[发明专利]一种用于飞行器的涡桨-高温燃料电池混合推进及能源一体化系统

权利要求书

1.一种用于飞行器的涡桨-高温燃料电池混合推进及能源一体化系统，其特征在于，所述一体化系统包括供给系统、部分氧化重整器(8)、金属支撑固体氧化物燃料电池系统(9)和飞行器推进系统；所述金属支撑固体氧化物燃料电池系统(9)设有阴极和阳极；所述部分氧化重整器(8)设有重整器燃料入口，重整器空气入口和重整器出口；

所述飞行器推进系统包括桨扇(1)，高压压气机(2)，低压压气机(3)，燃烧室(4)，高压透平(5)，低压透平(6)和动力透平(7)；其中：所述低压透平(6)通过轴与低压压气机(3)相连接；所述高压透平(5)通过轴与高压压气机(2)相连接；所述动力透平(7)通过轴与桨扇(1)相连接；

所述供给系统包括燃料输送通路，空气输送通路，燃气输送通路，回流输送通路和燃料输送泵(10)；其中：所述燃料输送通路通过燃料输送泵(10)将燃料一路输送至燃烧室(4)、另一路输送至部分氧化重整器(8)的燃料入口，然后将经过部分氧化重整器(8)重整后的气体从重整器出口输送至金属支撑固体氧化物燃料电池系统(9)；

所述空气输送通路将依次通过低压压气机(3)和高压压气机(2)压缩后的空气分成4路，第一路输送至燃烧室(4)；第二路输送至部分氧化重整器(8)的空气入口；第三路对金属支撑固体氧化物燃料电池系统(9)进行冷却；第四路输送至金属支撑固体氧化物燃料电池系统(9)；

所述回流输送通路将从金属支撑固体氧化物燃料电池系统(9)阳极输出的气体和未反应的燃料、从金属支撑固体氧化物燃料电池系统(9)阴极输出的气体和未反应的空气、以及空气输送通路中第三路对金属支撑固体氧化物燃料电池系统(9)进行冷却后的空气混合后输送回燃烧室(4)；

所述燃气输送通路将经过燃烧室(4)反应后的气体依次输送至高压透平(5)，低压透平(6)和动力透平(7)。

2.根据权利要求1所述的一体化系统，其特征在于,所述金属支撑固体氧化物燃料电池系统(9)通过多个金属支撑固体氧化物燃料电池堆组合而成，每个金属支撑固体氧化物燃料电池堆由多个金属支撑固体氧化物燃料电池串联而成。

3.根据权利要求2所述的一体化系统，其特征在于,每个金属支撑固体氧化物燃料电池堆中的每个金属支撑固体氧化物燃料电池均设有空气通道和燃料通道，每个金属支撑固体氧化物燃料电池堆中的多个金属支撑固体氧化物燃料电池的空气通道的终端汇总成一个金属支撑固体氧化物燃料电池堆的空气通道，每个金属支撑固体氧化物燃料电池堆中的多个金属支撑固体氧化物燃料电池的燃料通道的终端汇总成一个金属支撑固体氧化物燃料电池堆的燃料通道；多个金属支撑固体氧化物燃料电池堆的燃料通道的终端汇总成一个金属支撑固体氧化物燃料电池系统(9)的燃料通道，多个金属支撑固体氧化物燃料电池堆的空气通道的终端汇总成一个金属支撑固体氧化物燃料电池系统(9)的空气通道。

4.根据权利要求1所述的一体化系统，其特征在于,所述金属支撑固体氧化物燃料电池系统(9)设有保温和冷却措施。

5.根据权利要求1所述的一体化系统，其特征在于,所述燃烧室(4)的壁面内设有冷却通道；所述空气输送通路通过燃料输送泵(10)将燃料一路输送至燃烧室(4)、另一路穿过燃烧室(4)的冷却通道进行换热后输送至部分氧化重整器(8)。

6.根据权利要求1所述的一体化系统，其特征在于,所述部分氧化重整器(8)内设有镍基催化剂。

7.根据权利要求1所述的一体化系统，其特征在于,所述低压压气机(3)的空气来源为大气；所述低压压气机(3)的空气入口与大气相通。

8.根据权利要求7所述的一体化系统，其特征在于,所述低压压气机(3)的空气入口设置在飞行器机身上部的中央。

9.根据权利要求1所述的一体化系统，其特征在于,浆扇(1)采用半嵌入式布置在飞行器的上表面。