇DA)充填燃料罐来实现的。（对于 民用飞行器，要求其贫氧度为氧气的重量百分比<12% )。 已知的惰化方案包括使用空气分离模块，该空气分离模块是分子筛，该分子筛能 够将空气中的大部分氧气过滤掉并且舍弃，留下用于惰化的富氮空气（NEA) (0DA和ΝΕΑ基 本上是相同的东西）。 民用飞行器通常包括辅助电源设备，以提供地面和紧急情况下的用电。未来的民 用飞行器可能使用氢燃料电池来提供辅助电源。在氢燃料电池中，氧对氢进行催化产生电 能和副广品，该副广品为湿热气体形式的水和0DA。 考虑到0DA的湿度，直接用其对燃料罐进行惰化通常是不合适的，因为其有可能 会将太多水加入到燃料中。因此，必须对0DA进行千燥。 已知的用于干燥湿热气体的方法包括使用被称作焓轮的干燥器。焓轮大体上由圆 筒构成，该圆筒包含轴向排列的干燥剂中空纤维的滚筒。在旋转弧线上，这些纤维的三分之 二暴露于湿0DA中，以吸收水蒸气，三分之一暴露于沿另一方向流动的热净化干燥空气中， 以去除被吸收的水。通过这种方式，产生干燥的0DA的连续气流，并且舍弃湿的进行过净化 的空气。 然而，焓轮的最佳工作温度为大约0至12摄氏度。在超过该温度范围的温度下用 焓轮来干燥气体的尝试相对来说是无效的。鉴于来自燃料电池的0DA排气的温度通常是在 80至9〇摄氏度的温度范围内，优选在将0DA传送到焓轮之前对其进行冷却。 用于干燥湿热气体的其他已知方法包括使用带有转换阀的干燥模块，例如双干燥 剂干燥模块,其中转换阀引导干燥和再生循环。 双干燥剂干燥模块的工作温度范围扩展到更高的温度，但是要以更大的模块重量 为代价。用于冷却湿热气体的已知方法包括使用箱式冷却器，该箱式冷却器是嵌入飞行器 的蒙皮中的换热器。然而，当飞行器着陆并且停留在较热的地方（在这些地方环境温度能够超过40摄 氏度）时，箱式冷却器不足以将湿热的0DA冷却至千燥器的最佳工作温度。 或者，如果飞行器起航或者飞行经过周边环境非常冷的航路，那么在这些条件下 产生的惰化0DA中的水蒸气可能凝结到燃料中和/或在燃料罐中形成冰晶。假如这些冰晶 因为聚结并限制燃料流动而到达发动机中的燃料过滤器，这将会是危险的情况。用于调节0DA或ΝΕΑ的已知方法包括使用主动制冷装置，但是这通常是沉重、庞大 而且耗能的。本专利技术设法克服这些问题。本专利技术的目的是提供一种改进的调节贫氧空气的方 法。根据本专利技术的第一方面，提供了一种调节从燃料电池排放出的贫氧空气（ODA)的 方法，所述方法包括如下步骤：从飞行器燃料罐的收集器单元获取燃料，将所述燃料经由 第一换热器输送至安装于尾部的发动机，从燃料电池获取排放的贫氧空气，使所述贫氧空 气沿与所述燃料相反的方向通过所述第一换热器，使得所述燃料充当所述贫氧空气的冷源 以冷却所述贫氧空气,使所述贫氧空气通过干燥器以干燥所述贫氧空气，以及使用经过冷 却和干燥的贫氧空气来惰化所述飞行器燃料罐中的燃料。 因此，该系统使用燃料使湿的0DA冷却和冷凝，作为干燥过程的一部分。通过将 0DA传送通过干燥器之前在第一换热器中冷却0DA，可以更有效地干燥0DA。该设置能够节 省用于普通的发动机后置式飞行器的调节系统的安装空间。当燃料是冷的时，就能够实现 对0DA的非常有效的冷却。 在优选实施方式中，该方法包括如下步骤：当从燃料电池获取排放的0DA之后，在 将0DA传送至第一换热器之前，使排放的〇DA通过第二换热器以冷却0DA。 这种设置意味着在某些条件允许的情况下，能够实现对0DA的有效预冷却。 