用于防火和/或防爆的燃料电池装置制造方法及图纸

描述了一种燃料电池/惰化系统(12、20)，其具有至少一个燃料电池系统(10)、被耦合至燃料箱(40)的至少一个干燥器(26)、具有被耦合至货仓(38)的第一出口和被耦合至干燥器(26)的第二出口的至少一个ODA流量选择器阀(28)、以及控制器(36)。该燃料电池/惰化系统检测来自燃料电池系统的ODA输出的量，并且向至少一个ODA流量选择器阀传输如下信号，该信号指示至少一个ODA流量选择器阀在控制器确定ODA输出的量足以供应货仓(38)和燃料箱(40)时打开两个出口，或者在控制器确定ODA输出的量不足以供应货仓和燃料箱时关闭两个出口中的一个出口。ODA：贫氧空气NEA：富氮空气。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请涉及于2012年3月19日提交的、名称为“FUEL CELL ARCHITECTURE FOR INERTING SYSTEM”的、序列号为61/612,493的美国临时申请(“‘493申请”)并要求享有其优先权。在此，通过引用将‘493申请整体并入本文。
本专利技术的实施例总体涉及航空飞行器领域，其中将燃料电池系统副产物用于惰化系统以防止航空器油箱和货仓中的火灾或爆炸以及用于局部外围应用。
技术介绍
航空器机载的许多部件需要电力来启动它们。这些部件中的许多部件是与运行航空器实际需要的电部件(即导航系统、燃料表、飞行控制和液压系统)分离的。例如，航空器也具餐饮设备、加热/冷却系统、盥洗室、电动座椅、热水器、翼加热器、燃料加温器和同样需要电力的其它部件。可能需要外部电力的具体部件包括，但不限于，垃圾压缩机(在厨房和/或盥洗室)，烤箱和保温箱(例如，蒸汽烤箱、对流恒温烤箱、面包加温器)，可选的洗碗机，制冷机，冰箱，咖啡机和浓缩咖啡机，(泡茶用)热水机，空气冷却机和低温室，厨房垃圾处理装置，加热或冷却饮料小推车/手推车，表面清洁装置，区域加热器，舱室通风装置，独立通风装置，区域照明装置或聚光照明装置(例如，舱室照明装置和/或用于乘客座位的阅读照明装置)，水供应装置，用于防止结冻的输水管线加热装置，用于乘客的电子设备的充电站，电插座，真空发生器，真空厕所组件，灰水界面阀，电动座椅(例如，特别是用于商务或头等舱的座椅)，乘客娱乐单元，紧急照明装置，用于防止结冰的翼加热器，燃料加温器，以及它们的组合。这些部件对于乘客的舒适和满意是十分重要的，并且许多部件是绝对必需的。另外，根据2008年颁布的FAA规定(FAR 25.981)，航空飞行器和航空器通常还装配有燃料箱惰化系统，这需要航空器制造商使燃料箱的易燃性最小化以显著降低爆炸的风险。以现有技术中的方式，燃料箱内的热燃料蒸汽和空气的组合物可以通过低能量火花而被点燃，这也是已知的空难原因。惰化系统降低燃料箱内空气的氧气水平。惰化系统通过将空气分解成以单独的组分(例如氧气、氮气等)浓缩的气流的空气分离模块来产生惰性气体，例如富含氮气的空气。这些惰化系统通常被称为机载惰性气体生成系统(“OBIGGS”)或燃料箱惰化系统(“FTIS”)。ASM通常包括具有有限使用寿命的基于聚合物的组分。例如，由于材料老化，基于聚合物的组分通常每25,000-30,000小时就要被更换。此外，为了保护ASM免受污染，将颗粒和臭氧过滤器安装在ASM的上游，它们通常约每5,000-10,000小时就要被更换。这种常规的ASM和过滤器的更换产生了与维持惰化系统相关的巨大成本。此外，由OBIGGS的部件上游的故障(例如，由不正确的维护操作产生的引擎故障或管道污染)造成的额外的不期望的污染会不利地影响惰化系统内的部件的性能，并最终影响其预期寿命。在许多情况下，向惰化系统的惰性气体供应通常提取自从引擎燃烧室输出的热加压空气(排出空气)或机舱空气。在这两种情况下，必须调节入口空气的压力和温度以确保OBIGGS的最佳性能和惰性气体向燃料箱中的分布。当由引擎压缩机抽气(即，排出空气入口)时，入口空气的消耗降低了引擎的效率，从而增加了燃料消耗。当由专用的电动压缩机抽气(即，机舱空气入口)时，该入口空气消耗同样因为增加了电动压缩机电力需求而增加了电力消耗。上述系统还需要直接或间接从引擎递送电力，这同样会转化成额外的燃料消耗。因此，需要改进的惰化系统。为了航空器机载的附加燃料箱惰化系统选项，本专利技术人因此探寻了新的方式来产生电能以运行机载部件，并且利用该电能产生的有益副产物，特别是贫氧空气(oxygen depleted air，“ODA”)。燃料电池的相对新的技术提供有前景的更清洁且更安静的手段来补充航空器上现有的能量源。除了电力，燃料电池具有几种输出，而这些其它输出通常并未被利用。燃料电池系统将压缩氢气的燃料源与空气中的氧气结合从而生成作为主要产物的电力和热力。水和ODA是作为副产物生成的，与从目前的航空器电力产生过程中排放的CO2相比，水和ODA几乎无害。
