KR20150020162A - 발화 및／또는 폭발 방지를 위한 연료 전지 디바이스들 - Google Patents

발화 및／또는 폭발 방지를 위한 연료 전지 디바이스들 Download PDF

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KR20150020162A
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야닉 브루노
크리스토프 끌라리스
넬리 지루
뱅상 모린
올리비에 반드루
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조디악 에어로테크닉스
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Abstract

적어도 하나의 연료 전지 시스템, 연료 탱크에 커플링된 적어도 하나의 건조기, 화물 베이에 커플링된 제1 배출구 포트, 및 건조기에 커플링된 제2 배출구 포트를 가지는 적어도 하나의 ODA 유동 선택기 밸브, 그리고 제어기를 가지는 연료 전지/불활성화 시스템이 개시된다. 연료 전지/불활성화 시스템은 연료 전지 시스템으로부터 출력된 ODA의 양을 검출하고, 신호를 ODA 유동 선택기 밸브로 전송하여, ODA 출력 양이 화물 베이 및 연료 탱크에 공급하기에 충분하다는 것을 제어기가 결정할 때 양 배출구 포트를 개방하도록, 또는 ODA 출력의 양이 화물 베이 및 연료 탱크에 공급하기에 불충분하다는 것을 제어기가 결정할 때 2개의 배출구 포트 중 하나를 폐쇄하도록, ODA 유동 선택기 밸브로 지시한다.

Description

발화 및／또는 폭발 방지를 위한 연료 전지 디바이스들{FUEL CELL DEVICES FOR FIRE AND／OR EXPLOSION PREVENTION}
관련 출원의 상호 참조
본원은 2012년 3월 19일자로 출원된 "불활성화 시스템을 위한 연료 전지 아키텍처"라는 명칭의 미국 가출원 제61/612,493호('493 출원)와 관련되고 그로부터 우선권의 이익 향유를 주장한다. 여기에서, '493 출원은 그 전체가 참조로서 포함된다.
본원 발명의 실시예는 일반적으로, 항공기 탱크 및 화물 베이(bay) 및 지역적인 주변 용례에서의 발화 또는 폭발을 방지하기 위한 불활성화(inerting) 시스템을 위해서 연료 전지 시스템 부산물이 이용되는, 항공기 운반체 분야에 관한 것이다.
항공기의 많은 수의 온-보드 구성요소는 그들의 활성화를 위한 전력을 필요로 한다. 이러한 구성요소 중 많은 구성요소가 항공기 작동을 위해서 실제로 필요한 전기적 구성요소로부터 분리되어 있다(즉, 항법 시스템, 연료 게이지, 비행 제어, 및 수압 시스템). 예를 들어, 항공기는 또한 기내식(catering) 장비, 가열/냉각 시스템, 화장실, 파워 시트, 물 히터, 날개(wing) 히터, 연료 가열기, 및 파워를 또한 필요로 하는 다른 구성요소를 가진다. 외부 파워를 필요로 할 수 있는 특정 구성요소는, 쓰레기 압축기(조리실 및/또는 화장실 내), 오븐 및 가열 구성요소(예를 들어, 스팀 오븐, 컨벡션 오븐, 빵 가열기), 선택적인 식기 세척기, 냉동기, 냉장고, 커피 및 에스프레소 제조기, (차를 위한) 물 가열기, 공기 냉각기 및 냉각된 격실, 조리실 폐기물 폐기, 가열된 또는 냉각된 바아(bar) 카트/트롤리, 표면 청소, 지역 히터, 캐빈 환기, 독립적인 환기, 지역 또는 스폿 조명(예를 들어, 캐빈 조명 및/또는 승객 좌석용 독서등), 물 공급, 동결 방지를 위한 물 라인 가열, 승객 전자제품용 충전 스테이션, 전기 소켓, 진공 발생기, 진공 화장실 조립체, 그레이(grey) 물 인터페이스 밸브, 파워 시트(예를 들어, 특히 비지니스 또는 1등석 좌석), 승객 오락 유닛, 비상등, 얼음 보호를 위한 날개 히터, 연료 가열기, 및 그 조합을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 이러한 구성요소는 승객의 안락함 및 만족감에 있어서 중요하고, 많은 구성요소는 절대적으로 필수적인 것이다.
부가적으로, 항공기 운반체 및 항공기는 또한, 항공기 제조자들이 폭발 위험을 크게 줄이기 위해서 연료 탱크 내의 인화성을 최소화하도록 요구하는, 2008년의 FAA 규정(FAR 25.981)에 따른 연료 탱크 불활성화 시스템을 전형적으로 구비한다. 배경으로서, 연료 탱크 내의 온난한(warm) 연료 증기 및 공기의 조합은 낮은 에너지 스파크에 의해서 점화될 수 있고, 항공기 추락의 원인이 되는 것으로 알려져 있다. 불활성화 시스템은 연료 탱크 내부의 공기의 산소 레벨을 낮춘다. 불활성화 시스템은, 개별적인 구성요소(즉, 산소, 질소, 등)로 농축된 스트림들로 공기를 분리하는 공기 분리 모듈에 의해서, 질소 과농(enriched) 공기와 같은 불활성 가스를 생성한다. 이러한 불활성화 시스템은 전형적으로 온보드 불활성 가스 발생 시스템("OBIGGS") 또는 연료 탱크 불활성화 시스템("FTIS")으로 지칭된다.
ASM은 전형적으로 제한된 수명의 폴리머-계 구성요소를 포함한다. 예를 들어, 재료 시효(aging)로 인해서, 폴리머-계 구성요소는 일반적으로 약 25,000-30,000 시간 마다 교체된다. 또한, 오염으로부터 ASM을 보호하기 위해서, 입자 및 오존 필터가 ASM의 상류에 설치되며, 그러한 필터는 전형적으로 약 5,000-10,000 시간 마다 교체된다. 이러한 일상적인 ASM 및 필터 교체는 불활성화 시스템의 유지보수와 연관된 상당한 비용을 발생시킨다.
또한, OBIGGS 상류의 구성요소의 고장(예를 들어, 부정확한 유지보수 동작에 의해서 발생된 엔진 고장 또는 파이핑 오염)에 의해서 유발되는 부가적인 예상치 못한 오염은 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있고, 최종적으로, 불활성화 시스템 내의 구성요소의 예상 수명에 부정적인 영향을 미칠 수 있을 것이다.
많은 경우에, 불활성화 시스템으로 불활성 가스를 공급하는 것은, 전형적으로, 엔진 연소실로부터 출력된 고온 가압 공기[블리드(bleed) 공기] 또는 캐빈 공기로부터 추출된다. 양자의 경우에, 탱크 내로의 불활성 가스의 분배 및 OBIGGS의 최적의 성능을 보장하기 위해서, 유입 공기의 압력 및 온도가 컨디셔닝되어야 한다. 엔진 압축기(즉, 블리드 공기 유입구)에 의해서 펌핑될 때, 유입구 공기 소비는 엔진 효율을 저하시키고, 그에 의해서 연료 소비를 증가시킨다. 전용 전기 압축기(즉, 캐빈 공기 유입구)에 의해서 펌핑될 때, 이러한 유입구 공기 소비는 또한, 전기 압축기에 대한 파워 수요를 증가시키는 것에 의해서, 파워 소비를 증가시킨다. 이러한 설명된 시스템은 또한 엔진으로부터 직접적으로 또는 간접적으로 파워가 전달될 것을 필요로 하고, 이는 또한 가외의 연료 소비로 전환된다. 따라서, 개선된 불활성화 시스템이 요구되고 있다.
그에 따라, 본원 발명자는, 온-보드 구성요소를 작동시키기 위한 전력을 생성하기 위한, 그리고 온-보드 항공기 이용을 위한 부가적인 연료 탱크 불활성화 시스템 옵션(option)을 위해서, 전력 발생의 부산물, 특히 산소 고갈된 공기("ODA")을 유리하게 이용하기 위한 새로운 방식을 탐색하였다.
연료 전지의 비교적 새로운 기술은, 기존의 항공기 기내(aboard)의 에너지 공급원을 보충하기 위한 유망한 세정기(cleaner) 및 방음장치(quieter) 수단을 제공한다. 연료 전지는 전력에 더하여 몇몇 출력을 가지며, 이러한 다른 출력은 종종 이용되지 않고 있다. 연료 전지 시스템은 압축 수소의 연료 공급원을 공기 중의 산소와 결합시켜, 주 생성물로서 전기적 및 열적 파워를 생성한다. 물 및 ODA가 부산물로서 생성되고, 이는 현재의 항공기 파워 발생 프로세스로부터의 CO2 방출물 보다 훨씬 덜 유해하다.
본 특허에서 사용된 "발명", "상기 발명", "이러한 발명" 및 "본원 발명"이라는 용어는 이러한 특허 및 이하의 특허 청구항의 청구 대상의 전부를 넓게 지칭하기 위한 것이다. 이러한 용어를 포함하는 설명은 여기에서 개시된 청구 대상을 제한하지 않는 것으로 또는 이하의 특허 청구항의 의미 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해하여야 할 것이다. 이러한 특허에 의해서 커버되는 발명의 실시예는, 이러한 요약이 아니라, 이하의 청구항에 의해서 규정된다. 이러한 요약은 발명의 여러 가지 양태에 대한 높은-레벨의 개관이며, 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용이라는 항목에서 추가로 설명되는 개념의 일부를 소개한다. 이러한 요약은 청구된 청구 대상의 중요한 또는 본질적인 특징을 식별하기 위한 것이 아니고, 또한 청구된 청구 대상의 범위를 결정하기 위한 격리에서 이용하기 위한 것도 아니다. 청구 대상은 본 특허의 전체 명세서의 적절한 부분, 임의의 또는 모든 도면 및 각각의 청구항을 참조하여 이해하여야 할 것이다.
발명의 여러 가지 실시예는, 연료 탱크 피드(feed) 라인 및 불활성화 시스템 피드 라인을 포함하는 적어도 하나의 연료 전지 시스템, 가스 유입구 포트 및 NEA 배출구 포트를 포함하는 적어도 하나의 불활성화 시스템, 적어도 하나의 연료 전지 시스템의 불활성화 시스템 피드 라인에 커플링된 제1 유입구 포트, 제2 가스 공급원에 커플링된 제2 유입구 포트, 및 적어도 하나의 불활성화 시스템의 가스 유입구 포트에 커플링된 배출구 포트를 포함하는 적어도 하나의 불활성화 시스템 유동 선택기 밸브, 적어도 하나의 연료 전지 시스템의 연료 탱크 피드 라인에 커플링된 제1 유입구 포트, 적어도 하나의 불활성화 시스템의 NEA 배출구 포트에 커플링된 제2 유입구 포트, 및 연료 탱크에 커플링된 배출구 포트를 포함하는 적어도 하나의 연료 탱크 유동 선택기 밸브, 제어기, 그리고 제어기, 적어도 하나의 불활성화 시스템 유동 선택기 밸브 및 적어도 하나의 연료 탱크 유동 선택기 밸브와 통신하는 하나 이상의 프로세서를 포함하는 연료 전지/불활성화 시스템에 관한 것이다.
여러 실시예에서, 연료 전지/불활성화 시스템은 적어도 하나의 연료 전지 시스템의 ODA 배출구 포트에 커플링된 유입구 포트, 화물 베이에 커플링된 제1 배출구 포트, 및 불활성화 시스템 피드 라인 및 연료 탱크 피드 라인에 커플링된 제2 배출구 포트를 포함하는 적어도 하나의 ODA 유동 선택기 밸브를 더 포함한다. 적어도 하나의 건조기가 적어도 하나의 ODA 유동 선택기 밸브의 제2 배출구 포트에 커플링될 수 있을 것이다. 제2 가스 공급원이 적어도 하나의 공기 준비 시스템을 포함할 수 있을 것이다.
특정 실시예에 따라서, 연료 전지/불활성화 시스템은 ODA 배출구 포트를 포함하는 적어도 하나의 연료 전지 시스템, 연료 탱크에 커플링된 적어도 하나의 건조기, 적어도 하나의 연료 전지 시스템의 ODA 배출구 포트에 커플링된 유입구 포트, 화물 베이에 커플링된 제1 배출구 포트, 및 적어도 하나의 건조기에 커플링된 제2 배출구 포트를 포함하는 적어도 하나의 ODA 유동 선택기 밸브, 제어기, 그리고 제어기와 통신하는 하나 이상의 프로세서를 포함한다. 적어도 하나의 냉각기가 적어도 하나의 건조기의 상류에 위치될 수 있고 적어도 하나의 ODA 유동 선택기 밸브의 제2 배출구 포트에 커플링될 수 있을 것이다.
일부 실시예에서, 연료 전지/불활성화 시스템은 공기 공급원에 커플링된 제1 유입구 포트 및 보충적인 산소 공급원에 커플링된 제2 유입구 포트를 포함하는 적어도 하나의 산소 공급원 유동 선택기 밸브를 더 포함한다. 특정 실시예에서, 적어도 하나의 불활성화 시스템의 OEA 배출구 포트가 공기 공급원에 커플링될 수 있을 것이다.
또한, 연료 전지/불활성화 시스템은 적어도 하나의 산소 공급원 유동 선택기 밸브의 제1 유입구 포트에 커플링된 적어도 하나의 압축기를 더 포함할 수 있을 것이다. 적어도 하나의 연료 전지 시스템의 전력 출력이 적어도 하나의 압축기에 연결될 수 있을 것이다.
특정 실시예에 따라서, 연료 전지/불활성화 시스템은, 적어도 하나의 불활성화 시스템을 우회하도록, ODA를 적어도 하나의 불활성화 시스템으로 공급하도록, 또는 연료 탱크에 대한 질량 유동을 증가시키도록, 제어기에 지시하는 신호를 수신하고, 신호를 적어도 하나의 불활성화 시스템 유동 선택기 밸브로 전송하여, (i) 적어도 하나의 불활성화 시스템을 우회하도록 제어기로 지시되었을 때, 양 유입구 포트를 폐쇄하는 것, (ii) ODA를 적어도 하나의 불활성화 시스템으로 공급하도록 제어기로 지시되었을 때, 제2 가스 공급원에 커플링된 제2 유입구 포트를 폐쇄하는 것, 또는 (iii) 연료 탱크에 대한 질량 유동을 증가시키도록 제어기로 지시되었을 때, 적어도 하나의 연료 전지 시스템의 불활성화 시스템 피드 라인에 커플링된 제1 유입구 포트를 폐쇄하는 것, 중 적어도 하나를 실시하도록 적어도 하나의 불활성화 시스템 유동 선택기 밸브에 지시하고, 적어도 하나의 연료 탱크 유동 선택기 밸브로 신호를 전송하여, (i) 적어도 하나의 불활성화 시스템을 우회하도록 제어기로 지시되었을 때, 적어도 하나의 불활성화 시스템의 NEA 배출구 포트에 커플링된 제2 유입구 포트를 폐쇄하는 것, (ii) ODA를 적어도 하나의 불활성화 시스템으로 공급하도록 제어기로 지시되었을 때, 적어도 하나의 연료 전지 시스템의 연료 탱크 피드 라인에 커플링된 제1 유입구 포트를 폐쇄하는 것, 또는 (iii) 연료 탱크에 대한 질량 유동을 증가시키도록 제어기로 지시되었을 때, 양 유입구 포트를 개방하는 것, 중 적어도 하나를 실시하도록 적어도 하나의 연료 탱크 유동 선택기 밸브에 지시한다.
특정 실시예에 따라서, 연료 전지/불활성화 시스템은 적어도 하나의 연료 전지 시스템으로부터 출력된 ODA의 양을 검출할 수 있고, 신호를 적어도 하나의 ODA 유동 선택기 밸브로 전송하여, ODA 출력의 양이 화물 베이 및 연료 탱크에 공급하기에 충분하다는 것을 제어기가 결정할 때 양 배출구 포트를 개방하도록, 또는 ODA 출력의 양이 화물 베이 및 연료 탱크에 공급하기에 불충분하다는 것을 제어기가 결정할 때 2개의 배출구 포트 중 하나를 폐쇄하도록, 적어도 하나의 ODA 유동 선택기 밸브에 지시할 수 있을 것이다.
