CN105074986A - 具有催化燃烧器系统的飞机燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

公开的是用作飞机上的电源的并且利用催化系统的燃料电池系统。燃料电池系统可以包括燃料电池组件和催化剂系统。燃料电池组件可以接收氢输入、接收包括具有初始氧含量的流体的氧输入、并且转换氢输入和氧输入以便产出产物，诸如水、热能、包括具有低于初始氧含量的第二氧含量的流体的贫氧产物、以及电力。燃料电池组件可以向飞机运行系统供应这样的产物的任何组合。催化剂系统可以接收和燃烧来自燃料电池组件和/或氢存储容器的氢，诸如以处理来自燃料电池组件的废气和/或提供热量以用于将水加温和/或用于调节燃料电池系统部件的运行温度。

Description

具有催化燃烧器系统的飞机燃料电池系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年3月8日的题为“FUELCELLSYSTEMWITHINTEGRATEDCATALYTICBURNER”的美国临时申请No.61/774,955(代理人案号41052/869352或者93358-869352)的权益，由此其整体公开内容通过引用并入于此。
背景技术
大量的人每天经由飞机、火车、公交车以及其它商用载具旅行。这种商用载具通常配备有对于乘客舒适性和满意度重要的部件。例如，商用客机可以具有餐饮设备、加热/制冷系统、厕所、热水器、电动座椅、乘客娱乐单元、照明系统以及其它部件。飞机上的若干这些部件需要电力以用于它们的启动。虽然这些部件中的很多部件与实际上用于运行飞机所需要的电部件(即导航系统、燃油表、飞行控制以及液压系统)分离，但是对于这些部件的持续关注是其能量消耗。通常，这种系统需要相比于可以从飞机引擎的驱动发电机所抽取的而言更多的电力，从而需要附加的电源，诸如燃油的辅助电力单元(APU)(或者如果飞机尚未在飞行中，通过地面电力单元)。来自这些电源的能量可能必须行进长距离到达消耗电力的部件，从而导致传输期间的电力损耗和电力系统整体效率的降低。总的能量消耗还可能相当大，尤其对于具有数百名乘客的长途飞行而言，并且可能需要大量的化石燃料用于运行。此外，飞机电力的使用通常产生噪音和CO2排放，从而期望这两者都降低。
相对新的燃料电池系统技术提供了有希望更清洁并且更安静的手段以补充商用飞机上已有的能量源。燃料电池系统通过将液态、气态或者固态氢燃料源与诸如空气中的氧、压缩氧或者化学生成的氧之类的氧源化合，来产生作为主产物的电能。燃料电池系统具有除电力之外的若干输出，并且这些其它输出通常不被利用且因此变为废物。例如，热力(热量)、水以及贫氧空气(ODA)作为副产物产生。这些副产物与来自当前飞机电力生成过程的CO2排放相比危害小得多。
此外，燃料电池系统的运行状态可能发生显著变化。这种变化可能导致关于需要用于特定飞行的资源量的不可预测性、降低燃料电池系统的效率、和/或以其它方式负面影响飞机上部件的运行。因此，对于改进效率和飞机上的部件的运行寿命而言，期望如下系统，其可以被实现为进一步增强飞机上的燃料电池系统的功能性。
发明内容
以下内容给出了对本发明的一些实施例的简要总结，以便于提供对本发明的基本理解。这一总结不是对本发明的全面概述。其不旨在标识本发明的关键/决定性元素或者刻画本发明的范围。其唯一目的是以简化的形式给出本发明的一些实施例，作为对稍后给出的更详细描述的前序。
作为示例实施例，所公开的是用于飞机的燃料电池系统。该燃料电池系统可以包括氢存储容器、燃料电池组件以及催化剂系统。燃料电池组件可以被配置为接收包括来自氢存储容器的氢的氢输入、接收包括具有初始氧含量的流体的氧输入、以及转换氢输入和氧输入以便产出若干产物。产物可以包括：包括水的水产物、包括热量的热产物、包括具有低于初始氧含量的第二氧含量的流体的贫氧产物、以及包括电力的电产物。燃料电池组件可以向飞机的一个或者多个运行系统供应这些产物的任何组合。催化剂系统可以接收并且燃烧来自燃料电池组件和/或氢存储容器的氢。氢燃烧可以处理来自燃料电池系统的废气，和/或提供用于使水加温(诸如用于飞机的运行系统)和/或用于使燃料电池系统部件加温(诸如在启动阶段期间)的热量。
在进一步的示例实施例中，提供了用于分配来自与用于飞机的燃料电池系统关联的催化剂系统的热量的方法。该方法可以包括在飞机上提供燃料电池系统和催化剂系统，经由催化剂系统生成热量，以及将生成的热量路由到燃料电池系统、氢存储容器、和/或用于飞机的运行系统的水源。
