CN102741123A - 电驱动的飞行器 - Google Patents
电驱动的飞行器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102741123A CN102741123A CN2011800078161A CN201180007816A CN102741123A CN 102741123 A CN102741123 A CN 102741123A CN 2011800078161 A CN2011800078161 A CN 2011800078161A CN 201180007816 A CN201180007816 A CN 201180007816A CN 102741123 A CN102741123 A CN 102741123A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aircraft
- electrically operated
- electric energy
- energy
- aforementioned
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 84
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 49
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 42
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 21
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 21
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 16
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 11
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 claims description 6
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 claims description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 4
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims description 4
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 19
- 239000003570 air Substances 0.000 description 9
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 6
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 4
- 235000019628 coolness Nutrition 0.000 description 3
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 2
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000004227 thermal cracking Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
- B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plants
- B64D27/24—Aircraft characterised by the type or position of power plants using steam or spring force
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/22—Fuel cells in which the fuel is based on materials comprising carbon or oxygen or hydrogen and other elements; Fuel cells in which the fuel is based on materials comprising only elements other than carbon, oxygen or hydrogen
- H01M8/222—Fuel cells in which the fuel is based on compounds containing nitrogen, e.g. hydrazine, ammonia
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D41/00—Power installations for auxiliary purposes
- B64D2041/005—Fuel cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
- H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
- H01M8/0687—Reactant purification by the use of membranes or filters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
Abstract
本发明涉及一种电驱动的飞行器（11），包括：用以提供NH3的NH3箱（13），通过使用和转化NH3而产生电能的能量源（15，17，19，19’，35，37），负责驱动飞行器（11）的电驱动的驱动系统（25，27），和将所产生的电能提供到驱动系统（25，27）的能量分配系统（23）。
Description
技术领域
本发明涉及一种装配有电驱动系统的飞行器。
背景技术
在航空中广泛使用的飞行器的推进器是通过内燃发动机或燃气涡轮机驱动的。
此外，存在如下考虑，即使得飞机或直升飞机的推进器借助于电动马达驱动，参考US 2,462,201和US 4,955,560。
也存在另外的考虑，即为飞行器装配氢燃料电池，参考US 6,568,633或US 6,854,688。US 4,709,882公开了带有锂/过氧化物燃料电池的直升飞机。
发明内容
本发明的任务是提供以替代的能量源驱动的飞行器。
该任务通过独立的权利要求的特征解决。有利的扩展在从属权利要求的特征中给出。
根据本发明的飞行器是电驱动的飞行器，并且包括：
-用以提供NH3的NH3箱，
-通过使用和转化NH3而产生电能的能量源，
-负责驱动飞机的电驱动的驱动系统，和
-将所产生的电能提供到驱动系统的能量分配系统。
使用氨作为提供用于驱动的电能的能量源的基础被证明是有利的，因为氨是容易液化的气体并且因此可容易存储和运输。箱可例如处于压力下和/或被冷却，以储存液态氨。
在有利的构造中，飞行器可附加地具有至少一个另外的电系统，所述电系统通过能量分配系统从由能量源所产生的电能中获取该电系统运行所需的电能。
能量分配系统因此不仅向负责驱动或推进飞机的例如推进器的飞机驱动系统提供电能，而且向在飞行期间使用的但不直接用于驱动和推进飞机的至少一个另外的电系统提供电能。
在有利的构造中，飞行器可附加地包括连接在能量分配系统上的存储器设备以存储所产生的多余的电能。这意味着，由能量源提供的并且未被电驱动的驱动系统或另外的系统消耗的电能被存储在存储器设备内，并且在飞行器运行期间需要时可又提供到能量分配系统中，并且从能量分配系统提供到驱动系统或另外的电系统。在其中所产生的电能多于飞机运行所需的电能的阶段中，例如在飞行阶段，控制器设备可控制所产生的多余的能量向存储器设备的输送，并且在其中所产生的电能少于飞机运行所需的电能的阶段中，例如在起飞和着陆时，控制器设备可控制所存储的能量从存储器设备的接通。
存储器设备例如可以是用于电能的短时存储器。存储器设备例如可包括可充电的电池，电容器，飞轮盘或另外的能量存储器设备。以此方式，可例如克服电能量源的短时故障。
在一个构造中，通过使用和转化NH3产生电能的能量源包括NH3驱动的燃料电池系统。燃料电池是将连续提供的燃料和通常为氧的氧化剂的化学反应能转化为电能的原电池。
在此，NH3驱动的燃料电池系统包括NH3燃料电池，所述NH3燃料电池通过作为燃料的NH3的直接转化而产生电能。在此典型的化学反应如下：4NH3+3O2→N2+6H2O。
替代地和/或补充地，NH3驱动的燃料电池系统可包括用以产生H2的氨裂解器和后接的氢燃料电池，所述氢燃料电池通过使用由氨裂解器产提供的H2作为燃料来产生电能。对此，典型的化学反应如下：2H2+O2→2H2O。
氢例如可通过氨热裂解为其元素而在重整器中产生。对此，典型的化学反应如下：2NH3→N2+3H2。这种重整器的组成部分通常是覆盖以催化剂（例如，铂、钯等）的耐温的陶瓷。
在有利的方式中，在氨裂解器和氢燃料电池之间可布置分子筛，以从向氢燃料电池提供的H2中去除由于剩余的NH3导致的污染物。
但不强制要求中间连接分子筛，因为根据由氨裂解器提供的氢的纯度或氢燃料电池对于所产生的氢的污染物的敏感性，可将所产生的氢直接提供到氢燃料电池。
在另外的构造中，能量源可包括由NH3箱供给的内燃机和由内燃机驱动的发电机。内燃机可以是使用NH3作为燃料工作的内燃机。但也可考虑的是，将从NH3箱供给的NH3事先裂解为N2和H2，并且然后将H2作为燃料供内燃机使用。作为内燃机，例如可使用内燃发动机或燃气涡轮机。
在该情况中，可提供废气净化设备，所述废气净化设备将由内燃机所产生的氧化氮废气净化，然后将其排放到大气中。以此，可避免潜在地对于环境有害的氧化氮的释放。
电驱动飞行器的驱动的另外的变体包括：
-例如汽油、柴油或煤油的碳氢化合物基燃料的箱，
-以此燃料工作的内燃机，
-由内燃机驱动的可产生电能的发电机，
-负责驱动飞机的电驱动的驱动系统，和
-将所产生的电能提供到驱动系统的能量分配系统。
可至少暂时地（即例如在飞机处于空中并且飞机环境中的外部温度低于确定值期间）使用大气来冷却箱或氨。在此，利用到温度随距地面高度升高而降低，使得从飞机的一定的高度起，所存在的外部温度足够低以使箱内的氨被冷却降低到使氨处于液体的温度。这具有的优点是特别地在相应的高度的飞行期间，使用相对低的能量或理想情况中甚至不必使用能量来冷却氨。因为用于冷却的能量份额很大，所以以此措施可实现明显的效率提高。
为此提供了控制器，所述控制器被设计为如果飞行器的环境中的大气温度处于确定的阈值S1以下，则将箱与大气热连接。
此外，控制器被设计为如果飞行器的环境中的大气温度高于确定阈值则中断热连接。
飞行器例如可设计为飞机或直升飞机。
附图说明
本发明的带有根据从属权利要求的特征的有利扩展的实施方式根据如下附图进一步解释，但不限制于所述附图。各图为：
图1示出了用于飞行器的NH3驱动的驱动系统的示意性图示，
图2示出了用于飞行器的另一个NH3驱动的驱动系统的示意性图示，
图3示出了用于飞行器的另一个NH3驱动的驱动系统的示意性图示，
图4示出了用于飞行器的基于碳氢化合物基燃料的驱动系统的示意性图示，
图5在示意性视图中示出了用于冷却氨箱的冷却装置，
图6示出了外部温度和氨箱与大气之间的热连接状态随时间的关系。
具体实施方式
图1示出了带有NH3驱动的驱动系统的飞行器。
例如飞机或直升飞机的飞行器11包括其中具有液氨的燃料箱13。燃料箱13例如可处于压力下和/或被冷却，以将氨保持为液态。在图5中图示了将箱13冷却的可能性。氨然后被提供到换热器并且从此处提供到氨裂解器15。该重整器由氨产生氢和氮，其中气体混合物仍可能含有低痕迹的由氨导致的污染物。然后，气体混合物被引导通过分子筛，以去除氨的剩余痕迹。当使用其中氨可能导致功能损害的燃料电池时，这是特别重要的。
在气体混合物中含有的氢被供给到氢燃料电池19。此类燃料电池的示例是所谓的聚合物电解质膜燃料电池（Polymer Electrolyte Membrane FuelCell，PEMFC），磷酸燃料电池（Phosphoric Acid Fuel Cells，PAFC），固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cells，SOFC）或质子陶瓷燃料电池（Protonic Ceramic Fuel Cell，PCFC），但不限制于此。
通过空气供给器21可为燃料电池19供给以空气，例如通过鼓风机供给。选择地，空气可在供给到燃料电池19之前被净化。例如，如果燃料电池19的类型由于二氧化硅而使其功能性受到损害，则这可在将空气供给到燃料电池19前去除空气中含有的二氧化碳。
在空气中含有的氧用作燃料电池19的氧化剂。燃料电池19产生电力和废气，其中在废气中可能含有剩余的氢。在废气中含有的氢可在循环中被获取并且重新提供到燃料电池19。
电力被提供到智能的能量分配系统23，电力从该能量分配系统23被用于向飞机中的系统提供电能。
飞机的负责推进的驱动系统可包括一个或多个电动马达25，所述电动马达25与推进器27连接，并且因此使螺旋桨或类似的驱动器运动。
电能也可用于为例如伺服驱动器29的另外的电系统或者为飞机内使用的的另外的系统31提供以电能。
多余的电能可短时地存储在例如电池、电容器、飞轮等的合适的存储器介质中，并且在需要时从能量存储器33再次供给到系统。总之，此类驱动系统允许飞行器11的无CO2的驱动。
在图2中另外地示出的构造中，燃料电池19’设计为使得燃料电池19’可使用氨直接作为燃料。此类燃料电池的示例是固体氧化物燃料电池（SolidOxide Fuel Cells，SOFC）或质子陶瓷燃料电池（Protonic Ceramic Fuel Cell，PCFC），熔融碳酸盐燃料电池（Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC），中温氨燃料电池（Intermediate Temperature Direct Ammonia Fuel Cells，ITDAFC），但不限制于此。
在图3中示出的替代构造中不使用燃料电池。作为替代，存在以氨驱动的内燃机35。此内燃机例如可以是根据迪塞尔循环工作的马达，即所谓HCCI（英语为：“homogenous charge compression ignition”，均匀压缩点火）马达或类似的马达，但也可以是燃气涡轮机。内燃机35驱动用以产生电能的发电机37。发电机可装配有超导磁体。
内燃机35的废气含有氮，水以及氧化氮。氧化氮优选地在净化级39中通过借助于沸石作为催化剂的与氨的反应被转化为氮，例如根据如下反应等式：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O，和
6NO2+8NH3→7N2+12H2O。
反应所必须的氨可从燃料箱13中提供。
图4示出了类似于在图3中所示的飞机而构建的飞行器11。所述飞行器11与图3中所示的飞机的区别在于，作为用以驱动发电机37并且产生电能的内燃机35’的燃料，现在作为氨的替代使用例如柴油、煤油或汽油的碳氢化合物基的燃料，所述燃料储存在箱13’内。
图5在示意性视图中示出了用于冷却箱13的冷却装置46。例如氨裂解器和分子筛等的另外的部件在此为清晰起见未示出。可至少暂时地（即例如在飞行器11处于空中期间）使用大气来冷却箱13或箱13内的氨。在此，利用到了温度随距地面高度升高而降低，使得从飞行器11的一定的高度起，所存在的外部温度足够低以使箱13内的氨被冷却降低到使氨处于液体的温度。
为此目的，箱13导热地与大气1连接，使得从箱13向大气1传输热量。为此，箱13可通过热连接41与飞行器11的外壁40连接，使得从箱13导出的热通过外壁40传输到大气11。
热连接41例如通过热传导进行，例如通过具有冷却片等形式的热桥（未详细图示）进行，所述热桥将箱13直接或间接地与飞行器11的外壁40连接。替代地或补充地，箱13和外部40之间的热连接41可基于热对流效应，其中例如空气或水的相应的冷却剂将从箱13获取的热传输到飞行器的外壁40上。
当然，可以的是将用于氨液化的不同设备加以组合。除利用大气之外，可提供常规的冷却器42，所述冷却器42特别在外部温度过高时使用，即例如在飞行器11处于地面的时间段内使用。补充地或替代地，也可提供使箱43或其内的氨处于压力下的设备43。
因此，箱13可在外部温度高于确定阈值的时间段内以常规的冷却器42冷却。在其中外部温度低于阈值的时间段内，可省去常规的冷却器42。该阈值一方面根据氨的沸点确定，并且另一方面取决于箱13和飞行器11的外壁40之间的热连接41的类型和作用方式确定。在效率较低的热连接41的情况下，阈值温度选择为相应地低。在阈值附近的温度范围内，可考虑既使用常规的冷却器42也使用以上所述的大气冷却。
为此，提供了与测量飞行器11的环境中的大气1的温度的外部温度传感器45连接的控制器44。根据所测量的温度，借助于控制器44选择合适的冷却方式。例如，控制器44可在过高的外部温度下中断热连接41，并且使常规的冷却器42工作。补充地或替代地，控制器44也可取决于外部温度和/或箱13内的氨的物态来控制压力生成器43。例如，当箱内的氨过渡到气态时，可使压力生成器43运行。
控制器44取决于外部温度TA的性能在图6中图示。在图6A中的曲线图示出了外部温度TA随时间t的历程。这样的历程可例如在飞行器11在时刻t0时起动并且获得使外部温度下降的高度时得到。从时刻t1开始，飞行器再次失去高度而使得外部温度TA再次升高。
控制器44取决于外部温度断开和闭合热连接41。为此，将外部温度TA与两个阈值S1、S2对比，其中S2>S1。图6B示出了热连接41取决于时间的状态并且与图6A中图示的曲线图的同步。只要外部温度TA低于阈值S 1，则箱13和大气1之间产生热连接41，即激活大气冷却。这在图6B中以状态“1”来标记。但只要外部温度TA再次升高超过阈值S2（其中S2>S1），则热连接41再次断开或中断，使得大气不再对于箱13的冷却起作用。这在图6B中以状态“0”来标记。