연료 전지/불활성화 시스템은 또한 적어도 하나의 연료 전지 시스템으로부터 출력된 ODA의 온도, 압력 및 산소 함량 중 적어도 하나, 또는 적어도 하나의 불활성화 시스템으로부터 출력된 NEA의 온도, 압력 및 산소 함량 중 적어도 하나를 검출할 수 있을 것이고, 적어도 하나의 연료 전지 시스템 및/또는 적어도 하나의 불활성화 시스템이 최적으로 동작하지 않는다는 것을 제어기가 결정할 때, 적어도 하나의 연료 전지 시스템으로 진입하는 공기 공급의 컨디션을 조정하도록 적어도 하나의 압축기로 신호를 전송할 수 있을 것이다.
연료 전지/불활성화 시스템은 또한, 적어도 하나의 연료 전지 시스템 및/또는 적어도 하나의 불활성화 시스템이 최적으로 동작하지 않는다는 것을 제어기가 결정할 때, 공기 공급과 혼합되는 보충적인 산소의 양을 조정하기 위해서 양 유입구 포트를 개방하도록 적어도 하나의 산소 공급원 유동 선택기 밸브로 지시하는 신호를 적어도 하나의 산소 공급원 유동 선택기 밸브로 전송할 수 있을 것이다.
명세서는 이하의 첨부 도면을 참조하고, 첨부 도면에서는, 상이한 도면 내에서 유사한 참조 번호를 이용하는 것이 유사한 또는 비슷한 구성요소를 설명하기 위한 것이다.
도 1은, 전력을 생성하기 위해서 필요한 재료(O2 및 H2) 및 부가적인 항공기 구성요소에 의해서 재사용될 수 있는 출력 요소(H2O, 산소-고갈된 공기, 및 열)를 보여주는, 연료 전지 시스템을 위해서 이용될 수 있는 입력 요소의 개략적인 예이다.
도 2는 연료 탱크 및 화물 베이를 위한 불활성화 시스템을 도시한 선도이다.
도 3은 연료 탱크 시스템을 위한 불활성화 시스템을 도시한 선도이다.
도 4는 불활성화 시스템의 기본적인 구성요소를 도시한 선도이다.
도 5는, 본원 발명의 특정 실시예에 따른, 단독형(stand-alone) 불활성화 시스템으로서 동작하는 연료 전지 시스템과 함께 연료 전지/불활성화 시스템을 도시한 선도이다.
도 6은, 본원 발명의 특정 실시예에 따른, 연료 전지 시스템으로부터 출력된 ODA가 필요에 따라서 다양한 위치로 루트 연결될(routed) 수 있도록 커플링된 연료 전지 시스템 및 불활성화 시스템과 함께 연료 전지/불활성화 시스템을 도시한 선도이다.
도 7은, 본원 발명의 특정 실시예에 따른, 연료 전지/불활성화 시스템을 위한 제어 방법을 도시한 단순화된 흐름도로서, 연료 전지 시스템이 단독형 불활성화 시스템으로서 동작하는 것을 도시한, 흐름도이다.
도 8은, 본원 발명의 특정 실시예에 따른, 연료 전지/불활성화 시스템을 위한 제어 방법을 도시한 단순화된 흐름도로서, 연료 전지 시스템이 ODA 출력을 불활성화 시스템으로 제공하는, 흐름도이다.
도 9는, 본원 발명의 특정 실시예에 따른, 연료 전지/불활성화 시스템을 위한 제어 방법을 도시한 단순화된 흐름도로서, 연료 전지 시스템이 연료 탱크에 대한 불활성 가스의 질량 유동에 대한 부스터(booster)를 제공하는, 흐름도이다.
도 10은 도 6의 연료 전지/불활성화 시스템을 위한 컴퓨터 시스템 장치의 선도이다.
본원 발명의 실시예의 청구 대상은 법정 요건을 충족시키기 위한 구체성을 가지고 여기에서 설명되나, 이러한 설명은 청구항의 범위를 반드시 제한하도록 의도된 것이 아니다. 청구된 청구 대상은 다양한 방식으로 실현될 수 있을 것이고, 상이한 요소 또는 단계를 포함할 수 있을 것이고, 다른 기존의 또는 미래의 기술과 함께 이용될 수 있을 것이다. 이러한 설명은, 개별적인 단계 또는 요소의 배열의 순서가 명시적으로 설명된 경우를 제외하고, 여러 단계들 또는 요소들 사이의 임의의 특별한 순서 또는 배열을 암시하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
연료 전지 시스템에 의해서 파워가 공급되고 및/또는 불활성화 시스템에 대한 입력(input)으로서 연료 전지 시스템의 부산물을 통합하는 불활성화 시스템을 제공하기 위한 시스템 및 프로세스가 여기에서 설명된다. 항공기들에서의 이용에 대해서 불활성화 시스템을 설명하였지만, 불활성화 시스템은 그러한 것으로 제한되지 않고, 버스, 기차, 또는 화물 베이와 같이, 인화가능 증기 점화의 위험을 가지는 연료 탱크 또는 다른 구성요소를 구비하는 다른 운송 형태에서 이용될 수 있을 것이다. 여기에서 논의되는 불활성화 시스템은 또한 임의의 다른 적합한 분위기에서 이용될 수 있을 것이다. 적절한 연료 전지 시스템에 의해서 파워 공급될 때 및/또는 적절한 연료 전지 시스템으로부터의 다른 부산물과 함께 이용될 때, 불활성화 시스템의 동작이 운반체의(또는 주위 분위기의) 전기적 파워 시스템과 독립적으로(또는 덜 의존적으로) 이루어질 수 있다.
연료 전지 시스템(10)은, 수소 또는 다른 연료 공급원 및 산소 과농 가스(예를 들어, 공기)를 포함하는 화학 반응으로부터의 화학 에너지를 유용한 전기 에너지로 변환하는 디바이스이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 수소 또는 다른 연료 공급원이 연료 전지 시스템(10) 내에서 산소와 결합하여, 전기 에너지(파워)를 생성한다. 생성된 전기 에너지와 함께, 연료 전지 시스템(10)은 물, 열적 파워(열), 및 ODA를 부산물로서 생성한다. 빈번하게, 물, 열, 및 ODA 부산물이 사용되지 않고 그에 따라 폐기물이 된다.
일부 실시예에서, ODA가 음식물(예를 들어, 과일, 야채, 등) 산화 보호를 위해서 이용될 수 있을 것이고 및/또는 항공기 또는 운반체가 지면에 있을 때 및/또는 정지중일 때 항공기 또는 운반체의 타이어를 팽창시키거나 압력 인가하기 위해서 이용될 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 열적 파워가 멤브레인 절연, 항공기 또는 운반체의 가열, 및/또는 하나 이상의 연료 탱크(40) 내에 저장된 연료의 가열을 위해서 이용될 수 있을 것이다. 여기에서 개시된 바와 같이, 전기 에너지 및 ODA의 적어도 일부 또는 전부를 이용하여, 항공기에서 이용되는 불활성화 시스템과 같지만 이에 제한되지 않는 불활성화 시스템(12)으로 공급(supply) 또는 파워를 공급(power)할 수 있을 것이다.
양성자 교환 멤브레인 연료 전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cell("PEMFC")), 고체 산화물 연료 전지(Solid Oxide Fuel Cell("SOFC")), 용융 카보네이트 연료 전지(Molten Carbonate Fuel Cell("MCFC")), 다이렉트 메탄올 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell("DMFC")), 알칼라인 연료 전지(Alkaline Fuel Cell("AFC")), 또는 인산 연료 전지(Phosphoric Acid Fuel Cell("PAFC"))를 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적절한 연료 전지 시스템이 이용될 수 있을 것이다. 하이브리드 솔루션을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 임의의 다른 기존의 또는 미래의 연료 전지 시스템 기술이 또한 이용될 수 있을 것이다.
불활성화 시스템(12)은 전형적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 연료 탱크(40) 및 화물 베이(38)를 불활성화하기 위해서 이용된다. 일부 경우에서, 불활성화 시스템(12)은 전체 연료 탱크(40) 시스템을 불활성화하기 위해서 이용되고, 도 3에 도시된 바와 같이, 전체 연료 탱크 시스템은 중심 날개 탱크, 좌측 날개 탱크, 우측 날개 탱크, 환기 탱크, 공급 탱크, 후(aft) 탱크, 및/또는 임의의 다른 연료 탱크 위치를 포함할 수 있을 것이다.
일반적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 불활성화 시스템(12)은 적어도 하나의 공기 준비 시스템(24), 적어도 하나의 공기 분리 모듈("ASM")(14), 및 제어기(36)를 포함한다. 특정 실시예에서, 도 6에 도시된 바와 같이, ASM(14)을 떠나는 불활성 가스의 산소 함량을 모니터링하기 위한 산소 분석기(52)가 또한 포함된다.
