操作燃料电池组件的系统和方法技术方案

一种用于操作飞行器的推进系统的方法，推进系统包括燃气涡轮发动机和燃料电池组件，燃料电池组件包括燃料电池堆，燃料电池堆具有限定出口的燃料电池，出口定位成在操作期间移除来自燃料电池的输出产物，该方法包括：执行燃气涡轮发动机的启动顺序，其中执行启动顺序包括开始燃气涡轮发动机的启动顺序；在开始燃气涡轮发动机的启动顺序的同时或之后，执行燃料电池组件的启动顺序；和操作燃料电池组件，以向燃气涡轮发动机的燃烧区段提供输出产物。向燃气涡轮发动机的燃烧区段提供输出产物。向燃气涡轮发动机的燃烧区段提供输出产物。

【技术实现步骤摘要】
操作燃料电池组件的系统和方法


[0001]本公开涉及用于操作燃料电池组件(诸如集成到燃气涡轮发动机中的燃料电池组件)的系统和方法。

技术介绍

[0002]燃气涡轮发动机大体上包括涡轮机和转子组件。燃气涡轮发动机(诸如涡轮风扇发动机)可用于飞行器推进。在涡轮风扇发动机的情况下，涡轮机包括处于串行流动顺序的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段，并且转子组件被构造为风扇组件。
[0003]在操作期间，空气在压缩机中被压缩，并且在燃烧区段中与燃料混合并被点燃，以生成燃烧气体，燃烧气体向下流流动通过涡轮区段。涡轮区段从燃烧气体中提取能量，用于旋转压缩机区段和风扇组件，从而为燃气涡轮发动机提供动力，并在飞行中推进包含这种燃气涡轮发动机的飞行器。
[0004]至少某些燃气涡轮发动机包括能够与其一起操作的燃料电池组件。
附图说明
[0005]在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本公开的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其中：
[0006]图1是根据本公开的示例性方面的燃气涡轮发动机的横截面视图。
[0007]图2是根据本公开的集成燃料电池和燃烧器组件的立体图。
[0008]图3是图2的示例性集成燃料电池和燃烧器组件的示意轴向视图。
[0009]图4是根据本公开的示例性方面的燃料电池组件的燃料电池的示意图，该燃料电池组件可并入图2的示例性集成燃料电池和燃烧器组件中。
[0010]图5是根据本公开的示例性方面的包括集成燃料电池和燃烧器组件的燃气涡轮发动机的示意图。
[0011]图6是根据本公开的示例性方面的用于启动燃气涡轮发动机的方法的流程图。
[0012]图7是根据本公开的示例性方面的用于启动燃料电池组件的方法的流程图。
[0013]图8是根据本公开的另一示例性方面的用于启动燃料电池组件的方法的流程图。
[0014]图9是根据本公开的又一示例性方面的用于启动燃料电池组件的方法的流程图。
[0015]图10是根据本公开的再一示例性方面的用于启动燃料电池组件的方法的流程图。
[0016]图11是根据本公开的另一示例性方面的包括集成燃料电池和燃烧器组件的燃气涡轮发动机的示意图。
[0017]图12是根据本公开的又一示例性方面的包括集成燃料电池和燃烧器组件的燃气涡轮发动机的示意图。
[0018]图13是根据本公开的再一示例性方面的包括集成燃料电池和燃烧器组件的燃气涡轮发动机的示意图。
[0019]图14是根据本公开的再一示例性方面的用于执行燃料电池组件的热启动的方法
的流程图。
[0020]图15是根据本公开的另一示例性方面的包括集成燃料电池和燃烧器组件的燃气涡轮发动机的示意图。
[0021]图16是图15的示例性集成燃料电池和燃烧器组件的燃料电池组件的燃料电池的特写示意图。
[0022]图17是显示在氧化还原循环期间具有镍/氧化钇稳定的氧化锆阳极的燃料电池堆的开路操作电压(OCV)百分比的图表。
[0023]图18是显示在氧化还原循环期间具有镍/氧化钇稳定的氧化锆阳极的燃料电池堆的OCV百分比的图表。
[0024]图19是显示在氧化还原循环期间具有钛酸镧锶/氧化钆掺杂的二氧化铈阳极的燃料电池堆的氢堆输出百分比的图表。
[0025]图20是根据本公开的另一示例性方面的用于启动燃料电池组件的方法的流程图。
[0026]图21是根据本公开的另一示例性方面的用于操作燃气涡轮发动机和燃料电池组件的方法的流程图。
[0027]图22是根据本公开的示例性方面的用于关闭燃气涡轮发动机和冷却燃料电池组件的方法的流程图。
[0028]图23是根据本公开的控制系统的示意图。
具体实施方式
[0029]现在将详细参考本公开的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标号来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似的标号已用于指代本公开的相似或类似部分。
[0030]本文使用词语“示例性”来表示“用作示例、实例或例释”。本文描述为“示例性”的任何实施方式不一定被解释为优于或好于其他实施方式。此外，除非另有明确说明，否则本文描述的所有实施例都应视为示例性的。