阈值S1、S2当然也可以是相同的值，即S1=S2。
大气冷却的使用的优点是特别地在相应的高度的飞行期间，使用相对低的能量或理想情况中甚至不必使用能量来冷却氨或者说将其保持在液态。因为用于冷却的能量份额很大，所以以此方式可实现明显的效率提高。
附图标号列表
1 大气
11 飞行器
13 氨箱
13’碳氢化合物箱
15 氨裂解器
17 分子筛
19 氢燃料电池
19’氨燃料电池
21 空气供给器
23 能量分配器
25 电动马达
27 推进器
29 伺服驱动器
31 另外的电系统
33 能量存储器
35，35’内燃机
37 发电机
39 废气净化器
40 外壁
41 热连接
42 常规冷却
43 压力生成器
44 控制器
45 外部温度传感器
46 冷却装置
Claims (13)
1.一种电驱动的飞行器（11），包括：
-用以提供NH3的NH3箱（13），
-通过使用和转化NH3而产生电能的能量源（15，17，19，19’，35，37），
-负责驱动所述飞行器（11）的电驱动的驱动系统（25，27），和
-将所产生的电能提供到所述驱动系统（25，27）的能量分配系统（23）。
2.根据权利要求1所述的电驱动的飞行器（11），其中，所述飞行器（11）附加地具有至少一个另外的电系统（29，31），所述电系统（29，31）通过能量分配系统（23）从由能量源（15，17，19，19’，35，37）所产生的电能中获取所述电系统运行所需的电能。
3.根据前述权利要求中任一项所述的电驱动的飞行器（11），其中，所述飞行器（11）附加地包括连接在所述能量分配系统（23）上的存储器设备（33）以便存储所产生的多余的电能。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电驱动的飞行器（11），其中，通过使用和转化NH3产生电能的能量源，是NH3驱动的燃料电池系统（19，19’）。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电驱动的飞行器（11），其中，所述NH3驱动的燃料电池系统包括通过直接使用NH3作为燃料来产生电能的NH3燃料电池（19’）。
6.根据权利要求4或5所述的电驱动的飞行器（11），其中，所述NH3驱动的燃料电池系统包括用以产生H2和N2的氨裂解器（15）和后接的氢燃料电池（19），所述氢燃料电池通过使用H2作为燃料来产生电能。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电驱动的飞行器（11），其中，在氨裂解器（15）和氢燃料电池（19）之间布置了分子筛（17），以便从向氢燃料电池提供的H2中去除由于剩余的NH3导致的污染物。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电驱动的飞行器（11），其中，所述能量源包括由NH3箱供给的内燃机（35）和由该内燃机（35）驱动的发电机（37）。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电驱动的飞行器（11），其中，提供了废气净化设备（39），所述废气净化设备（39）将由内燃机（35）所产生的氧化氮废气净化，然后将其排放到大气中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电驱动的飞行器（11），其中，所述飞行器（11）设计为飞机或直升飞机。
11.根据前述权利要求中任一项所述的电驱动的飞行器（11），其中，为冷却箱（13）和箱（13）内的NH3，箱（13）能够通过热连接（41）与大气（1）连接，其中通过该热连接（41）能够将热从箱（13）传输到大气（1）。
12.根据权利要求中11所述的电驱动的飞行器（11），其中，提供了控制器（44），所述控制器（44）被设计为当飞行器（11）的环境中的大气温度低于确定的阈值（S1）时将箱（13）与大气（1）热连接。
13.根据权利要求12所述的电驱动的飞行器（11），其中，所述控制器（44）被设计为当所述飞行器（11）的环境中的大气温度高于确定的阈值（S2）时中断所述热连接。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102010006153A DE102010006153A1 (de) | 2010-01-29 | 2010-01-29 | Elektrisch angetriebenes Luftfahrzeug |
| DE102010006153.0 | 2010-01-29 | ||
| PCT/EP2011/051233 WO2011092297A2 (de) | 2010-01-29 | 2011-01-28 | Elektrisch angetriebenes luftfahrzeug |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102741123A true CN102741123A (zh) | 2012-10-17 |
Family
ID=44263156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011800078161A Pending CN102741123A (zh) | 2010-01-29 | 2011-01-28 | 电驱动的飞行器 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20120301814A1 (zh) |
| EP (1) | EP2528818A2 (zh) |
| JP (1) | JP2013517986A (zh) |
| CN (1) | CN102741123A (zh) |
| BR (1) | BR112012018551A2 (zh) |
| CA (1) | CA2788424A1 (zh) |
| DE (1) | DE102010006153A1 (zh) |
| RU (1) | RU2012136844A (zh) |
| WO (1) | WO2011092297A2 (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107120212A (zh) * | 2017-05-15 | 2017-09-01 | 王海斌 | 插电式汽车氢氨混合燃料发动机供应装置 |
| CN110116812A (zh) * | 2018-02-05 | 2019-08-13 | 空中客车防务和空间有限责任公司 | 用于飞行器的驱动系统和用于为飞行器提供驱动功率的方法 |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2015253168B2 (en) | 2014-05-01 | 2018-09-27 | Alakai Technologies Corporation | Clean fuel electric multirotor aircraft for personal air transportation and manned or unmanned operation |
| DE102016220558A1 (de) * | 2016-10-20 | 2018-04-26 | Robert Bosch Gmbh | Antriebsvorrichtung |
| CN106564603A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-04-19 | 沈阳航空航天大学 | 一种串联式通用飞机气电混合动力系统 |
| US20210332759A1 (en) * | 2020-04-27 | 2021-10-28 | Raytheon Technologies Corporation | Engine using heated and turbo-expanded ammonia fuel |
| GB202016379D0 (en) * | 2020-10-15 | 2020-12-02 | Airbus Operations Ltd | Dual fuel aircraft |
| US20220364505A1 (en) * | 2021-05-14 | 2022-11-17 | Amogy Inc. | Renewable fuel power systems for vehicular applications |
| US11724245B2 (en) | 2021-08-13 | 2023-08-15 | Amogy Inc. | Integrated heat exchanger reactors for renewable fuel delivery systems |
| US12000333B2 (en) | 2021-05-14 | 2024-06-04 | AMOGY, Inc. | Systems and methods for processing ammonia |
| GB2608643A (en) | 2021-07-09 | 2023-01-11 | Reaction Engines Ltd | Thermally integrated ammonia fuelled engine |
| US11719441B2 (en) | 2022-01-04 | 2023-08-08 | General Electric Company | Systems and methods for providing output products to a combustion chamber of a gas turbine engine |
| US11794912B2 (en) | 2022-01-04 | 2023-10-24 | General Electric Company | Systems and methods for reducing emissions with a fuel cell |
| US11933216B2 (en) | 2022-01-04 | 2024-03-19 | General Electric Company | Systems and methods for providing output products to a combustion chamber of a gas turbine engine |
| US12037952B2 (en) | 2022-01-04 | 2024-07-16 | General Electric Company | Systems and methods for providing output products to a combustion chamber of a gas turbine engine |
| US11970282B2 (en) | 2022-01-05 | 2024-04-30 | General Electric Company | Aircraft thrust management with a fuel cell |
| US12034298B2 (en) | 2022-01-10 | 2024-07-09 | General Electric Company | Power source for an aircraft |
| US12037124B2 (en) | 2022-01-21 | 2024-07-16 | General Electric Company | Systems and method of operating a fuel cell assembly |