为了更充分地理解本发明的本质和优势，应该参照以下详细描述和附图。
附图说明
说明书参照了以下附图，其中在不同图中使用相同附图标记旨在图示相同或者类似的部件。
图1是示出了燃料电池系统的输入和输出以及根据某些实施例的可以如何使用输出的非限制性示例的图。
图2是示出了根据某些实施例的机载燃料电池系统的示例的运行的图。
图3是示出了根据某些实施例的催化燃烧器系统的示例的图。
图4是示出了根据某些实施例的包括被配置用于处理废气的催化剂系统的机载燃料电池系统的示例的图。
图5是示出了根据某些实施例的包括被配置用于加热水的催化剂系统的机载燃料电池系统的示例的图。
图6是示出了根据某些实施例的包括被配置用于加热燃料电池系统的部件的催化剂系统的机载燃料电池系统的示例的图。
图7是根据某些实施例的计算机装置的图。
图8是示出了根据某些实施例的用于分配来自与飞机上的燃料电池系统关联的催化剂系统的热量的方法的简化流程图。
具体实施方式
在以下描述中，将描述本发明的各种实施例。为了解释性目的，陈述了具体配置和细节以便提供对实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说还将显而易见的是，可以实践本发明而没有具体细节。此外，众所周知的特征可能被省略或者简化以便不模糊所描述的实施例。
本文所公开的是用作飞机上的电源的并且利用催化燃烧器系统的燃料电池系统。例如，与燃料电池系统集成的催化燃烧器系统可以被配置为减少废气中的未消耗燃料、将水加热以用于在飞机上使用、和/或调节与燃料电池系统关联的部件的运行温度。虽然在本文中关于飞机中的使用讨论了这种燃料电池技术，但是其绝不限制于此，并且可以用于公交车、火车、航天器、或者配备有燃料电池系统的其它形式的交通工具中。
燃料电池系统是通过涉及氢或者其它燃料源和富氧气体(例如空气)的化学反应将化学能转换为电能的设备。如图1所示，燃料电池系统100将氢或者另一燃料源110的输入与氧120的输入化合以生成电能(电力)160。在某些实施例中，可以包括一个或者多个逆变器，以向利用交流(“AC”)电力的那些适用负载提供交流电力。连同所生成的电能160，燃料电池系统100产生作为副产物的水170、热能(热量)150以及贫氧空气(ODA)140。如图1进一步示出的那样，燃料电池输出产物电能160、热量150、水170以及ODA140中的一些或者所有可以用于运行飞机上的系统。例如，燃料电池输出产物可以被供应到飞机的运行的系统，诸如但是不限于飞机上的厕所182系统或者厨房184系统。输出产物可以附加地和/或备选地被路由到这种输出产物有用的其它运行的系统或者区域以使用，包括但是不限于路由到飞机机翼以用于防冰、路由到淋浴器、乘客座舱、乘客座椅和/或燃料箱。一种或者多于一种输出产物可以被利用于任何给定位置，并且任何给定输出产物可以被利用于一个或者多个位置。利用燃料电池输出产物的飞机系统的示例性但是非限制性示例公开在2013年3月13日提交的题为“FUELCELLSYSTEMPOWEREDLAVATORY”的国际专利申请No.PCT/US13/030638(申请人文件参考编号862890)；2013年3月13日提交的题为“POWERMANAGEMENTFORGALLEYWITHFUELCELL”的国际专利申请No.PCT/IB2013/052004(申请人文件参考编号862904)；2013年3月13日提交的题为“WINGICEPROTECTIONSYSTEMBASEDONAFUELCELL”的国际专利申请No.PCT/IB2013/051981(申请人文件参考编号867034)；以及2013年3月13日提交的题为“VEHICLESEATPOWEREDBYFUELCELL”的国际专利申请No.PCT/IB2013/051979(申请人文件参考编号867034)中，由此其整体公开内容通过引用并入于此。
可以使用任何合适的燃料电池系统100，包括但是不限于质子交换膜燃料电池(PEMFC)、固态氧化物燃料电池(SOFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、直接甲醇燃料电池(DMFC)、碱性燃料电池(AFC)或者磷酸燃料电池(PAFC)。还可以使用包括但是不限于混合解决方案的任何其它现有或者未来燃料电池系统技术。虽然可以使用任何合适的燃料电池系统100，但是可以参照图2来理解上述燃料电池系统中的很多燃料电池系统所共同具有的若干特征和功能。
图2是描绘根据某些实施例的机载燃料电池系统200的示例的运行的图。然而，如可以理解的，图2仅描绘燃料电池系统200的说明性示例，并且可以备选地和/或附加地利用其它燃料电池系统。
图2所描绘的燃料电池系统200包括正极202、电解质204以及负极206。包含氢208的燃料经由正极引入口210被引入到正极202(由箭头238示出)。第一催化剂(诸如铂)216的存在可以被利用以便于和/或增加第一化学反应的速率，在该第一化学反应中氢208分解成包括氢离子212和电子214的组分。电解质204允许氢离子212在其中通过(由虚线箭头218示出)并且阻止电子214通过，使得电子214被路由通过电解质204外部的导电路径222(由箭头220示出)。电子214在导电路径222中的通过可以将电力提供到与导电路径222连接的电负载224。
在负极206处，氧226经由负极引入口228提供(由箭头240示出)，电子214经由导电路径222传送(由箭头220示出)，并且氢离子208经由电解质204引入(由虚线箭头218示出)。水232在通过所述氧226、氢离子212以及电子214化合的第二化学反应(由点线箭头242示出的反应)中形成。第二催化剂230的存在可以被利用以便于和/或增加这一第二化学反应的速率。水232和任何过量的氧226经由负极废气出口234被转移出负极206(由箭头244和246示出)。过量的氢208经由正极废气出口236被转移出正极202(由箭头248示出)。热量也可以在燃料电池系统200中产生(诸如经由第一化学反应和/或第二化学反应)并且连同由燃料电池系统200产生的水、电力以及贫氧气体一起被利用于飞机上的各种应用。
机载燃料电池系统(诸如燃料电池系统100和/或200)可以被配置为与催化燃烧器系统一起运行以提供各种功能，其可以包括下面关于图4至图8更详细讨论的那些功能。图3是描绘根据某些实施例的这种催化燃烧器系统300的示例的图。然而，如可以理解的，图3仅描绘催化燃烧器系统300的说明性示例，并且可以备选地和/或附加地利用其它催化燃烧器系统。
催化燃烧器系统300可以包括催化剂层302、氢入口304、氧入口306以及系统排出口308。催化剂层302可以包括催化剂，该催化剂可以诱使氧和氢在较低温度下和/或在比无催化剂时更少的时间内经历燃烧反应。催化剂的存在可以允许氢和氧在没有火花或者其它点火源的情况下燃烧。在一些方面中，催化燃烧器系统300可以产生比通过在燃料电池系统(诸如上面关于图1和图2描述的燃料电池系统100或者200)中消耗等量的氢所产生的更大量的热量。催化剂的非限制性示例是铂。在一些方面中，氢和氧的燃烧反应的速率和/或点火温度与催化剂的温度有关。例如，在存在特定催化剂时氢和氧可以不燃烧，直到催化剂的温度已经提高到某个阈值之上。
催化剂层302可以与加热元件312联接。加热元件312的非限制性示例包括电线网和/或线圈。加热元件312可以与电源314联接。电源的非限制性示例包括电能存储设备(诸如电池或者电容器)、发电机(包括但是不限于机载燃料电池系统)、电力网(诸如飞机的电力网络)以及其组合。从电源314传送的能量可以增加加热元件312的温度，这可以转而提高催化剂层302中的催化剂的温度。
催化剂层302可以定位在腔室310中。氢入口304可以将氢引入向催化剂层302(由箭头318示出)，诸如进入腔室310。在一些方面中，氢可以以包含氢的燃料的形式来提供，诸如用于燃料电池系统200的燃料。附加地或者备选地，氢可以经由上面关于图2描述的正极废气出口236提供。氧入口306可以将氧引入向催化剂层302(由箭头320示出)，诸如进入腔室310。在一些方面中，氧可以以富氧气体的形式来提供。作为非限制性示例，氧可以经由空气供应、上面关于图2描述的负极废气出口234、和/或提纯的氧源来提供。
氢入口304和氧入口306可以被布置为，使得引入的氢和氧在存在催化剂的情况下在催化剂层302中混合。加热元件312可以被利用以将催化剂层302中的催化剂的温度增加到对便于混合的氢和氧的燃烧合适的水平。引入的氢和氧的燃烧反应可以产生热量和水。在一些方面中，来自燃烧过程的热量可以保持催化剂层302的合适温度，并且加热元件312可以在燃烧过程开始之后停用。来自燃烧过程的水产物(诸如水气、蒸汽和/或水滴)和任何未消耗的气体可以经由系统排出口308从催化燃烧器系统300释放(由箭头322示出)。如可以理解的，经过催化燃烧器系统300的物质的氢含量由于在其中的催化燃烧，可以大幅减少和/或消除。
催化燃烧器系统300还可以包括热量转移网络316。例如，热量转移网络316可以包括用于运输冷却剂流体的管道和/或其它线路。在一些方面中，热量转移网络316可以包括被配置为使冷却剂流体移动通过热量转移网络316的泵324。在附加的和/或备选的方面中，由于冷却剂流体温度的变化，冷却剂流体可以流动。在一些方面中，热量转移网络316的线路可以遍及催化剂层302重叠或者交织。来自催化燃烧器系统300中的燃烧过程的热量可以在冷却剂流体经过热量转移网络316的被布置在燃烧发生的空间(诸如腔室310)内的部分时被转移到冷却剂流体。热量转移网络316可以经由冷却剂流体输送热量以将热量提供到另一部件，诸如经由与该部件关联的热量交换器。在一些方面中，腔室310、热量转移网络316和/或接收热量的部件被紧密布置在一起，以便最小化对象之间的距离和附随的热量损耗。
催化剂系统(诸如但是不限于上面参照图3描述的催化燃烧器系统300)可以结合机载燃料电池系统(诸如但是不限于上面参照图1和图2描述的燃料电池系统100和/或200)提供若干功能。例如，图4是示出了根据某些实施例的包括被配置用于处理燃料电池组件406的废气404的催化剂系统402的机载燃料电池系统400的示例的图。燃料电池组件406可以包括燃料电池系统(诸如但是不限于上面参照图1和图2描述的燃料电池系统100和/或200)和相关配件。可以与燃料电池组件406关联的配件的非限制性示例包括鼓风机、压缩机、泵、燃料调节器、燃料存储容器、以及被配置为便于和/或改进所关联的燃料电池系统的运行的其它部件。虽然为了便于引用，一个这样的配件(氢存储408)在图4中被描绘为与燃料电池组件406分立的部件，但是可以利用配件的任何合适的布置和/或组合。用于燃料电池组件406的包含氢的燃料可以从氢存储408提供(由箭头412示出)。氢存储408的非限制性示例包括加压容器，以用于存储包含氢的流体、包含氢的气体、包含氢的液体、包含氢的固体、以及可以存储要由燃料电池组件406利用的氢的任何其它设备和/或介质。
用于燃料电池组件406的废气404的出口可以与催化剂系统402联接。例如，用于废气404的出口可以对应于上面关于图2描述的正极废气出口236和/或负极废气出口234。用于废气404的出口可以将废气404从燃料电池组件406路由到催化剂系统402。催化剂系统402可以燃烧废气404中携带的过量氢，从而消除和/或降低其中的氢水平并且将废气404转换为低氢废气410。
减少废气404中运输的氢的水平可以减少这种氢的不受控制的燃烧的风险。减少氢的水平还可以允许来自负极废气出口234和正极废气出口236的废气被安全地混合。在一些方面中，用于废气404的出口可以与催化剂系统402联接，使得阻止了来自正极废气出口236的废气和来自负极废气出口234的废气混合，直到被催化剂系统402充分处理。例如，来自正极202的废气可以在与来自负极206的废气(路由该废气以便不经历催化剂系统402中的燃烧反应)混合之前被路由通过催化剂系统402(即，以便经历消耗过量氢的燃烧反应)。在另一示例中，来自负极206的废气和来自正极202的废气在组合之前均被路由通过分立的催化剂系统402。在一些方面中，来自正极202和负极206的废气一起被路由到催化剂系统402中以用于在其中受控的燃烧。
图5是示出了根据某些实施例的具有被配置用于产生经加热的水522的催化剂系统502的机载燃料电池系统500的示例的图。在图5中具有相似于上面关于图4标识的元件的名称和附图标记的元件可以以相同的方式被利用以提供图4中描述的功能。然而，这种相似的元件不限于之前描述的配置或者功能，并且可以产生附加的或者备选的功能和/或配置，包括在本文中进一步描述的那些功能和/或配置。在一个说明性示例中，氢存储508可以被配置为将氢直接提供到催化剂系统502(如箭头528所示)。氢的直接供应可以允许催化剂系统502独立于燃料电池组件506的运行而运行。例如，催化剂系统502可以利用来自氢存储508的直接供应实现在其中来自燃料电池组件506的废气504不包含氢的情形下的燃烧反应(诸如当燃料电池组件506不在运行中时；当燃料电池组件506完全消耗给其供应的氢使得没有过量的氢被引入到废气504中时；和/或当废气504未被路由通过催化剂系统502时)。在另一说明性示例中，废气504中包含的氢的部分或者全部可以被路由到氢存储508中以用于后续使用(如箭头526所示)。在一些方面中，催化剂系统502可以消耗由于泄漏而起源的氢。例如，传送到催化剂系统502的废气504和/或直接从氢存储508提供到催化剂系统502的氢可以包括从燃料电池组件506和/或氢存储508不小心释放或者泄漏的氢。催化剂系统502可以消耗这种氢泄漏中的部分或者全部，从而减少杂散(stray)的可燃烧氢的量并且改进燃料电池系统500的整体安全性。