技术实现思路
在本专利中使用的术语“专利技术”、“该专利技术”、“此专利技术”和“本专利技术”旨在宽泛地涉及本专利和本专利的权利要求的所有主题。不应将包含这些术语的陈述理解为限制在本文中描述的主题或者限制本专利的权利要求的含义或范围。本专利覆盖的专利技术的实施例是由下文的权利要求书来限定，而不是由本
技术实现思路
来限定。本
技术实现思路
是本专利技术的各个方面的高度概括并介绍一些概念，这些概念将在下文中的具体实施方式部分被进一步说明。本
技术实现思路
并不旨在标识要求保护的主题的关键特征或本质特征，也并不旨在与确定要求保护的主题的范围孤立地使用。所述主题应当通过参照本专利的整个说明书的适当部分、任何或所有附图和每项权利要求来理解。本专利技术的各种实施例涉及一种燃料电池/惰化系统，包括：至少一个燃料电池系统，其包括燃料箱供料管线和惰化系统供料管线；至少一个惰化系统，其包括气体入口和NEA出口；至少一个惰化系统流量选择器阀，其包括：被耦合至至少一个燃料电池系统的惰化系统供料管线的第一入口、被耦合至第二气体供应源的第二入口和被耦合至至少一个惰化系统的气体入口的出口；至少一个燃料箱流量选择器阀，其包括：被耦合至至少一个燃料电池系统的燃料箱供料管线的第一入口、被耦合至至少一个惰化系统的NEA出口的第二入口和被耦合至燃料箱的出口；控制器；以及一个或多个处理器，与控制器、至少一个惰化系统流量选择器阀和至少一个燃料箱流量选择器阀连通。在各种实施例中，燃料电池/惰化系统进一步包括至少一个ODA流量选择器阀，该至少一个ODA流量选择器阀包括：被耦合至至少一个燃料电池系统的ODA出口的入口、被耦合至货仓的第一出口以及被耦合至惰化系统供料管线和燃料箱供料管线的第二出口。至少一个干燥器可以被耦合至至少一个ODA流量选择器阀的第二出口。第二气体供应源可以包括至少一个空气制备系统。根据特定实施例，燃料电池/惰化系统包括：至少一个燃料电池系统，其包括ODA出口；至少一个干燥器，其被耦合至燃料箱；至少一个ODA流量选择器阀，其包括被耦合至至少一个燃料电池系统的ODA出口的入口、被耦合至货仓的第一出口以及被耦合至至少一个干燥器的第二出口；控制器；以及与控制器连通的一个或多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池/惰化系统，包括：(a)至少一个燃料电池系统，包括燃料箱供料管线和惰化系统供料管线；(b)至少一个惰化系统，包括气体入口和NEA出口；(c)至少一个惰化系统流量选择器阀，包括：被耦合至所述至少一个燃料电池系统的所述惰化系统供料管线的第一入口、被耦合至第二气体供应源的第二入口和被耦合至所述至少一个惰化系统的所述气体入口的出口；(d)至少一个燃料箱流量选择器阀，包括：被耦合至所述至少一个燃料电池系统的所述燃料箱供料管线的第一入口、被耦合至所述至少一个惰化系统的所述NEA出口的第二入口和被耦合至燃料箱的出口；(e)控制器；(f)一个或多个处理器，与所述控制器、所述至少一个惰化系统流量选择器阀和所述至少一个燃料箱流量选择器阀连通；以及(g)包括指令的存储器，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时使得一个或多个处理器：接收指示所述控制器旁路所述至少一个惰化系统、向所述至少一个惰化系统供应ODA或向所述燃料箱推进质量流的信号；向所述至少一个惰化系统流量选择器阀传输指示所述至少一个惰化系统流量选择器阀执行以下项中的至少一项的信号：(i)在指示所述控制器旁路所述至少一个惰化系统时关闭两个入口，(ii)在指示所述控制器向所述至少一个惰化系统供应ODA时关闭被耦合至所述第二气体供应源的所述第二入口，或者(iii)在指示所述控制器向所述燃料箱推进所述质量流时关闭被耦合至所述至少一个燃料电池系统的所述惰化系统供料管线的所述第一入口；以及向所述至少一个燃料箱流量选择器阀传输指示所述至少一个燃料箱流量选择器阀执行以下项中的至少一项的信号：(i)在指示所述控制器旁路所述至少一个惰化系统时关闭被耦合至所述至少一个惰化系统的所述NEA出口的所述第二入口，(ii)在指示所述控制器向所述至少一个惰化系统供应ODA时关闭被耦合至所述至少一个燃料电池系统的所述燃料箱供料管线的所述第一入口，或者(iii)在指示所述控制器向所述燃料箱推进所述质量流时打开两个入口。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.19 US 61/612,4931.一种燃料电池/惰化系统，包括：