根据本专利技术的第二方面，提供了一种调节从燃料电池排放出的贫氧空气（0DA)的 方法，所述方法包括如下步骤：从燃料电池获取排放的贫氧空气，使所述贫氧空气通过第一 换热器，所述第一换热器定位在飞行器燃料罐的收集器单元中，其中，所述第一换热器是冷 凝器，所述贫氧空气通过所述收集器单元中的燃料以去除所有的水分，以及使用经过冷却 和干燥的贫氧空气来惰化所述飞行器燃料罐中的燃料。 发动机安装在机翼下面的飞行器需要不同的方法进行有效的安装。在使0DA冒着 泡通过收集器单元中的燃料时，所有水分被转移至燃料中，这些水分或者保持为悬浮液，或 者聚结在收集器单元的底部。在这两种情况下，水分都会进入发动机，在燃料下降到罐底的 情况下，水分将会被由燃料泵动力流提供动力的喷射泵吸入装置清除。 在第二方面的优选实施方式中，所述方法包括如下步骤：在使所述贫氧空气通过 所述第一换热器之前，使所述贫氧空气通过干燥器以干燥所述贫氧空气。 在第二方面的另一优选实施方式中，所述方法包括如下步骤：当从所述燃料电池 获取排放的贫氧空气之后，使所述排放的贫氧空气通过第二换热器以冷却所述贫氧空气。 这种设置意味着在某些条件允许的情况下，能够实现对0DA的有效预冷却。通过 将第二换热器提供作为在0DA被传送经过干燥器之前冷却0DA的方法，可以使0DA更接近 用于在干燥器中进行干燥的最佳温度。在这种情况下，部分湿的0DA在通过千燥器之后将 继而被送至嵌入燃料收集器单元中的第一换热器。 根据本专利技术的第三方面，提供了一种调节系统，用于冷却和干燥从燃料电池排放 出的、要用来惰化飞行器燃料罐内的燃料的贫氧空气（0DA)，所述调节系统包括：燃料电 池；飞行器燃料罐中的收集器单元；发动机；以及干燥器和第一换热器，所述第一换热器定 位在所述发动机与所述飞行器燃料罐中的所述收集器单元之间，燃料管路从所述收集器单 元延伸至所述发动机并且通过所述第一换热器的一侧，贫氧空气管路从所述燃料电池延伸 至所述燃料罐并且通过所述第一换热器的另一侧，使得从所述收集器单元传送至所述发动 机的燃料充当所述贫氧空气的冷源以冷却所述贫氧空气，所述干燥器定位在所述飞行器燃 料罐中的所述收集器单元和所述第一换热器之间的所述贫氧空气管路中，以千燥所述贫氧 空气。 在第三方面的优选实施方式中，所述调节系统还包括第二换热器，所述第二换热 器包括利用大气条件的箱式冷却器。 根据本专利技术的第四方面，提供了 一种调节系统，用于冷却和干燥从燃料电池排放 出的、要用来惰化飞行器燃料罐内的燃料的贫氧空气（0DA)，所述调节系统包括：燃料电 池；所述飞行器燃料罐中的收集器单元；安装在机翼下方的发动机；第一换热器，所述第一 换热器是冷凝器，所述第一换热器定位在所述飞行器燃料罐中的所述收集器单元中，所述 第一换热器被供给从所述燃料电池排放出的贫氧空气，所述贫氧空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调节从燃料电池排放出的贫氧空气的方法，所述方法包括如下步骤:从飞行器燃料罐的收集器单元获取燃料，将所述燃料经由第一换热器输送至安装于尾部的发动机，从燃料电池获取排放的贫氧空气，使所述贫氧空气沿与所述燃料相反的方向通过所述第一换热器，使得所述燃料充当所述贫氧空气的冷源以冷却所述贫氧空气，使所述贫氧空气通过干燥器以干燥所述贫氧空气，以及使用经过冷却和干燥的贫氧空气来惰化所述飞行器燃料罐中的燃料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：富兰克林·蒂奇伯恩，约瑟夫·KW·拉姆，蒂莫西·利，布赖恩·休斯，
申请(专利权)人：空中客车营运有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB