一种基于氢能的PEM燃料电池及氢燃机混合能源系统技术方案

本发明专利技术属于航空第二动力系统技术领域，公开了一种基于氢能PEM燃料电池及氢燃机的混合能源系统，包括空气压气机、起/发电机、燃气涡轮、燃烧室、燃料电池、燃料罐和电能系统，空气压气机、起/发电机和燃气涡轮同轴；空气压气机压缩的高压空气分别进入两个空气支路，第一个空气支路连接燃烧室的空气入口，第二个空气支路连接燃料电池的阴极；燃料电池的电能输出连接电能系统，电能系统与起/发电机连接；燃料罐分别连接燃料电池的阳极和燃烧室的燃料入口，燃烧室生成燃气驱动燃气涡轮。本发明专利技术可为低空经济飞行器提供多电长航时混合动力技术，也可作为飞行器机载第二动力能量生成方案，采用双模态燃烧室，可以处理不同浓度燃料及氧气浓度的燃烧，带来了燃烧室设计的结构简化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于航空第二动力系统，涉及一种基于氢能的pem燃料电池及氢燃机的混合能源系统。

技术介绍

1、随着低空经济的提出，低空有人/无人飞行器发展迅速，目前此类飞行器多采用动力电池供电的技术路线，通过电机带动升力螺旋桨提供升力和推力。目前电池供电的低空飞行器难以长时间续航，制约了低空有人/无人飞行器的发展。另外，飞行器二动力系统技术通常采用apu提供机载动力，机载apu整体热效率较低，一般不超过20％，混合的动力系统综合了多种动力装置的优势，具有效率高的优点。一般的混合动力apu都使用传统航空煤油燃料，而基于低碳减排的设计要求，需要提供一种利用氢能源来实现混合驱动的方案，目前还没有此类文献公开。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本专利技术提出了采用基于氢能的pem燃料电池及氢燃机的混合能源系统来替代传统的apu，可以实现动力调节范围宽及效率高的目标，该系统具有灵活的工作模式调节、高效率及低温工作特性等特点，既可为低空经济飞行器提供多电长航时混合动力技术，也可作为飞行器机载第二动力系统的能量生成方案。...

【技术保护点】

1.一种基于氢能PEM燃料电池及氢燃机的混合能源系统，其特征在于，包括空气压气机(2)、起/发电机(4)、燃气涡轮(5)、燃烧室、燃料电池、燃料罐和电能系统，空气压气机(2)、起/发电机(4)和燃气涡轮(5)同轴；空气压气机(2)压缩的高压空气分别进入两个空气支路，第一个空气支路连接燃烧室的空气入口，第二个空气支路连接燃料电池的阴极；燃料电池的电能输出连接电能系统，电能系统与起/发电机(4)连接；燃料罐分别连接燃料电池的阳极和燃烧室的燃料入口，燃烧室生成燃气驱动燃气涡轮(5)。

2.根据权利要求1所述的一种基于氢能PEM燃料电池及氢燃机的混合能源系统，其特征在于，燃料电池是P...

【技术特征摘要】

1.一种基于氢能pem燃料电池及氢燃机的混合能源系统，其特征在于，包括空气压气机(2)、起/发电机(4)、燃气涡轮(5)、燃烧室、燃料电池、燃料罐和电能系统，空气压气机(2)、起/发电机(4)和燃气涡轮(5)同轴；空气压气机(2)压缩的高压空气分别进入两个空气支路，第一个空气支路连接燃烧室的空气入口，第二个空气支路连接燃料电池的阴极；燃料电池的电能输出连接电能系统，电能系统与起/发电机(4)连接；燃料罐分别连接燃料电池的阳极和燃烧室的燃料入口，燃烧室生成燃气驱动燃气涡轮(5)。

2.根据权利要求1所述的一种基于氢能pem燃料电池及氢燃机的混合能源系统，其特征在于，燃料电池是pem燃料电池(7)，燃料罐是h2燃料罐(11)。

3.根据权利要求2所述的一种基于氢能pem燃料电池及氢燃机的混合能源系统，其特征在于，还包括氢气调节阀(8)和h2燃料引射泵(9)，h2燃料罐(11)到pem燃料电池(7)的阳极的管路上连接h2燃料引射泵(9)的被引射端，pem燃料电池(7)的阳极出口连接h2燃料引射泵(9)的引射端；h2燃料罐(11)到燃烧室的管路上设置氢气调节阀(8)。

4.根据权利要求1所述的一种基于氢能pem燃料电池及氢燃机的混合能源系统，其特征在于，还包括回热器(3)，空气压气机(2)和燃烧室之间的空气支路穿过回热器(3)的冷端，燃气涡轮(5)后排放尾气的管路穿过回热器(3)的热端。

5.根据权利要求1所述的一种基于氢能pem燃料电池(7)及氢燃机的混合能源系统，其特征在于，燃烧室是双模态燃烧室(6)，燃料电池的反应后端连接双模态燃烧室(6)，双模态燃烧室(6)内具有两个燃烧模态腔，一个燃烧模...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤冰，蒋海明，陈四杰，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心，
类型：发明
国别省市：