[0031]为了下文描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“侧向”、“纵向”及其派生词应与它们在附图中被定向时的实施例相关。然而，应当理解，实施例可以假定各种替代变型，除非明确指明相反。还应理解，附图中示出的以及在以下说明书中描述的具体装置仅是本公开的示例性实施例。因此，与本文公开的实施例相关的特定尺寸和其他物理特性不应被视为限制性的。
[0032]如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用，以使一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。
[0033]术语“前”和“后”是指燃气涡轮发动机或运载器内的相对位置，并且是指燃气涡轮发动机或运载器的正常操作姿态。例如，对于燃气涡轮发动机，前是指更靠近发动机入口的位置，而后是指更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。
[0034]术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，“下游”是指流体向其流动的方向。
[0035]除非本文另有指定，否则术语“联接”、“固定”、“附接到”等既指直接联接、固定或附接，也指通过一个或多个中间部件或特征的间接联接、固定或附接。
[0036]除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数引用。
[0037]在例如“A、B和C中的至少一个”或“A、B或C中的至少一个”的上下文中的术语“至少一个”是指仅A、仅B、仅C，或A、B和C的任何组合。
[0038]如在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言被应用于修饰可以允许变化而不会导致与其相关的基本功能发生改变的任何定量表示。因此，由诸如“约”、“近似”和“基本上”的术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指在1％、2％、4％、10％、15％或20％的裕度内。这些近似裕度可应用于单个值、限定数值范围的任一端点或两个端点、和/或端点之间的范围的裕度。
[0039]在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，除非上下文或语言另有指示，否则此类范围被识别并包括其中包含的所有子范围。例如，本文公开的所有范围都包括端点，并且端点可以相互独立地组合。
[0040]如本文所用的“第三流”是指能够增加流体能量以产生少量总推进系统推力的非主气流。第三流的压力比可以高于主推进流(例如，旁通或螺旋桨驱动的推进流)的压力比。推力可以通过专用喷嘴或通过将通过第三流的气流与主推进流或核心气流混合(例如混合到公共喷嘴中)来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于操作飞行器的推进系统的方法，所述推进系统包括燃气涡轮发动机和燃料电池组件，所述燃料电池组件包括燃料电池堆，所述燃料电池堆具有限定出口的燃料电池，所述出口定位成在操作期间移除来自所述燃料电池的输出产物，其特征在于，所述方法包括：执行所述燃气涡轮发动机的启动顺序，其中执行所述启动顺序包括开始所述燃气涡轮发动机的所述启动顺序；在开始所述燃气涡轮发动机的所述启动顺序的同时或之后，执行所述燃料电池组件的启动顺序；和操作所述燃料电池组件，以向所述燃气涡轮发动机的燃烧区段提供输出产物。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中执行所述燃气涡轮发动机的所述启动顺序包括：实现所述燃气涡轮发动机的火焰打开条件，并且其中执行所述燃料电池组件的所述启动顺序包括：在实现所述燃气涡轮发动机的所述火焰打开条件的同时或之后，执行所述燃料电池组件的启动顺序。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中执行所述燃料电池组件的所述启动顺序包括在开始所述燃料电池组件的所述启动顺序之后，以吹扫状态操作；在所述燃料电池堆的温度达到第一燃料电池温度阈值之前，以第一加热状态操作；在所述燃料电池堆的所述温度达到所述第一燃料电池温度阈值之后，并且在所述燃料电池堆的所述温度达到第二燃料电池温度阈值之前，以第二加热状态操作；和在所述燃料电池堆的所述温度达到所述第二燃料电池温度阈值之后，以发电状态操作。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中执行所述燃料电池组件的所述启动顺序包括：以吹扫状态操作，以提供来...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏刚，迈克尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：