本发明专利技术涉及航空器燃料电池系统（1），其包括燃料箱（2）、用于从燃料生成氢气的反应器（3）、加热装置（4）和燃料电池（5），其中所述反应器可处理由生物质产生的合成燃料。此外，本发明专利技术涉及由生物质产生的合成燃料在航空器中用于生成包含氢的气体的用途。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及航空器燃料电池系统（1），其包括燃料箱（2）、用于从燃料生成氢气的反应器（3）、加热装置（4）和燃料电池（5），其中所述反应器可处理由生物质产生的合成燃料。此外，本专利技术涉及由生物质产生的合成燃料在航空器中用于生成包含氢的气体的用途。【专利说明】相关申请的交叉引用本申请要求2011年4月I日提交的德国专利申请N0.102011015824.3和2011年5月18日提交的美国临时专利申请N0.61/487，685的申请日的权益，所述申请的公开内容通过引用并入本文。本专利技术涉及g在在航空器上(尤其是飞机上)使用的燃料电池系统，其中用于运行燃料电池的氢产生自由生物质产生的合成燃料。此外,本专利技术涉及由生物质产生的合成燃料用于在航空器中产生氢的用途，以及涉及含根据本专利技术的燃料电池系统的飞机。燃料电池系统使得能够以低排放方式和高效率产生电能。因此，目前在飞机工程学中也进行了努力以利用燃料电池系统来产生在飞机上所需的电能。例如，可以设想将目前用于在飞机上发电的发电机至少部分替换成燃料电池系统，所述发电机通过主发动机或通过辅助动カ单元驱动。此外，燃料电池系统还可用来确保飞机的应急电源。燃料电池通常包括阴极区和阳极区，其中后者通过电解质从阴极区分离。在运行期间，在包含质子交換膜(也称为聚合物电解质膜，PEM)的燃料电池的情况下，将还原剂(通常为氢)供给至燃料电池的阳极，并且将氧化剂(例如空气)供给至燃料电池的阴极。在阳极，氢被催化氧化成氢离子，同时产生电子。氢离子经由电解质到达阴极区，其中在阴极区氢离子与供给至阴极的氧气和与经由外电流回路输送至阴极的电子反应，以形成水。聚合物电解质膜(PEM)燃料电池的工作温度为最高100°C。在固体氧化物燃料电池(SOFC)中，使用包括固体陶瓷材料的电解质，所述电解质能够将带负电的氧离子从阴极传导至阳扱，同时对电子具有绝缘作用。从而在阳极侧发生用氢或ー氧化碳对氧离子的电化学氧化。固体氧化物燃料电池的工作温度范围为500°C至1000°C。为了尽量降低燃料电池中的压カ损失，确保燃料电池电极上的均匀气体分布，并且使通过燃料电池的体积流量尽可能的低，向阴极供给压缩空气(即，压カ高于环境压カ的空气)是有利的。DE102008006742描述了ー种燃料电池系统，为了运行燃料电池，其使用在航空器的飞行运行中借助空调系统带来的高于环境压カ的舱压的空气。用于在航空器上运行燃料电池的氢直接得自于箱或间接地由反应器(也称为重整器)中的燃料催化产生。煤油是用于在航空器上在重整过程中产生氢的燃料。煤油是多种规格的航空燃料并且主要用作航空涡轮机燃料。煤油得自于原油精馏的中间馏分的最高塔板。煤油的主要组分是:每分子约8至13个碳原子的烷烃、环烷烃和芳香烃。在民用航空中，几乎仅仅使用规格为JetA-1的煤油作为航空涡轮机燃料。虽然煤油是原油精炼的轻质中间馏分的窄级分部分，但是它仍是包含多种烃的混合物，其中混合物中所含化合物的数目由于功能添加剂的添加而进ー步增加，所述功能添加剂的添加是为了获得相应的规格。在由煤油催化产生氢的期间，由于不完全的化学转化，在重整器的催化剂表面上可形成焦炭。在该过程(也称为碳化或催化剂中毒)期间，重整器催化剂的活性表面減少，导致重整器的使用寿命缩短。本专利技术的目的是提供其中重整器的使用寿命延长的航空器燃料电池系统。该目的通过如权利要求书中所限定的航空器燃料电池系统来实现。从属权利要求中阐明了有利的改进。图1示出了用于航空器的根据本专利技术的燃料电池系统(I)。图2示出了包括根据本专利技术的燃料电池系统的航空器。出乎意料地，发现通过使用由生物质制成的合成燃料来产生氢，重整器的使用寿命可大大延长。