특정 실시예에서, 엔진 연소실로부터 출력된 고온 가압 공기(블리드 공기)를 적절한 온도 및 압력으로 컨디셔닝하기 위해서, 공기 준비 시스템(24)이 포함된다. 예를 들어, 공기 준비 시스템(24)으로 진입하는 블리드 공기가 450 ℉까지일 수 있을 것이다. 공기 준비 시스템(24) 내의 열 교환기는 블리드 공기를 불활성화 시스템(12) 내로의 도입을 위해서 수용가능한 범위까지 냉각시킨다. 예를 들어, 적합한 온도가 160℉-190℉ 범위일 수 있을 것이나; 당업자는, 불활성화 시스템(12)과 양립가능한 임의의 적합한 온도가 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
ASM(14)은 불활성 가스 스트림(즉, 공기)을 질소 과농 공기("NEA") 스트림 및 산소 과농 공기("OEA") 스트림으로 분리한다. 특정 실시예에서, ASM(14)은 3개의 포트 - 가스 유입구 포트, NEA 배출구 포트, 및 OEA 배출구 포트 - 를 가지는 압력 격납 캐니스터 내에 수용된 반(semi)-투과성 중공형 섬유 멤브레인 번들이다.
특정 실시예에서, 도 5-6에 도시된 바와 같이, 불활성화 시스템(12)으로 연료 전지 시스템(10)의 동작을 관리하기 위한 연료 전지/불활성화 시스템(20)이 포함될 수 있을 것이다. 연료 전지/불활성화 시스템(20)은 적어도 하나의 연료 전지 시스템(10), 적어도 하나의 불활성화 시스템(12), 적어도 하나의 압축기(22), 적어도 하나의 공기 준비 시스템(24), 적어도 하나의 건조기(26), 적어도 4개의 선택기 밸브(28, 30, 32, 34), 및 제어기(36)를 포함할 수 있을 것이다.
전술한 바와 같이, 수소 및 산소가 유입구 포트를 통해서 연료 전지 시스템(10)으로 진입하고, ODA가 ODA 배출구 포트를 통해서 연료 전지 시스템(10)을 빠져나간다. 이러한 실시예에서, 연료 전지 시스템(10)에 의해서 생성된 ODA가 불활성 가스로서 이용되기에 충분히 낮은 산소 함량을 가지나, 또한 수분 및 수증기를 포함한다. 습성(wet) ODA를 연료 탱크(40) 내로 직접적으로 주입하는 것은 재앙 수준의 이벤트를 초래할 수 있기 때문에, 연료 탱크(40) 내로의 직접적인 도입 및/또는 불활성화 시스템(12) 내로의 직접적인 도입에 앞서서 ODA를 건조하기 위해서, 건조기(26) 또는, 필터, 응축기, 열 교환기, 등과 같은 다른 장비의 피스를 단독으로 또는 조합하여 이용할 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 기존 불활성화 시스템(12) 파이프 네트워크가 연료 전지 시스템(10)으로부터 연료 탱크(40) 및/또는 불활성화 시스템(12)으로 ODA을 운송하도록 개장될 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 새로운 파이프 네트워크가 연료 전지 시스템(10)으로부터 연료 탱크(40) 및/또는 불활성화 시스템(12)으로 ODA을 운송하도록 구축될 수 있을 것이다.
연료 탱크(40)와 대조적으로, 습성 ODA 내의 수분이 화물 베이(38) 발화 및/또는 폭발에 대해서 유리하기 때문에, ODA을 화물 베이(38) 내로 도입하기에 앞서서 건조기(26) 또는 수분 및/또는 수증기를 제거하기 위한 다른 디바이스를 통해서 ODA를 통과시킬 필요가 없다. 통상적으로 화물 베이(38)가 할론으로 보호되기 때문에, ODA를 연료 전지 시스템(10)으로부터 화물 베이(38)로 운송하기 위한 기존의 파이핑 네트워크가 존재하지 않을 수 있을 것이다. 그에 따라, 특정 실시예들에서, ODA을 연료 전지 시스템(10)으로부터 화물 베이(38)로 운송하기 위해서, 새로운 파이프 네트워크가 구축될 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, NEA를 불활성화 시스템(12)으로부터 화물 베이(38)로 또한 운송하기 위해서 부가적인 파이핑이 파이핑 네트워크에 부가될 수 있을 것이다.
ODA가 연료 탱크(40) 및/또는 화물 베이(38)에 도달하면, 노즐 및/또는 임의의 다른 적합한 분배 기술을 이용하여 불활성화 가스가 화물 베이(38) 내로 분사되거나 연료 탱크(40) 내의 증기 상 또는 액체 상 내로 주입될 수 있다.
적어도 하나의 ODA 유동 선택기 밸브(28)가 연료 전지 시스템(10)의 ODA 배출구 포트에 커플링된다. ODA 유동 선택기 밸브(28)는 화물 베이(38)와 연료 탱크(40)/불활성화 시스템(12) 사이의 ODA 분배를 제어한다. ODA 유동 선택기 밸브(28)의 제1 배출구 포트는 화물 베이(38)에 커플링되고, ODA 유동 선택기 밸브(28)의 제2 배출구 포트는 연료 탱크 피드 라인(42) 및/또는 불활성화 시스템 피드 라인(44)으로 커플링된다. ODA 유동 선택기 밸브(28)는 (1) 양 유입구 포트를 개방하여, ODA가 모든 위치로 유동하게 허용하도록, (2) 양 배출구 포트를 폐쇄하여(또는 유입구 포트를 폐쇄하여), ODA가 ODA 유동 선택기 밸브(28)를 통과하지 않게 하도록, 또는 (3) 2개의 배출구 포트 중 하나를 선택적으로 폐쇄하도록 구성될 수 있을 것이다.
건조기(26)가 ODA 유동 선택기 밸브(28)의 제2 배출구 포트에 커플링되어서, 연료 탱크 피드 라인(42) 및/또는 불활성화 시스템 피드 라인(44)이 ODA 유동 선택기 밸브(28)의 제2 배출구 포트에 커플링되는 위치의 상류의 ODA로부터 수분 및 수증기를 제거하고, 그에 따라 양 경로로부터 연료 탱크(40) 내로 진입하는 ODA가 연료 탱크(40) 내로의 도입을 위해 충분한 건성이 된다. 이어서, 연료 탱크 피드 라인(42)이 연료 탱크 유동 선택기 밸브(32)의 제1 유입구 포트에 커플링된다.
적어도 하나의 불활성화 시스템 유동 선택기 밸브(30)가, 불활성화 시스템 피드 라인(44)에 커플링된 제1 유입구 포트를 포함하고, 또한 공기 준비 시스템(24)의 배출구 포트와 같은, 제2 가스 공급원에 커플링된 제2 유입구 포트를 포함한다. 그에 따라, 불활성화 시스템 유동 선택기 밸브(30)는 불활성화 시스템(12)으로 도입되는 가스의 공급원을 제어한다. 불활성화 시스템 유동 선택기 밸브(30)는, (1) 양 유입구 포트를 개방하여, 건성(dry) ODA 및 컨디셔닝된 공기 양자 모두가 불활성화 시스템(12)으로 진입하게 허용하도록, (2) 양 유입구 포트를 폐쇄(또는 배출구 포트를 폐쇄)하여, 가스가 불활성화 시스템(12)으로 진입하지 않게 하도록, 또는 (3) 제1 유입구 포트 또는 제2 유입구 포트를 선택적으로 폐쇄하여, 가스의 2개의 공급원 중 단지 하나가 불활성화 시스템(12)으로 진입하게 허용하도록 구성될 수 있을 것이다.
또한, 적어도 하나의 연료 탱크 유동 선택기 밸브(32)는 불활성화 시스템(12)의 배출구 포트에 커플링된 제2 유입구 포트를 포함한다. 그에 따라, 연료 탱크 유동 선택기 밸브(32)는 연료 탱크(40)로 도입되는 가스의 공급원을 제어한다. 연료 탱크 유동 선택기 밸브(32)는, (1) 양 유입구 포트를 개방하여, 건성 ODA 및 NEA 양자 모두가 연료 탱크(40)로 진입하게 허용하도록, (2) 양 유입구 포트를 폐쇄(또는 배출구 포트를 폐쇄)하여, 가스가 연료 탱크(40)로 진입하지 않게 하도록, 또는 (3) 제1 유입구 포트 또는 제2 유입구 포트를 선택적으로 폐쇄하여, 가스의 2개의 공급원 중 단지 하나가 연료 탱크(40)로 진입하게 허용하도록 구성될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같이, 부산물로서 불활성화 시스템(12)을 빠져나가는 OEA가 항공기로부터 배출된다. 그러나, 특정 실시예에서, OEA가 연료 전지 시스템(10)으로의 산소 입력으로서 재활용될 수 있을 것이다.
예를 들어, 전술한 바와 같이, 수소 및 산소가 유입구 포트를 통해서 연료 전지 시스템(10)으로 유동한다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 산소 공급원 유동 선택기 밸브(34)가 연료 전지 시스템(10)에 대한 산소 유입구 포트의 상류에 위치된다.
캐빈 공기, 블리드 공기, 및/또는 다른 공기 공급원(가압된 및/또는 비가압된)이 산소 공급원 유동 선택기 밸브(34)의 제1 유입구 포트를 통해서 도입된다. 압축기(22)가 연료 전지 시스템(10)의 성능 최적화에 필요한 바에 따라서 연료 전지 시스템(10)으로 입력되는 산소의 압력을 컨디셔닝하기 위해서 제1 유입구 포트의 상류에 위치될 수 있을 것이다.
연료 전지 시스템(10) 내로의 공기의 부가적인 공급원을 제공하기 위해서, 불활성화 시스템(12)으로부터의 OEA 배출구 포트가 압축기(22) 내로 피딩하는 공기 라인에 커플링될 수 있을 것이다. 연료 전지 시스템(10)을 피딩하기 위해서 OEA(21% O2 보다 큰 산소 함량을 가진다)를 이용하는 것에 의해서, 보다 높은 산소 함량이 연료 전지 효율 향상을 위해서 이용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 연료 전지 시스템(10)의 동작 설정점을 최적화하기 위해서, 제어기(36)가 적어도 하나의 온도 센서(48), 적어도 하나의 압력 센서(50), 및/또는 적어도 하나의 산소 분석기(52)에 의해서 제공된 정보를 분석할 수 있을 것이고, 그러한 센서(48, 50 및/또는 52)는 화물 베이(38) 및/또는 연료 탱크(40)에 대한 유입구에 근접하여 위치될 수 있을 것이다.
특정 실시예에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 하나의 산소 분석기(52)가 ODA 유동 선택기 밸브(28)의 제1 배출구 포트를 빠져나가는 라인 상에 위치될 수 있을 것이고, 제2 산소 분석기(52)가 연료 탱크 유동 선택기 밸브(32)의 배출구 포트를 빠져나가는 라인 상에 위치될 수 있을 것이다. 이러한 배열에서, 각각의 이러한 위치로 진입하는 불활성화 가스(NEA 및/또는 ODA)의 산소 함량을 측정하도록 산소 분석기(52)가 구성된다.
다른 실시예에서, 제1 산소 분석기(52)가 ODA 유동 선택기 밸브(28)의 제1 배출구 포트를 빠져나가는 라인에 커플링된 입력을 가질 수 있을 것이고, 제2 산소 분석기(52)가 연료 탱크 유동 선택기 밸브(32)(연료 탱크 피드 라인(42))의 제1 유입구 포트를 피딩하는 라인에 커플링된 입력을 가질 수 있을 것이며, 제3 산소 분석기(52)가 연료 탱크 유동 선택기 밸브(32)의 제2 유입구 포트를 피딩하는 라인에 커플링된 입력을 가질 수 있을 것이다. 대안적으로, 제1 산소 분석기(52)가 ODA 유동 선택기 밸브(28)의 제1 배출구 포트를 빠져나가는 라인에 커플링된 입력을 가질 수 있을 것이고, 제2 산소 분석기(52)가 연료 탱크 유동 선택기 밸브(32)에 대한 2개의 유입구 포트를 피딩하는 라인에 커플링된 적어도 2개의 입력을 가질 수 있을 것이다. 또 다른 실시예에서, 제1 산소 분석기(52)는 ODA 유동 선택기 밸브(28)의 제1 배출구 포트를 빠져나가는 라인에 커플링된 제1 입력 및 연료 탱크 유동 선택기 밸브(32)(연료 탱크 피드 라인(42))의 제1 유입구 포트를 피딩하는 라인에 커플링된 제2 입력을 포함할 수 있을 것이고, 제2 산소 분석기(52)는 연료 탱크 유동 선택기 밸브(32)의 제2 유입구 포트를 피딩하는 라인에 커플링된 입력을 가질 수 있을 것이다. 또 다른 실시예에서, 하나의 산소 분석기(52)가 유동 선택기 밸브(28)의 유입구 포트를 피딩하는 라인에 커플링된 입력을 가질 수 있을 것이고, 제2 산소 분석기(52)가 연료 탱크 유동 선택기 밸브(32)의 제2 유입구 포트를 피딩하는 라인에 커플링된 입력을 가질 수 있을 것이다. 이러한 배열에서, 산소 분석기(52)는 불활성 가스 공급원들의 각각의 산소 함량을 개별적으로 측정하도록 구성된다.
당업자는 산소 분석기(52)뿐만 아니라, 온도 센서(48) 및 압력 센서(50)가, 연료 전지/불활성화 시스템(20)의 효율 및 처리량을 최적화하기 위해서 제어기(36)에 대한 적합한 피드백을 제공하는 임의의 적합한 위치, 배열, 또는 그 조합으로, 연료 전지/불활성화 시스템(20)에 커플링될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
OEA는, 전술한 바와 같이, 불활성화 시스템(12)으로부터 연료 전지 시스템(10)으로 직접적으로 제공될 수 있고, 및/또는 산소 저장을 통해서 연료 전지 시스템(10)으로 진입하는 공기 스트림으로 전달될 수 있을 것이다.
산소 공급원 유동 선택기 밸브(34)는 보충적 산소 공급원에 커플링된 제2 유입구 포트를 또 포함한다. 그에 따라, 산소 공급원 유동 선택기 밸브(34)는 공급원을 제어하고 및/또는 연료 전지 시스템(10)으로 도입되는 가스의 산소 함량을 조정할 수 있을 것이다. 산소 공급원 유동 선택기 밸브(34)는, (1) 양 유입구 포트를 개방하여, 공기 스트림(OEA 함유) 및 보충적 산소 공급원 양자 모두가 불활성화 시스템(12)으로 진입하게 허용하도록, (2) 양 유입구 포트를 폐쇄(또는 배출구 포트를 폐쇄)하여, 가스가 연료 전지 시스템(10)으로 진입하지 않게 하도록, 또는 (3) 제1 공기 스트림(OEA 함유)에 커플링된 제1 유입구 포트 또는 보충적 산소 공급원에 커플링된 제2 유입구 포트를 선택적으로 폐쇄하여, 가스의 2개의 공급원 중 단지 하나가 연료 전지 시스템(10)으로 진입하게 하도록 구성될 수 있을 것이다.
특정 실시예에서, 제어기(36)는 적어도 유동 선택기 밸브(28, 30, 32, 34) 및 압축기(22)에 연결될 수 있을 것이다. 연료 전지 시스템(10)의 ODA 출력 및/또는 불활성화 시스템(12)으로부터 출력된 NEA의 온도, 압력, 및 산소 함량 중 적어도 하나를 측정하기 위해서 센서(48 ,50 및/또는 52)가 포함될 수 있을 것이고, 그러한 센서(48 ,50 및/또는 52)는 화물 베이(38) 및/또는 연료 탱크(40)에 대한 유입구에 근접하여 위치될 수 있을 것이다. 전술한 바와 같이, 연료 전지 시스템(10) 및/또는 불활성화 시스템(12)의 동작을 최적화하기 위해서, 이러한 센서(48 ,50 및/또는 52)로부터의 출력이 제어기(36)에 연결될 수 있을 것이다.
연료 전지 시스템(10)이 항공기 상의 임의의 적합한 위치에 배치될 수 있을 것이고 연료 전지/불활성화 시스템(20)과 함께 항공기의 다른 양태로 파워를 공급하기 위해서 이용될 수 있을 것이고, 또한 분리된 연료 전지 시스템(10)이 연료 전지/불활성화 시스템(20)으로 파워를 공급하기 위해서 이용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 연료 전지 시스템(10)으로부터 출력된 전력이 적어도 압축기(22)로 파워를 제공하기 위해서 연결될 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 연료 전지 시스템(10)이 또한 유동 선택기 밸브(28, 30, 32, 34), 건조기(26), 공기 준비 시스템(24), 제어기(36), 및/또는 여러 가지 측정 센서(48 ,50 및/또는 52)로 파워를 제공할 수 있을 것이다. 연료 전지/불활성화 시스템(20)이 필요로 하는 파워가 하나 이상의 연료 전지 시스템(10)에 의해서 직접적으로 공급될 수 있거나, 연료 전지 시스템(10) 또는 기타로부터 발생된 파워에 의해서 충전된 임의의 적합한 전기 에너지 저장부(예를 들어, 배터리 팩, 울트라 커패시터 뱅크, 수퍼 커패시터 뱅크, 에너지 저장 공급원, 등)에 의해서 공급되거나 보충될 수 있을 것이다. 보충적 파워가 또한, 지상 파워 유닛 또는 항공기 파워 유닛과 같은, 항공기 내의 전형적인 파워 공급원에 의해서 공급될 수 있을 것이다.
만약 연료 전지 시스템(10)이 불활성화 시스템(12) 내에 또는 근처에 배치된다면, 파워가 사용 지점에 근접하여 생성되고 먼 거리를 이동할 필요가 없고 그에 따라 파워 소산이 최소화된다. 또한, 만약 연료 전지 시스템(10)이 불활성화 시스템(12) 내에 또는 근처에 배치된다면, 필요 에너지/파워 출력이 보다 안정화될 수 있고 적은 에너지 폐기가 존재하도록, 이러한 시스템이 불활성화 시스템(12)의 근접부에 위치하든지 또는 그렇지 않든지 간에, 연료 전지 시스템(10)은 또한 승객 좌석, 승객 오락 시스템, 비상 조명, 독서등, 화장실 유닛 등과 같지만 이에 제한되지 않는 다른 항공기 시스템으로 파워를 공급하기 위해서 이용될 수 있을 것이다.
하나 초과의 연료 전지 시스템(10)이 필요한 경우에 이용될 수 있을 것이고, 하나 이상의 연료 전지 시스템(10)의 크기가 불활성화 시스템(12) 및/또는 다른 시스템의 에너지/파워 요건을 기초로 할 수 있을 것이다.
특정 실시예에서, 적어도 하나의 배터리 팩 또는 다른 에너지 공급원이 또한 낮은(low) 기간 중에 충전을 위해서 연료 전지/불활성화 시스템(20)으로 연결될 수 있을 것이고, 식사 준비/서비스 시간과 같은, 높은(피크) 로드(load) 기간 동안에 부가적인 파워를 제공할 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 울트라 커패시터 뱅크, 수퍼 커패시터 뱅크, 및/또는 에너지 저장 공급원이 배터리 팩 또는 다른 에너지 공급원 대신에 또는 그와 함께 이용될 수 있을 것이다. 배터리 팩 또는 다른 에너지 공급원이 연료 전지 시스템(10)의 일부일 수 있거나 분리된 위치에 배치될 수 있을 것이다.
이러한 실시예에 따라서, 연료 전지/불활성화 시스템(20)의 동작의 여러 가지 모드가 도 7-9에 도시된 단순화된 흐름도로 설명된다.
연료 전지/불활성화 시스템(20)은, 하드웨어(회로망, 전용 로직, 등), 소프트웨어(범용 컴퓨팅 시스템 또는 전용 기계 상에서 작동하는 것과 같은), 펌웨어(임베디드 소프트웨어), 또는 임의의 그 조합을 포함할 수 있는 프로세싱 로직을 포함할 수 있을 것이다.
A. 단독형 불활성화 시스템
특정 실시예에 따라서, 도 7에 가장 잘 도시된 바와 같이, 연료 전지/불활성화 시스템(20)이 단독형 불활성화 시스템으로서 동작할 수 있을 것이다. 그에 따라, 공기 준비 시스템(24) 및 불활성화 시스템(12)이 이러한 실시예에서 활성화되지 않는다.
단계(110)에서, 제어기(36)는 불활성화 시스템(12)을 우회하도록 제어기(36)로 지시하는 신호를 수신한다. 신호는, 승무원 또는 파일롯에 의해서 개시되는 선택 스위치를 통해서 또는 공기 준비 시스템(24) 및/또는 불활성화 시스템(12)이 적절하게 기능하지 않을 때 트리거링되는 센서를 통해서 생성될 수 있을 것이다.
단계(115)에서, 제어기(36)는, 가스가 불활성화 시스템(12)으로 진입하지 않도록, 양 유입구 포트를 폐쇄하기 위해서(또는 배출구 포트를 폐쇄하기 위해서) 불활성화 시스템 유동 선택기 밸브(30)로 지시한다. 단계(120)에서, 제어기(36)는, 건성 ODA만이 연료 탱크 유동 선택기 밸브(32)를 통해서 유동하도록, NEA를 공급하는 제2 유입구 포트를 폐쇄하도록 연료 탱크 유동 선택기 밸브(32)로 지시한다.
단계(125)에서, 제어기(36)는 연료 전지 시스템(10)으로부터 출력되는 ODA의 양을 검출한다. 만약, 단계(130)에서, 양이 화물 베이(38) 및 연료 탱크(40) 모두로 공급하기에 충분하다는 것을 제어기(36)가 결정한다면, 단계(135)에서, 제어기(36)는, ODA가 양 위치로 공급되도록, 양 배출구 포트를 개방하도록 ODA 유동 선택기 밸브(28)로 지시한다. 만약, 단계(130)에서, ODA 출력의 양이 화물 베이(38) 및 연료 탱크(40) 양자 모두로 공급하기에 불충분하다는 것을 제어기(36)가 결정한다면, 단계(140)에서, 제어기(36)는, ODA가 화물 베이(38) 및 연료 탱크(40) 중 단지 하나로 공급되도록, 배출구 포트 중 적어도 하나를 폐쇄하도록 ODA 유동 선택기 밸브(28)로 지시한다. 당업자는, 제어기(36)에 의한 특별한 응답이, 불활성화 유동 및 효율을 우선화하는 것과 관련한 제어기(36) 내로 프로그래밍된 로직에 의존할 것임을 이해할 수 있을 것이다.
단계(145)에서, 제어기(36)는, 화물 베이(38) 및/또는 연료 탱크(40)에 대한 유입구에 근접하여 위치된 센서(48 ,50 및/또는 52)를 통해서 연료 전지 시스템(10)으로부터 출력된 ODA의 온도, 압력, 및 산소 함량 중 적어도 하나를 검출한다. 만약, 단계(150)에서, 연료 전지 시스템(10)이 최적으로 동작하지 않는 것으로 제어기(36)가 결정한다면, 단계(155)에서, 제어기(36)는, 공기 입력과 혼합되는 보충 산소의 양을 조정하기 위해서 산소 공급원 유동 선택기 밸브(34)로 지시할 수 있을 것이고, 및/또는 연료 전지 시스템(10)으로 진입하는 산소 스트림의 컨디션을 조정하도록 압축기(22)에 지시할 수 있을 것이다.
제어기(36)는 연료 전지 시스템(10)으로부터 출력된 ODA의 효율적인 이용을 최대화하기 위해서 필요한 바에 따라 빈번하게 단계(125-155)를 반복한다.
특정 실시예에 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 불활성화 시스템(12), 공기 준비 시스템(24), 또는 유동 선택기 밸브(30 또는 32)를 필요로 하지 않고, 불활성 가스를 연료 탱크(40) 및/또는 화물 베이(38)로 공급하기 위해서 연료 전지 시스템(10)이 직접적으로 이용될 수 있을 것이다. 그에 따라, 이러한 실시예에서, 단계(110-120)가 배제되는데, 이는 불활성화 시스템(12)을 우회할 필요가 없기 때문이다.
또한, 특정 실시예에서, 도 5 및 6에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 냉각기(46)가 건조기(26)의 상류에 위치될 수 있을 것이다.