| US11804607B2 (en) | 2022-01-21 | 2023-10-31 | General Electric Company | Cooling of a fuel cell assembly |
| US12074350B2 (en) | 2022-01-21 | 2024-08-27 | General Electric Company | Solid oxide fuel cell assembly |
| US11967743B2 (en) | 2022-02-21 | 2024-04-23 | General Electric Company | Modular fuel cell assembly |
| JP7105021B1 (ja) | 2022-03-10 | 2022-07-22 | 佐伯重工業株式会社 | 輸送機器 |
| US12025061B2 (en) | 2022-04-04 | 2024-07-02 | General Electric Company | Gas turbine engine with fuel cell assembly |
| US12043406B2 (en) | 2022-05-27 | 2024-07-23 | General Electric Company | Method of operating a fuel cell assembly for an aircraft |
| US11817700B1 (en) | 2022-07-20 | 2023-11-14 | General Electric Company | Decentralized electrical power allocation system |
| US11834334B1 (en) | 2022-10-06 | 2023-12-05 | Amogy Inc. | Systems and methods of processing ammonia |
| US11859820B1 (en) | 2022-11-10 | 2024-01-02 | General Electric Company | Gas turbine combustion section having an integrated fuel cell assembly |
| US11923586B1 (en) | 2022-11-10 | 2024-03-05 | General Electric Company | Gas turbine combustion section having an integrated fuel cell assembly |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030075643A1 (en) * | 2000-08-24 | 2003-04-24 | Dunn James P. | Fuel cell powered electric aircraft |
| CA2403741A1 (en) * | 2002-09-27 | 2004-03-27 | Go Simon Sunatori | Fuel-cell vehicle with ultraviolet ammonia cracker |
| CN101634396A (zh) * | 2009-07-10 | 2010-01-27 | 陆潮 | 船用低温储罐的隔热保冷装置及隔热保冷方法 |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2462201A (en) | 1943-02-02 | 1949-02-22 | Westinghouse Electric Corp | Electrical airplane propulsion |
| US3507702A (en) * | 1967-02-15 | 1970-04-21 | United Aircraft Corp | Fuel cell system including cooling and humidifying means |
| DE2404476A1 (de) * | 1974-01-31 | 1975-08-14 | Gerhard Kraft | Verbrennungskraftmaschine |
| US4709882A (en) | 1983-11-25 | 1987-12-01 | Lockheed Missiles & Space Company, Inc. | Electric propulsion system for aircraft |
| US4955560A (en) | 1989-03-30 | 1990-09-11 | Nishina Edward T | Electro motor helicopter |
| US5106035A (en) * | 1989-12-29 | 1992-04-21 | Aurora Flight Sciences Corporation | Aircraft propulsion system using air liquefaction and storage |
| JP2948351B2 (ja) * | 1991-05-17 | 1999-09-13 | 三菱重工業株式会社 | タービンプラント |
| US6131851A (en) * | 1998-06-02 | 2000-10-17 | Lockheed Martin Corporation | Apparatus having an energy generating skin as an outer covering |
| JP2001080598A (ja) * | 1999-09-17 | 2001-03-27 | Toshiba Corp | 宇宙機推進装置 |
| JP4300682B2 (ja) * | 2000-05-30 | 2009-07-22 | 株式会社島津製作所 | 走行体 |
| US6376114B1 (en) * | 2000-05-30 | 2002-04-23 | Utc Fuel Cells, Llc | Reformate fuel treatment system for a fuel cell power plant |
| JP2002329517A (ja) * | 2001-05-01 | 2002-11-15 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システムに用いられる改質装置の暖機装置 |
| US6854688B2 (en) | 2002-05-03 | 2005-02-15 | Ion America Corporation | Solid oxide regenerative fuel cell for airplane power generation and storage |
| JP4247872B2 (ja) * | 2002-05-29 | 2009-04-02 | 淳一郎 川口 | 燃料電池発電装置 |
| US7007893B2 (en) * | 2004-02-10 | 2006-03-07 | The Boeing Company | Methods and systems for controlling flammability control systems in aircraft and other vehicles |
| DE102006002470A1 (de) * | 2005-09-08 | 2007-03-15 | Airbus Deutschland Gmbh | Brennstoffzellensystem zur Versorgung mit Trinkwasser und Sauerstoff |
| JP2007179897A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Vantec:Kk | 燃料電池発電装置 |
| JP2007333014A (ja) * | 2006-06-13 | 2007-12-27 | Mazda Motor Corp | 車両用ボイルオフガス処理装置 |
| US7803489B2 (en) * | 2007-03-26 | 2010-09-28 | Advanced Hydrogen Power Systems, Inc. | Hydrogen mobile power plant that extracts hydrogen fuel from water |
| DE102008014404B4 (de) * | 2008-03-14 | 2011-03-03 | Swiss Uav Gmbh | Unbemanntes Luftfahrzeug |
| JP2009262770A (ja) * | 2008-04-25 | 2009-11-12 | Ihi Aerospace Co Ltd | 宇宙機用推進装置 |
| FR2931456B1 (fr) * | 2008-05-26 | 2010-06-11 | Snecma | Aeronef a alimentation en energie hybride. |
-
2010
- 2010-01-29 DE DE102010006153A patent/DE102010006153A1/de not_active Withdrawn
-
2011
- 2011-01-28 BR BR112012018551A patent/BR112012018551A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2011-01-28 WO PCT/EP2011/051233 patent/WO2011092297A2/de active Application Filing
- 2011-01-28 RU RU2012136844/11A patent/RU2012136844A/ru not_active Application Discontinuation
- 2011-01-28 EP EP11701820A patent/EP2528818A2/de not_active Withdrawn
- 2011-01-28 US US13/576,108 patent/US20120301814A1/en not_active Abandoned
- 2011-01-28 CA CA2788424A patent/CA2788424A1/en not_active Abandoned
- 2011-01-28 CN CN2011800078161A patent/CN102741123A/zh active Pending
- 2011-01-28 JP JP2012550465A patent/JP2013517986A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030075643A1 (en) * | 2000-08-24 | 2003-04-24 | Dunn James P. | Fuel cell powered electric aircraft |
| CA2403741A1 (en) * | 2002-09-27 | 2004-03-27 | Go Simon Sunatori | Fuel-cell vehicle with ultraviolet ammonia cracker |
| CN101634396A (zh) * | 2009-07-10 | 2010-01-27 | 陆潮 | 船用低温储罐的隔热保冷装置及隔热保冷方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107120212A (zh) * | 2017-05-15 | 2017-09-01 | 王海斌 | 插电式汽车氢氨混合燃料发动机供应装置 |