燃料电池系统500可以包括水热量交换器516。来自氢存储508、来自燃料电池组件506的废气504、或者来自其某种组合的氢可以在催化剂系统502中燃烧以产生热量524。热量524可以被运输到水热量交换器516中，诸如经由上面关于图3描述的热量转移网络316。水可以从诸如燃料电池组件506之类的水源(如箭头520所示)和/或从飞机上的水存储514(如箭头518所示)运输到水热量交换器516中。水存储514的非限制性示例是用于在飞行期间容纳飞机上的饮用水的水存储箱。在一些方面中，热量通过经过输送冷却剂流体的线路的水被转移到水热量交换器516内的水，该冷却剂流体在经过催化剂系统502期间被加热。在备选方面中，水热量交换器516被配置为使得要被加热的水作为冷却剂流体被路由通过催化剂系统502。不考虑水热量交换器516的配置，运输到水热量交换器516的热量524可以提高经过水热量交换器516的水的温度，以产生经加热的水522。如可以理解的，从水存储514提供水可以允许催化剂系统502提供经加热的水522，而不依赖于燃料电池组件506的运行。例如，在其中不能从燃料电池组件506获得水的情形下(诸如当燃料电池组件506不在运行中时，和/或当来自燃料电池组件506的水未被路由通过水热量交换器516时)，催化剂系统502可以将来自水存储514的水加热。
如可以从以下说明性示例理解的，经加热的水522和最初被引入到水热量交换器516中的水之间的温度差异可以依赖于引入到水热量交换器516中的水的体积和热量524的量。此外，运输到水热量交换器516的水的量和/或热量524的量可以被控制以产出期望的体积和/或温度的经加热的水522输出。不同体积和/或温度的经加热的水522可以期望用于各种不同的用途，包括但是不限于提供经加温的洗手水、提供经加温的水以阻止机上管道和导管结冰、提供热水用于饮料制造机(诸如咖啡或浓咖啡制造机)、提供温水用于淋浴、提供热水用于冲洗餐盘、提供蒸汽用于烹饪烤箱、以及提供蒸汽用于卫生目的。
在第一说明性示例中，来自水存储514的水在近似20摄氏度的环境温度下被引入(即箭头518)到水热量交换器516中，并且从催化剂系统502转移的热量524被利用于产生具有近似60摄氏度温度的经加热的水522(诸如对于在上面关于图1讨论的厕所182中使用，可以是有用的)。在第二说明性示例中，在燃料电池组件506中的化学反应期间产生的水在近似60摄氏度到80摄氏度的预加热温度范围内(即由于化学反应中产生的热量)被引入(即箭头520)到水热量交换器516中。预加热的水在水热量交换器516内与热量524组合，并且产生了具有在近似80摄氏度到100摄氏度的提高了的温度范围内的温度的经加热的水522(诸如对于在上面关于图1讨论的厨房184中的烹饪用途，可以是有用的)。在第三说明性示例中，引入到水热量交换器516的水包括来自燃料电池组件506的水和来自水存储514的水。燃料电池组件506在某些参数内运行以产生特定数量的预加热的水和废气504。从水存储514供应的水被调节为补充由燃料电池组件506产生的预加热的水的量，使得获得期望体积的经加热的水522。废气504中的氢的量通过调节来自氢存储508的直接流量528来补充，直到足够速率的氢被引入到催化剂系统502中，以在水热量交换器516中产生足够量的热量524以将经加热的水的体积的温度提高到期望的水平。
图6是示出了根据某些实施例的具有被配置用于加热燃料电池系统600的部件的催化剂系统602的机载燃料电池系统600的示例的图。在图6中具有相似于上面关于图4和/或图5标识的元件的名称和附图标记的元件可以以相同的方式被利用以提供图4和/或图5中描述的功能。然而，这种相似的元件不限于之前描述的配置或者功能，并且可以产生附加的或者备选的功能和/或配置，包括在本文中进一步描述的那些功能和/或配置。
氢存储608可以将氢供应到催化剂系统602(如箭头628所示)以产生热量630和/或632。催化剂系统602可以被配置为将热量630和/或632运输到燃料电池系统600的各种部件(诸如但是不限于氢存储608、和/或燃料电池组件606和/或其配件的其它子部件)。例如，燃料电池系统600(或者其部分)可能在运行、存储、和/或任何其它生命周期阶段期间经历结冰或者寒冷条件。包含水的任何部件可能由于水经历冰点以下的温度形成的冰而被损坏或者使得无法运行。利用催化剂系统602加热这种状况下的部件可以阻止燃料电池系统600或者其部分的损坏或者无法运行。例如，催化剂系统602可以在燃料电池系统600休息之前启动以便提供可以将冰融化的热量630和/或632，否则冰可能阻止燃料电池系统(或者其部件)启动。
