[发明专利]一种飞机用固体氧化物氢燃料电池燃气轮机发电系统

说明书

本发明涉及一种飞机用固体氧化物氢燃料电池燃气轮机发电系统，属于飞机发电系统的技术领域。本发明利用固体氧化物燃料电池高温余热尾气在内的未利用的能量，提高能量利用率，同时未反应完全的氢燃料在燃烧室内燃烧带动涡轮做功来带动压气机和发电机工作进一步提高能量利用率。同时，回热系统加热空气和氢燃料满足了固体氧化物电池反应需要的高温条件，又利用了排出气体的废热，提高了能量利用效率。

本申请是名为《一种飞机用固体氧化物氢燃料电池燃气轮机发电系统》的专利申请的分案申请，原申请的申请日为2017年05月09日，申请号为201710323518.2。

技术领域

本发明涉及飞机发电系统技术领域；具体涉及一种飞机用固体氧化物氢燃料电池燃气轮机发电系统。

背景技术

随着飞机滞空时间的增长，如何稳定高效的为飞机供能成为飞机发展的一个重要问题。现有飞机供电系统结构庞杂，形式多样，可靠性低，且主电源多采用发动机间接或直接带动发电机，其他辅助能源、二次能源多采用蓄电池等，存在能量利用率低，发电效率低，经济效益差等问题，因此如何提高飞机发电系统的发电效率成为亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种飞机用固体氧化物氢燃料电池燃气轮机发电系统，通过将固体氧化物氢燃料电池中未充分燃烧的氢燃料中的化学能进一步释放来提高发电效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种飞机用固体氧化物氢燃料电池燃气轮机发电系统，所述系统包括固体氧化物氢燃料电池；

所述固体氧化物氢燃料电池中未反应完全的氢燃料进入燃烧室燃烧，得到的尾气进入涡轮推动涡轮做功，涡轮的输出功用于提高进入压气机的舱内空气的压力，所述压气机与空气预热器连接，所述空气预热器产生的高温高压气体进入所述固体氧化物氢燃料电池的阴极，为所述固体氧化物氢燃料电池提供燃料以及能量转换所需的压力。

所述系统还包括逆变器，所述固体氧化物氢燃料电池产生的电能经所述逆变器到达用电设备。

可选的，所述系统还包括发电机，所述涡轮的输出功还用于驱动所述发电机发电，所述发电机产生的电能送入所述逆变器中与所述固体氧化物氢燃料电池产生的电能并网后供给所述用电设备。

可选的，所述系统还包括燃料预热器；所述涡轮产生的尾气经所述空气预热器传递给所述燃料预热器，为空气以及所述燃料预热器中输入到所述固体氧化物燃料电池阳极的燃料预热，所述燃料预热器中产生的其余气体排入大气中。

本发明中，经过预热的氢气和空气，进入固体氧化物燃料电池，氢气大部分和空气发生化学反应产生电能，剩余部分进入燃烧室被燃烧利用。燃烧后高温高压尾气推动涡轮做功，经发电机产生电能，经逆变器后并网供飞机用电设备使用。同时涡轮出口高温尾气，先给空气预热，再给氢燃料预热，最后排放入大气，使热能得以充分的利用。

可选的，所述燃料预热器中所需的燃料由与燃料罐连接的风机或泵提供。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的飞机用固体氧化物氢燃料电池燃气轮机发电系统，包括固体氧化物氢燃料电池，将固体氧化物氢燃料电池中未反应完全的氢燃料通入燃烧室燃烧，以实现氢燃料中的化学能进一步释放，燃烧室产生的尾气进入涡轮做功，涡轮的输出功用于提高压气机的增压能力，压气机中的高压气体经空气预热器进入到固体氧化物氢燃料电池，为燃料电池提供氧化气燃料以及较高压力，从而实现燃料电池的高效率化学能-电能转化。同时，本发明系统使用固体氧化物燃料电池释放氢燃料中的化学能，可使燃料利用跟常规燃烧涡轮做功相比不受卡诺循环的限制，因此能量转化效率高。

附图说明