| CN110116812A (zh) * | 2018-02-05 | 2019-08-13 | 空中客车防务和空间有限责任公司 | 用于飞行器的驱动系统和用于为飞行器提供驱动功率的方法 |
| CN110116812B (zh) * | 2018-02-05 | 2023-09-19 | 空中客车防务和空间有限责任公司 | 用于飞行器的驱动系统和用于为飞行器提供驱动功率的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2011092297A2 (de) | 2011-08-04 |
| DE102010006153A1 (de) | 2011-08-04 |
| EP2528818A2 (de) | 2012-12-05 |
| US20120301814A1 (en) | 2012-11-29 |
| RU2012136844A (ru) | 2014-03-10 |
| JP2013517986A (ja) | 2013-05-20 |
| BR112012018551A2 (pt) | 2016-05-03 |
| WO2011092297A3 (de) | 2011-12-29 |
| CA2788424A1 (en) | 2011-08-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102741123A (zh) | 电驱动的飞行器 | |
| CA2713209C (en) | System and method for the reduction of harmful substances in engine exhaust gases | |
| US8356682B2 (en) | Fuel cell system using external heat sources for maintaining internal temperature | |
| KR101572982B1 (ko) | 연료전지를 탑재한 선박의 폐열 회수 시스템 | |
| Gang et al. | Design of an energy management technique for high endurance unmanned aerial vehicles powered by fuel and solar cell systems | |
| CN101146712B (zh) | 用于飞行器的供应系统 | |
| US20110073717A1 (en) | Aircraft with a hybrid energy supply | |
| US9343771B2 (en) | Energy storage device and method for the reversible storage of energy | |
| CN102473947A (zh) | 燃料电池装置 | |
| US20220131214A1 (en) | High energy density fuel cell apparatus and system with a hydride-based hydrogen generator as a scalable power solution concept | |
| US11654784B2 (en) | Electrically driven automobile with a power pack and retrofit thereof | |
| KR101079670B1 (ko) | 주기용 엔진의 폐열을 이용하는 보기용 연료전지 시스템 | |
| CN113232869A (zh) | 一种集成式氢能源飞行器动力系统和电动飞行器 | |
| US20040175601A1 (en) | Fuel cell device | |
| JP2018530856A (ja) | 燃料電池を備える自動車システム | |
| CN116215916A (zh) | 一种氨燃料电池飞行器动力装置 | |
| Erdör Türk et al. | Integrated Process Control‐Power Management System Design and Flight Performance Tests for Fuel Cell Powered Mini‐Unmanned Aerial Vehicle | |
| JP2014150055A (ja) | 複合電池システム及び電気推進車両 | |
| Kim et al. | Compact PEM fuel cell system using chemical hydride hydrogen source for portable power generators | |
| US20040000441A1 (en) | Motor vehicle with a drive assembly and with an operating medium reservoir | |
| Ghezel-Ayagh et al. | Hybrid SOFC-battery power system for large displacement unmanned underwater vehicles | |
| CN114644101B (zh) | 一种带电解槽的船舶气电混合动力系统 | |
| RU2408477C1 (ru) | Энергетическая установка на топливных элементах для работы в тоннелях | |
| KR20160104489A (ko) | 나노를 적용한 증폭 자가발전기 | |
| CN115465120A (zh) | 一种寒区适用的氢燃料电池混合增程系统及其管理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20121017 |