B. 불활성화 시스템을 위한 ODA 의 공급원
특정 실시예에 따라서, 도 8에 가장 잘 도시된 바와 같이, 연료 전지 시스템(10)을 떠나는 ODA가 ODA의 공급원을 불활성화 시스템(12)으로 제공하도록, 연료 전지/불활성화 시스템(20)이 동작할 수 있을 것이다. 그에 따라, 공기 준비 시스템(24) 및 연료 탱크(40)에 대한 직접적인 건성 ODA의 유동이 이러한 실시예에서 활성화되지 않는다.
단계(210)에서, 제어기(36)는 불활성화 시스템(12)으로 ODA을 공급하도록 제어기(36)로 지시하는 신호를 수신한다. 신호는, 승무원 또는 파일롯에 의해서 개시되는 선택 스위치를 통해서 또는 공기 준비 시스템(24)이 적절하게 기능하지 않을 때 트리거링되는 센서를 통해서 생성될 수 있을 것이다.
단계(215)에서, 제어기(36)는 공기 준비 시스템(24)으로부터 커디셔닝된 공기를 공급하는 제2 입력을 폐쇄하기 위해서 불활성화 시스템 유동 선택기 밸브(30)로 지시하고, 그에 따라 건성 ODA만이 불활성화 시스템(12)으로 진입한다. 단계(220)에서, 제어기(36)는 건성 ODA를 공급하는 제1 유입구 포트를 폐쇄하도록 연료 탱크 유동 선택기 밸브(32)로 지시하고, 그에 따라 NEA 만이 연료 탱크 선택기 밸브(32)를 통해서 유동한다.
단계(225)에서, 제어기(36)는 연료 전지 시스템(10)으로부터 출력된 ODA의 양을 검출한다. 만약, 단계(230)에서, 양이 화물 베이(38) 및 연료 탱크(40) 양자 모두로 공급하기에 충분하다는 것을 제어기(36)가 결정한다면, 단계(235)에서, 제어기(36)는, ODA가 양 위치로 공급되도록 양 배출구 포트를 개방하도록 ODA 유동 선택기 밸브(28)로 지시한다. 만약, 단계(230)에서, ODA 출력의 양이 화물 베이(38) 및 연료 탱크(40) 양자 모두로 공급하기에 불충분하다는 것을 제어기(36)가 결정한다면, 단계(240)에서, 제어기(36)는, 화물 베이(38)에 대한 배출구 포트를 폐쇄하도록, 그에 따라 건조기(26)에 대한 배출구 포트만이 개방되도록, ODA 유동 선택기 밸브(28)로 지시한다. 당업자는, 제어기(36)에 의한 특별한 응답이, 불활성화 유동 및 효율을 우선화하는 것과 관련한 제어기(36) 내로 프로그래밍된 로직에 의존할 것임을 이해할 수 있을 것이다.
단계(245)에서, 제어기(36)는, 화물 베이(38) 및/또는 연료 탱크(40)에 대한 유입구에 근접하여 위치된 센서(48 ,50 및/또는 52)를 통해서 연료 전지 시스템(10)으로부터 출력된 ODA 및 불활성화 시스템(12)으로부터 출력된 NEA의 온도, 압력, 및 산소 함량 중 적어도 하나를 검출한다. 만약, 단계(250)에서, 연료 전지 시스템(10) 및/또는 불활성화 시스템(12)이 최적으로 동작하지 않는 것으로 제어기(36)가 결정한다면, 단계(255)에서, 제어기(36)는, 공기 입력과 혼합되는 보충 산소의 양을 조정하기 위해서 산소 공급원 유동 선택기 밸브(34)로 지시할 수 있을 것이고, 및/또는 연료 전지 시스템(10)으로 진입하는 산소 스트림의 컨디션을 조정하도록 압축기(22)에 지시할 수 있을 것이다.
(표준 산소 함량을 가지는 공기 대신에) ODA로 불활성화 시스템(12)으로 공급하는 것에 의해서, 불활성화 시스템(12)의 효율이 증가되는데, 이는 불활성화 시스템(12)으로 공급되는 ODA 내의 산소 함량이 표준 공기 보다 낮기 때문이고, 그에 따라 결과적인 NEA가 또한 적은 산소를 포함하기 때문이다.
또한, 연료 전지 시스템(10) 효율은 압축기 입력에서의 공기의 더 높은 산소 함량으로 인해서 또한 증가된다. 다시 말해서, 동일한 산소 유량을 달성하기 위해서 필요한 전체 공기 유량이 더 적다.
제어기(36)는 연료 전지 시스템(10)으로부터 출력된 ODA의 효율적인 이용을 최대화하기 위해서 필요한 바에 따라 빈번하게 단계(225-255)를 반복한다.
또한, 특정 실시예에서, 6에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 냉각기(46)가 건조기(26)의 상류에 위치될 수 있을 것이다.
C. 질량 유동 부스터
특정 실시예에 따라서, 도 9에 가장 잘 도시된 바와 같이, 연료 전지 시스템(10)을 떠나는 ODA가 전체적인 연료 전지/불활성화 시스템(20)에 대한 질량 유동 부스터를 제공하도록, 연료 전지/불활성화 시스템(20)이 동작할 수 있을 것이다.
단계(310)에서, 제어기(36)는, 연료 탱크(40)에 대한 불활성 가스의 질량 유동을 증대시키도록 제어기(36)로 지시하는 신호를 수신한다. 신호는, 승무원 또는 파일롯에 의해서 개시되는 선택 스위치를 통해서 또는 연료 탱크(40)에 대한 불활성화 가스의 부가적인 처리량이 요구될 때 트리거링되는 센서를 통해서 생성될 수 있을 것이다.
단계(315)에서, 제어기(36)는 공기 준비 시스템(24)으로부터 커디셔닝된 공기만이 불활성화 시스템(12)으로 진입하도록 하기 위해서 건성 ODA을 공급하는 제1 유입구 포트를 폐쇄하도록 불활성화 시스템 유동 선택기 밸브(30)로 지시한다. 단계(320)에서, 제어기(36)는 건성 ODA 및 NEA가 연료 탱크 유동 선택기 밸브(32)의 양 유입구 포트를 통해서 유동하도록 하기 위해서 양 유입구 포트를 개방하도록 연료 탱크 유동 선택기 밸브(32)로 지시한다.
단계(325)에서, 제어기(36)는 연료 전지 시스템(10)으로부터 출력된 ODA의 양을 검출한다. 만약, 단계(330)에서, 양이 화물 베이(38) 및 연료 탱크(40) 양자 모두로 공급하기에 충분하다는 것을 제어기(36)가 결정한다면, 단계(335)에서, 제어기(36)는, ODA가 양 위치로 공급되도록 하기 위해서 양 배출구 포트를 개방하도록 ODA 유동 선택기 밸브(28)로 지시한다. 만약, 단계(330)에서, ODA 출력의 양이 화물 베이(38) 및 연료 탱크(40) 모두로 공급하기에 불충분하다는 것을 제어기(36)가 결정한다면, 단계(340)에서, 제어기(36)는, 화물 베이(38)에 대한 배출구 포트를 폐쇄하도록, 그에 따라 건조기(26)에 대한 배출구 포트만이 개방되도록, ODA 유동 선택기 밸브(28)로 지시한다. 당업자는, 제어기(36)에 의한 특별한 응답이, 불활성화 유동 및 효율을 우선화하는 것과 관련한 제어기(36) 내로 프로그래밍된 로직에 의존할 것임을 이해할 수 있을 것이다.
단계(345)에서, 제어기(36)는, 화물 베이(38) 및/또는 연료 탱크(40)에 대한 유입구에 근접하여 위치된 센서(48 ,50 및/또는 52)를 통해서 연료 전지 시스템(10)으로부터 출력된 ODA 및 불활성화 시스템(12)으로부터 출력된 NEA의 온도, 압력, 및 산소 함량 중 적어도 하나를 검출한다. 만약, 단계(350)에서, 연료 전지 시스템(10) 및/또는 불활성화 시스템(12)이 최적으로 동작하지 않는 것으로 제어기(36)가 결정한다면, 단계(355)에서, 제어기(36)는, 공기 입력과 혼합되는 보충 산소의 양을 조정하기 위해서 산소 공급원 유동 선택기 밸브(34)로 지시할 수 있을 것이고, 및/또는 연료 전지 시스템(10)으로 진입하는 산소 스트림의 컨디션을 조정하도록 압축기(22)에 지시할 수 있을 것이다.