在一些方面中，当运行在某个温度范围内时，燃料电池系统600的部件可以以最大效率运行。催化剂系统602可以提供热量630和/或632以用于将这种部件的温度调节在期望的温度范围内。例如，热量630和/或632可以被运输到部件以将温度增加到期望的范围内。备选地，热量630和/或632可以与热量驱动的制冷设备(诸如吸收式制冷机)一起利用以将温度降低到期望的范围内。
在一些方面中，燃料电池系统600可以被配置为选择性执行关于图4至图6描述的功能。例如，燃料电池系统600可以将功能开启或者关闭，以便同时和/或依次地以任何顺序执行这些功能中的任何功能。在一个说明性示例中，可以在启动模式期间利用催化剂系统602以加温燃料电池系统600的部件。可以在运行模式下利用催化剂系统602以同时净化来自燃料电池组件606的废气604并且加热水热量交换器616中的水。可以终止废气处理功能(诸如通过将过量氢引导到氢存储608中，如箭头626所示)而不终止水加热功能。附加地或者备选地，加热部件功能可以被保持和/或再启用以调整部件的温度，诸如以改进运行效率。从燃料电池组件606(如箭头620所示)和/或从水存储614(如箭头618所示)供应到水热量交换器616的水可以被选择性地调节、消除和/或建立，诸如通过使用一个或者多个阀门。从燃料电池组件606经由废气604和/或从氢存储608(如箭头628所示)供应到催化剂系统602的氢可以被选择性地调节、消除和/或建立，诸如通过使用一个或者多个阀门。还可以理解的是，虽然图6描绘了具有被配置为选择性地执行这些各种功能的单个催化剂系统的燃料电池系统600，其它布置是可能的，诸如提供两个或者多个催化剂系统602以单独地和/或集体地选择性地和/或连续地执行这些功能中的一个或者多个功能。
在实施例中，本文描述的实体中的任何实体可以部分或者整体地通过执行所公开的任何或者所有功能和操作的计算机来体现。图7是根据某些示例性实施例的计算机装置1000的图。之前描述的图中的各种参与物和元件可以使用任何合适数目的计算机装置1000和/或计算机装置1000中的任何合适数目的子系统或者部件，以便于本文描述的功能。计算机装置1000中的子系统或者部件的一些示例在之前描述的图中示出。本文所公开的子系统或者部件可以经由系统总线1010或者其它合适的连接(包括无线连接)互连。除了上面所描述的子系统，示出了诸如打印机1020、键盘1030、固定盘1040(或者包括计算机可读介质的其它存储器)、耦合到显示适配器1060的监控器1050等之类的附加子系统。外围设备和输入/输出(I/O)设备(未示出)可以通过任何数目的本领域已知手段(诸如串行端口1070)连接到计算机装置1000。例如，串行端口1070或者外部接口1080可以用于将计算机装置1000连接到诸如因特网之类的广域网、鼠标输入设备、或者扫描仪。经由系统总线1010的互连允许中央处理器1090与每个子系统通信并且控制来自系统存储器1095或者固定盘1040的指令的执行、以及子系统之间的信息交换。系统存储器1095和/或固定盘1040可以体现非瞬态计算机可读介质。
本申请中所描述的软件部件或者功能可以经由编程逻辑控制器(“PLC”)来实现，其可以使用任何合适的PLC编程语言。在其它实施例中，本申请中所描述的软件部件或者功能可以被实现为使用任何合适的计算机语言(诸如例如使用例如常规或者面向对象技术的Java、C++或者Perl)、由一个或者多个处理器执行的软件代码。软件代码可以被存储为计算机可读介质(诸如随机存取存储器(“RAM”)、只读存储器(“ROM”)、诸如硬盘驱动器或者软盘之类的磁介质、诸如CD-ROM之类的光学介质、或者DNA介质)上的一系列指令或者命令。任何这种计算机可读介质还可以驻留在单个计算装置上或者内，并且可以存在于系统或者网络内的不同计算装置上或者内。
本发明的方面可以以硬件(电路、专用逻辑等)、软件(诸如在通用计算系统或者专用机器上运行)、固件(嵌入式软件)、或者它们的任何组合中的控制逻辑的形式来实现。控制逻辑可以在信息存储介质中被存储为多个指令，该多个指令适于引导一个信息处理设备或者多于一个信息处理设备执行本发明的实施例中所公开的操作集。基于本文所提供的公开内容和教导，本领域普通技术人员将理解用于实现本发明的其它方式和/或方法。