(a)至少一个燃料电池系统，包括燃料箱供料管线和惰化系统供
料管线；
(b)至少一个惰化系统，包括气体入口和NEA出口；
(c)至少一个惰化系统流量选择器阀，包括：被耦合至所述至少
一个燃料电池系统的所述惰化系统供料管线的第一入口、被耦合至第
二气体供应源的第二入口和被耦合至所述至少一个惰化系统的所述
气体入口的出口；
(d)至少一个燃料箱流量选择器阀，包括：被耦合至所述至少
一个燃料电池系统的所述燃料箱供料管线的第一入口、被耦合至所述
至少一个惰化系统的所述NEA出口的第二入口和被耦合至燃料箱的
出口；
(e)控制器；
(f)一个或多个处理器，与所述控制器、所述至少一个惰化系
统流量选择器阀和所述至少一个燃料箱流量选择器阀连通；以及
(g)包括指令的存储器，所述指令在由所述一个或多个处理器
执行时使得一个或多个处理器：
接收指示所述控制器旁路所述至少一个惰化系统、向所述至
少一个惰化系统供应ODA或向所述燃料箱推进质量流的信号；
向所述至少一个惰化系统流量选择器阀传输指示所述至少
一个惰化系统流量选择器阀执行以下项中的至少一项的信号：(i)在
指示所述控制器旁路所述至少一个惰化系统时关闭两个入口，(ii)
在指示所述控制器向所述至少一个惰化系统供应ODA时关闭被耦合
至所述第二气体供应源的所述第二入口，或者(iii)在指示所述控制
器向所述燃料箱推进所述质量流时关闭被耦合至所述至少一个燃料
电池系统的所述惰化系统供料管线的所述第一入口；以及
向所述至少一个燃料箱流量选择器阀传输指示所述至少一

\t个燃料箱流量选择器阀执行以下项中的至少一项的信号：(i)在指示
所述控制器旁路所述至少一个惰化系统时关闭被耦合至所述至少一
个惰化系统的所述NEA出口的所述第二入口，(ii)在指示所述控制
器向所述至少一个惰化系统供应ODA时关闭被耦合至所述至少一个
燃料电池系统的所述燃料箱供料管线的所述第一入口，或者(iii)在
指示所述控制器向所述燃料箱推进所述质量流时打开两个入口。
2.根据权利要求1所述的燃料电池/惰化系统，其中所述第二气
体供应源包括至少一个空气制备系统。
3.根据权利要求1所述的燃料电池/惰化系统，进一步包括至少
一个ODA流量选择器阀，所述至少一个ODA流量选择器阀包括被耦
合至所述至少一个燃料电池系统的ODA出口的入口、被耦合至货仓
的第一出口以及被耦合至所述惰化系统供料管线和所述燃料箱供料
管线的第二出口。
4.根据权利要求3所述的燃料电池/惰化系统，进一步包括被耦
合至所述至少一个ODA流量选择器阀的所述第二出口的至少一个干
燥器。
5.根据权利要求3所述的燃料电池/惰化系统，其中所述指令在
由所述一个或多个处理器执行时使得所述一个或多个处理器：
检测来自所述至少一个燃料电池系统的ODA输出的量；以及
向所述至少一个ODA流量选择器阀传输如下信号，该信号指示
所述至少一个ODA流量选择器阀在所述控制器确定所述ODA输出的
量足以供应所述货仓和所述燃料箱时打开两个出口，或者在所述控制
器确定所述ODA输出的量不足以供应所述货仓和所述燃料箱时关闭
两个出口中的一个出口。
6.根据权利要求1所述的燃料电池/惰化系统，进一步包括至少
一个氧气源流量选择器阀，所述氧气源流量选择器阀包括被耦合至空
气供应源的第一入口和被耦合至补充氧气源的第二入口。
7.根据权利要求6所述的燃料电池/惰化系统，进一步包括被耦
合至所述至少一个氧气源流量选择器阀的所述第一入口的至少一个

\t压缩器。
8.根据权利要求7所述的燃料电池/惰化系统，其中所述指令在
由所述一个或多个处理器执行时使得所述一个或多个处理器：
检测来自所述至少一个燃料电池系统的ODA输出的温度、压力
和氧气含量中的至少一项或者检测来自所述至少一个惰化系统的
NEA输出的温度、压力和氧气含量中的至少一项；以及
在所述控制器确定所述至少一个燃料电池系统和/或所述至少一
个惰化系统未最佳地运行时，向所述至少一个压缩器传输信号以调节
进入所述至少一个燃料电池系...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·布鲁瑙克斯，C·克拉利斯，N·吉劳德，V·莫林，O·万德劳克斯，
申请(专利权)人：祖迪雅克航空技术公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR