[发明专利]燃料电池系统模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于航空器的燃料电池模块，一种这种燃料电池系统模块的组和配备有这种燃料电池系统模块的航空器。

背景技术

燃料电池系统能够通过低排放和高效率产生电流。因此，目前也致力于在飞机结构中使用燃料电池系统来产生飞机上所需的电力。例如，可以设想到，利用燃料电池系统来替代当前用作机上电源并由主发动机驱动的发电机或飞机的辅助动力装置(APU)。此外，燃料电池系统还可用作飞机的应急电源并代替一直用作应急电力单元的冲压空气涡轮(RAT)。然而，在用于飞机的燃料电池系统的情况下，问题在于，燃料电池系统的维护或维修工作可能导致航空器的长停飞(immobilisation)时间。

发明内容

本发明所致力的目的是提供一种适于使用在航空器(特别是飞机)中的燃料电池系统模块，其可以使航空器因对提供在该航空器上的燃料电池系统进行维护或维修工作而导致的停飞时间最少，并具有低重量和小安装空间要求的特征。

为实现该目的，根据本发明的用于航空器的包括至少一个燃料电池系统部件的燃料电池系统模块能够以模块的方式(即作为模块可互换地)连接到航空器的机身段。根据本发明的燃料电池系统模块可以简单、快速且方便的方式安装在航空器的机身段上，并且，如果需要，又可从航空器的机身段上拆除。为了实现对燃料电池系统模块的燃料电池系统部件进行维护或维修工作，因此燃料电池系统模块能够以简单的方式从航空器的机身段上拆除，并被另一燃料电池系统模块所替代。因此，配备有根据本发明的燃料电池系统模块的航空器的停飞时间可被最小化。

根据本发明的燃料电池系统模块的壳体构件被设计成当燃料电池系统模块被连接到航空器的机身段时形成该航空器的外皮的一段。换言之，燃料电池系统模块的壳体构件被构造成当燃料电池系统模块安装在航空器的机身段上时整体式形成到航空器的外皮中。被提供为整体式形成到航空器的外皮中的壳体构件优选在形状上且其具有的表面使得航空器外皮的空气动力特性不会受到损害。通过将根据本发明的燃料电池系统模块的壳体构件整体式形成到配备有根据本发明的燃料电池系统模块的航空器的外皮中，可以省去待被设置在航空器内部的另外的壳体构件。根据本发明的燃料电池系统模块因此实现总体系统重量的最优化。此外，根据本发明的燃料电池系统模块的设计允许最佳地利用航空器上可用的安装空间。

根据本发明的燃料电池系统模块可包括作为燃料电池系统部件的燃料箱、燃料电池系统壳体、燃料电池系统的外围部件和/或燃料电池。根据本发明的燃料电池系统模块可仅包括一个燃料电池系统部件，即，例如仅包括燃料箱。然而，对此可替代地，燃料电池系统的多个燃料电池系统部件(例如容纳在燃料电池系统壳体中的燃料箱和外围部件)或燃料电池可整体式形成到根据本发明的燃料电池系统模块中。而且，还可设想到将整个燃料电池系统整体式形成到根据本发明的燃料电池系统模块中。

在根据本发明的燃料电池系统模块的优选实施例的情况下，燃料电池系统模块的被设计成当燃料电池系统模块连接到航空器的机身段时形成航空器的外皮的一段的壳体构件，至少部分地由燃料箱壳体的一段形成。燃料箱壳体用于保存在运行期间待被供应到燃料电池系统的燃料电池的燃料(即，优选为气态或液态形式的氢)。液态氢的存储温度为约-253℃。保存液态氢的燃料箱壳体的一段(其形成航空器外皮的一段)因此对绝缘不要求高额费用，以防止保存在燃料箱壳体中的液态氮在航空器飞行时冻结。

原则上，根据本发明的燃料电池系统模块的燃料箱壳体可具有一体式壳设计。然而，优选地，燃料箱壳体具有外壳和与该外壳分开的内壳。燃料箱壳体的外壳与内壳例如可由例如铝或钢构成。在两件式壳设计的燃料箱壳体的情况下，燃料箱壳体的外壳被提供为整体式形成到配备有根据本发明的燃料电池系统模块的航空器的外皮中。如果需要，燃料箱壳体的外壳与内壳之间的空间可被具有差热导率的材料填充。这种绝缘层可保护燃料箱壳体的内壳和保存在燃料箱壳体中的燃料不受航空器周围环境的可能急剧变化的温度的影响。

根据本发明的燃料电池系统模块的燃料箱可被设计成存储高压下的氢气。形成为压力储罐的燃料箱例如包括具有塑料外壳和碳纤维覆盖的铝内壳的燃料箱壳体。而且，形成为氢气压力储罐的燃料箱优选配备有合适的安全和压力调节阀，用于控制燃料箱内部的压力。在燃料箱形成为氢气压力储罐的情况下，可以利用如下事实，航空器外皮通常具有有利于空气动力学的圆形形状，该形状还适合于实现耐压壳体。