根据某些实施例，本文所描述的一个或者多个系统的操作在图8所示的简化流程图中图示。图8示出了根据某些实施例的用于分配来自与飞机上的燃料电池系统关联的催化剂系统的热量的方法1100。在操作1110处，方法可以包括提供飞机上的燃料电池系统。例如，燃料电池系统可以被配置为接收包括来自氢存储容器的氢的氢输入，接收包括具有初始氧含量的流体的氧输入，以及转换氢输入和氧输入以便产出产物。产物可以包括：包括水的水产物、包括热能的热产物、包括具有低于初始氧含量的第二氧含量的流体的贫氧产物、包括电力的电产物、以及包括过量氢的废气产物。燃料电池系统还可以被配置为将水产物、热产物、贫氧产物和/或电产物供应到飞机的第一运行系统。在操作1120处，方法可以包括提供催化剂系统。例如，催化剂系统可以被配置为接收并且燃烧由废气产物和/或氢存储容器向其供应的氢。在操作1130处，方法可以包括经由催化剂系统中的氢的燃烧生成热量分量。在操作1140处，方法可以包括将热量分量路由到燃料电池系统、氢存储容器、和/或供应到飞机的第二运行系统的水源。在一些方面中，飞机的第二运行系统和第一运行系统是相同的。例如，燃料电池系统可以将水产物路由到飞机的运行系统，并且热量分量可以被路由为加热在去向飞机的运行系统途中的所述水产物。
其它变化在本发明的精神之内。因此，虽然本发明容许各种修改和备选构造，但是其中的某些图示出的实施例在附图中示出并且已经在上文中详细描述。然而，应该理解的是，并不旨在将本发明限制于所公开的一个或多个具体形式，而是相反地，旨在涵盖落在如所附权利要求中限定的本发明的精神和范围之内的所有修改、备选构造以及等效物。
在描述本发明的上下文中(特别在所附权利要求的上下文中)，使用的术语“一”和“一个”和“该”以及相似指示物要被解释为涵盖单数和复数两者，除非在本文中另外指示或者明显与上下文矛盾。术语“包括”、“具有”、“包含”以及“含有”要被解释为开放性术语(即意指“包括，但是不限于”)，除非另外说明。术语“连接”要被解释为部分地或者全部包含在内、附接至、或者接合在一起，即使有某物介于中间。本文中对值的范围的列举仅旨在用作对单独引用落在该范围内的每个分立值的速记方法，除非在本文中另外指示，并且每个分立值被并入到说明书中如同其在本文中被单独记载。本文所描述的所有方法可以以任何合适的顺序执行，除非在本文中另外指示或者以其它方式明显与上下文矛盾。任何和所有示例的使用，或者本文中所提供的示例性语言(例如“诸如”)，仅旨在更好地说明本发明的实施例，并且不对本发明的范围进行限制，除非另外声明。说明书中的语言均不应被解释为指示对实践本发明必不可少的任何未要求保护的元件。
在本文中描述了本发明的优选实施例，包括发明人已知的用于执行本发明的最好模式。那些优选实施例的变体可以在阅读了上文的描述后对于本领域普通技术人员来说变得显而易见。发明人预期技术人员适当地采用这种变体，并且发明人设想本发明被以不同于本文具体描述的其它方式实践。因此，本发明包括如适用法律所允许的在所附权利要求中记载的主题的所有修改和等效物。此外，上述在其所有可能的变体中的元件的任何组合被本发明所包含，除非本文中另外指示或者以其它方式明显与上下文矛盾。

Claims (20)

1.一种用于飞机的燃料电池系统，所述燃料电池系统包括：
(A)氢存储容器；
(B)燃料电池组件，被配置为：
(i)接收包括来自所述氢存储容器的氢的氢输入，
(ii)接收包括具有初始氧含量的流体的氧输入，
(iii)转换所述氢输入和所述氧输入以便产出产物，所述产物包括：
(a)包括水的水产物，
(b)包括热能的热产物，
(c)包括具有低于所述初始氧含量的第二氧含量的所述流体的贫氧产物，以及
(d)包括电力的电产物；并且
(iv)将所述水产物、所述热产物、所述贫氧产物和/或所述电产物供应到所述飞机的运行系统；以及
(C)催化剂系统，被配置为接收和燃烧从所述燃料电池组件或者所述氢存储容器中的至少一个供应到所述催化剂系统的氢。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中所述催化剂系统被配置为接收来自所述燃料电池组件的废气并且燃烧来自所述废气的氢。
3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中所述催化剂系统被配置为加热供应到所述飞机的运行系统的水。
4.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中所述催化剂系统被配置为加热与所述燃料电池组件关联的部件。
5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中所述催化剂系统被配置为选择性地：
(a)接收来自所述燃料电池组件的废气并且燃烧来自所述废气的氢；
(b)加热供应到所述飞机的运行系统的水；和/或
(c)加热与所述燃料电池组件关联的部件。
6.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中所述催化剂系统被配置为选择性地接收来自所述燃料电池组件的氢，并且被配置为选择性地接收来自所述氢存储容器的氢。
7.根据权利要求1所述的燃料电池系统，进一步包括水热量交换器，所述水热量交换器被配置为接收水、接收来自所述催化剂系统中的燃烧的热能、以及将由所述热能加热的所述水供应到所述飞机的运行系统。
8.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其中所述水热量交换器被配置为接收来自所述燃料电池组件的所述水产物的水。
9.根据权利要求7所述的燃料电池系统，进一步包括水存储容器，其中所述水热量交换器被配置为接收来自所述水存储容器的水。
10.根据权利要求9所述的燃料电池系统，其中所述水热量交换器被配置为选择性地接收来自所述燃料电池组件的所述水产物的水，并且被配置为选择性地接收来自所述水存储容器的水。
11.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中所述燃料电池组件包括：
正极；
负极；
氢引入口，被配置为将所述氢输入引导向所述正极；
氧引入口，被配置为将所述氧输入引导向所述负极；
导电路径，在所述正极和所述负极之间；
电解质，被配置为允许离子在所述正极和所述负极之间通过所述电解质移动，并且阻止电子通过所述电解质移动，从而沿着所述导电路径引导所述电子；
正极出口，被配置为排出来自所述氢输入的未被所述燃料电池组件转换成产物的氢；以及
负极出口，被配置为排出所述贫氧产物。
12.根据权利要求11所述的燃料电池系统，其中所述催化剂系统被配置为燃烧来自所述正极出口的氢。
13.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中所述催化剂系统被配置为接收并且燃烧供应到所述催化剂系统的初始量的氢，并且提供具有比所述初始量的氢更低含量的氢的经处理的废气。
14.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中所述催化剂系统的运行创建热量分量，并且其中所述热量分量被路由到热量交换器以便将热量递送到水源。
15.根据权利要求14所述的燃料电池系统，其中所述水源包括来自所述燃料电池的所述水产物。
16.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中催化燃烧器的运行创建热量分量，并且其中所述热量分量被路由到所述燃料电池组件。
17.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中催化燃烧器的运行创建热量分量，并且其中所述热量分量被路由到所述氢存储容器。
18.一种方法，包括：
(A)为飞机提供燃料电池系统，所述燃料电池系统被配置为：
(i)接收包括来自氢存储容器的氢的氢输入；
(ii)接收包括具有初始氧含量的流体的氧输入；
(iii)转换所述氢输入和所述氧输入以便产出产物，所述产物包括：
(a)包括水的水产物，
(b)包括热能的热产物，
(c)包括具有低于所述初始氧含量的第二氧含量的所述流体的贫氧产物，
(d)包括电力的电产物，以及
(e)包括过量氢的废气产物；并且
(iv)将所述水产物、所述热产物、所述贫氧产物和/或所述电产物供应到所述飞机的第一运行系统；
(B)提供催化剂系统，所述催化剂系统被配置为接收和燃烧由所述废气产物和/或所述氢存储容器供应到所述催化剂系统的氢；
(C)经由所述催化剂系统中的氢的燃烧生成热量分量；以及
(D)将所述热量分量路由到所述燃料电池系统、所述氢存储容器、和/或水源，所述水源被供应到所述飞机的第二运行系统。
19.根据权利要求18所述的方法，所述飞机的所述第二运行系统包括所述飞机的所述第一运行系统。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述水源包括来自所述燃料电池系统的所述水产物。
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