因此，本专利技术涉及航空器燃料电池系统(1)，其包括-用于以液相存在的燃料的燃料箱(2)-使来自燃料箱的燃料重整为包含氢的气体的反应器(3)-用于加热供给至反应器的燃料的加热装置(4)-燃料电池(5)-用于将燃料由燃料箱供给至反应器的燃料供给线(6)-用于将包含氢的气体由反应器供给至燃料电池的输出线(7)，其中所述反应器被设计成用于处理作为燃料的由生物质制成的合成燃料。在本专利技术中，优选地，使用液态烃混合物作为燃料，所述烃混合物通过费托合成(Fischer-Tropsch synthesis)得到并且通过蒸懼或精懼处理。费托合成是用于将ー氧化碳/氢混合物(合成气)转化为液态烃的大規模エ艺。用于费托合成的合成气通过生物质热解生成，其中，在约200°C至超过1000°C的温度下使生物质(例如，秸杆、藻类、废木料或特别为燃料制造栽种的农作物)转化为液态和气态烃并且最终转化为合成气。用于生产燃料的另ー个选择包括通过生物质的油提取得到生物油(例如，藻油)。生物油随后通过例如催化加氢裂化、氢化或酯交换的过程进行进ー步处理，其中得到了混合物(通常是液态烃的混合物)，然后进行处理(例如，通过蒸馏和/或精馏)以得到燃料。因此，根据本专利技术的燃料电池系统通过由生物质产生的合成燃料，优选地通过生物质液化方法(biomass-to-liquid method)进行操作,所述方法包括以下方法步骤:a)热解生物质以得到一氧化碳/氢混合物(合成气)，b)使合成气转化为液态烃的混合物，以及c)处理混合物以得到燃料。作为替代方法，通常通过采用包括以下方法步骤的生产方法由生物油得到合成燃料:a)从含油生物质中提取油，b)通过催化加氢裂化、水合或酯交换处理油以得到烃的混合物，以及c)处理混合物以得到燃料。生物燃料可使用多种不同方法由生物质或生物油生产，其中这些方法中的大多数包括加工和处理生物材料以得到期望的燃料。这些方法的一种涉及生物质液化(BtL)エ艺，其中通过采用费托エ艺、闪热裂或催化解聚由生物质得到合成燃料。另ー种方法涉及气体液化(GtL)エ艺，其中使生物得到的气体(例如，来自生物废料的细菌分解的甲烷)转化为期望燃料。此外，上述生物质液化(BtL)エ艺的生物油也可用作源材料。通过所有的这些生产エ艺得到了燃料，所述燃料由于其合成生产而基本上不含硫并且包含较少数目的不同烃，即，当与普遍使用的煤油相比时所述燃料是较不复杂的混合物。通过使用这样的合成燃料，在重整器催化器上的焦炭形成減少，延长了催化剂的使用寿命。因为在根据本专利技术的航空器燃料电池系统中使用了除煤油的外的燃料，所以用于运行燃料电池系统的所述燃料不能来源于含用于图2所示航空器(12)的发动机的燃料的燃料箱。因此，根据本专利技术的航空器燃料电池系统与煤油操作系统的不同之处不仅在于用于重整燃料的反应器必须设计成处理BtL燃料，而且还在于根据本专利技术的燃料电池系统包括不包含用于发动机的燃料的燃料箱(2 )。在一个优选实施方案中，根据本专利技术的燃料电池系统包括布置在反应器(3)与燃料电池(5 )之间的清洁单元(8 )。清洁单元用于分离反应器中所生成气体中所含的杂质，所述气体包含氢(特别是剩余燃料)产物，例如由于烃的不完全氧化而形成的醇、或通过裂化产生的较短链长度的烃(甲烷、こ烷等)。在根据本专利技术的燃料电池系统的ー个特别优选的实施方案中，这些杂质可供给至发动机(11)并可因此确保燃料的清洁燃烧，即，可帮助減少烟灰和氮氧化物的形成。因为在反应器(3)中进行的含氢气体的生成在相对高的温本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种航空器燃料电池系统（1），包括：?用于以液相存在的燃料的燃料箱（2），?用于将来自所述燃料箱的燃料重整为含氢气体的反应器（3），?用于加热供给至所述反应器的所述燃料的加热装置（4），?燃料电池（5），?用于将燃料由所述燃料箱供给至所述反应器的燃料供给线（6），和?用于将所述含氢气体由所述反应器供给至所述燃料电池的输出线（7），其中所述反应器被设计为用于处理作为燃料的由生物质制成的合成燃料。
【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：卡恩埃尔恩·刘，迈克尔·恩青格，于尔根·施泰因万德尔，
申请(专利权)人：空中客车德国运营有限责任公司，
类型：
国别省市：
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