불활성화 시스템(12)을 통해서 ODA를 통과시키지 않는 것에 의해서, 연료 전지/불활성화 시스템(20)의 전체 불활성화 능력은, 다른 구성에 대비하여, 증가된 이용가능한 질량 유동량(연료 전지 시스템(10)으로부터의 ODA 및 불활성화 시스템(12)으로부터의 NEA)을 통해서 증대된다.
제어기(36)는 연료 전지 시스템(10)으로부터 출력된 ODA의 효율적인 이용을 최대화하기 위해서 필요한 바에 따라 빈번하게 단계(325-355)를 반복한다.
또한, 특정 실시예에서, 6에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 냉각기(46)가 건조기(26)의 상류에 위치될 수 있을 것이다.
D. 연료 스크러버( Scrubber )
특정 실시예에 따라서, 도 7에 가장 잘 도시된 바와 같이, 연료 전지 시스템(10)을 떠나는 ODA가 전체 연료 전지/불활성화 시스템(20)에 대해서 연료 스크러버를 제공하도록, 연료 전지/불활성화 시스템(20)이 동작할 수 있을 것이다. 그에 따라, 공기 준비 시스템(24) 및 불활성화 시스템(12)이 이러한 실시예에서 활성화되지 않는다.
이러한 실시예에서, 연료 전지/불활성화 시스템(20)이 단독형 불활성화 시스템으로서 동작하도록 구성된 실시예와 관련하여 전술한 바와 같이, 연료 전지/불활성화 시스템(20)이 단계(110-155)를 따른다. 그러나, 단독형 불활성화 시스템 실시예에 대해서 설명된 바와 같이 건성 ODA를 연료 탱크(40)의 증기 상 내로 도입하는 대신에, 건성 ODA가 연료 탱크(40) 내의 연료의 액체 상 내로 주입된다. 연료의 액체 상 내로 ODA를 도입하는 것에 의해서, 질소의 용해도에 따라서 (연료 내의 ODA의 기포 발생으로 인해서) 질소가 연료 내로 용해된다. 연료 탱크(40) 내에서 대기 압력이 감소됨에 따라, 질소가 연료로부터 빠져나가고 탱크의 증기 상을 과농화(enrich)시킨다.
특정 실시예에 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 불활성화 시스템(12), 공기 준비 시스템(24), 또는 유동 선택기 밸브(30 또는 32)를 필요로 하지 않고, 불활성화 가스를 연료 탱크(40) 및/또는 화물 베이(38)로 공급하기 위해서 연료 전지 시스템(10)이 직접적으로 사용될 수 있을 것이다. 그에 따라, 이러한 실시예에서, 단계(110-120)가 배제되는데, 이는 불활성화 시스템(12)을 우회할 필요가 없기 때문이다.
또한, 특정 실시예에서, 적어도 하나의 냉각기(46)가, 도 5 및 6에 도시된 바와 같이, 건조기(26)의 상류에 위치될 수 있을 것이다.
도 10은 특정 실시예에 따른 컴퓨터 장치(500)의 도면이다. 이전에 설명된 시스템 도면 내의 여러 가지 구성물 및 요소(예를 들어, 도 5-6의 연료 전지/불활성화 시스템(20))은, 여기에서 설명된 기능을 돕기 위해서 컴퓨터 장치(500) 내의 임의의 적합한 수의 하위시스템을 이용할 수 있을 것이다. 그러한 하위시스템 또는 구성요소의 예가 도 5-6에 도시되어 있다. 도 5-6에 도시된 하위시스템 또는 구성요소가 시스템 버스(510) 또는 다른 적합한 연결을 통해서 상호연결될 수 있을 것이다. 전술한 하위시스템에 더하여, 프린터(520), 키보드(530), 고정형 디스크(540)(또는 컴퓨터-판독가능 매체를 포함하는 다른 메모리), 디스플레이 어댑터(560)에 커플링된 모니터(550), 및 기타와 같은 부가적인 하위 시스템이 도시되어 있다. 제어기(36)에 커플링된 주변 디바이스 및 입/출력(I/O) 디바이스(미도시)가, 직렬 포트(570)와 같은, 당업계에 공지된 임의 수의 수단에 의해서 시스템(500)으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 직렬 포트(570) 또는 외부 인터페이스(580)를 이용하여 제어 시스템(500)을 인터넷과 같은 광역 네트워크, 마우스 입력 디바이스, 또는 스캐너에 연결할 수 있을 것이다. 시스템 버스(510)를 통한 상호 연결은, 중앙 프로세서(590)로 하여금 각각의 하위시스템과 통신할 수 있게 하고 시스템 메모리(595) 또는 고정형 디스크(540)로부터의 지시의 실행뿐만 아니라 하위시스템들 사이의 정보의 교환을 제어할 수 있게 한다. 시스템 메모리(595) 및/또는 고정형 디스크(540)가 컴퓨터-판독가능 매체를 구체화할 수 있을 것이다.
본원에서 설명된 소프트웨어 구성요소 또는 기능은, 임의의 적합한 PLC 프로그래밍 언어를 이용할 수 있는 프로그래밍 로직 제어기("PLC")를 통해서 구현될 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 본원에서 설명된 소프트웨어 구성요소 또는 기능은, 예를 들어, 통상적인 또는 목적-지향적 기술을 이용하는, 예를 들어, Java, C++ 또는 Perl과 같은 임의의 적합한 컴퓨터 언어를 이용하여 하나 이상의 프로세서에 의해서 실행되는 소프트웨어 코드로서 구현될 수 있을 것이다. 소프트웨어 코드는 일련의 지시 또는 명령어로서, 랜덤 액세스 메모리("RAM"), 리드-온리 메모리("ROM")와 같은 컴퓨터-판독가능 매체, 하드-드라이브 또는 플로피 디스크와 같은 자기 매체, CD-ROM과 같은 광학적 매체, 또는 DNA 매체 상에 저장될 수 있을 것이다. 임의의 그러한 컴퓨터-판독가능 매체가 또한 단일 컴퓨터적인 장치 상에 또는 그 내부에 상주할 수 있을 것이고, 시스템 또는 네트워크 내의 다른 컴퓨터적인 장치 상에 또는 그 내부에 존재할 수 있을 것이다.
발명은 소프트웨어 또는 하드웨어 또는 양자의 조합의 제어 로직의 형태로 구현될 수 있다. 제어 로직은, 발명의 실시예에서 개시된 단계의 세트를 실행하게끔 정보 처리 디바이스로 지시하도록 구성된 복수의 지시로서 정보 저장 매체 내에 저장될 수 있을 것이다. 여기에서 제공된 개시 내용 및 교시 내용을 기초로, 당업자는 발명을 구현하기 위한 적절한 다른 방식 및/또는 방법을 이해할 것이다.
실시예에서, 여기에서 개시된 임의의 실체(entity)는, 임의의 또는 모든 개시된 기능 및 단계를 실행하는 컴퓨터에 의해서 구현될 수 있을 것이다.
전술한 내용은 발명의 실시예를 예시, 설명, 및 기술하기 위한 목적을 위해서 제공된 것이다. 이러한 실시예에 대한 추가적인 변경 및 적응은 당업자에게 자명할 것이고, 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어나지 않고도, 이루어질 수 있을 것이다. 하나의 예로서, 연료 전지 시스템 대신에, 항공기의 주 파워 시스템으로부터 독립적인 다른 적합한 파워 공급원이 이용될 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 연료 전지/불활성화 시스템이며,
    (a) 연료 탱크 피드 라인 및 불활성화 시스템 피드 라인을 포함하는 적어도 하나의 연료 전지 시스템,
    (b) 가스 유입구 포트 및 NEA 배출구 포트를 포함하는 적어도 하나의 불활성화 시스템,
    (c) 적어도 하나의 연료 전지 시스템의 불활성화 시스템 피드 라인에 커플링된 제1 유입구 포트, 제2 가스 공급원에 커플링된 제2 유입구 포트, 및 적어도 하나의 불활성화 시스템의 가스 유입구 포트에 커플링된 배출구 포트를 포함하는, 적어도 하나의 불활성화 시스템 유동 선택기 밸브,
    (d) 적어도 하나의 연료 전지 시스템의 연료 탱크 피드 라인에 커플링된 제1 유입구 포트, 적어도 하나의 불활성화 시스템의 NEA 배출구 포트에 커플링된 제2 유입구 포트, 및 연료 탱크에 커플링된 배출구 포트를 포함하는, 적어도 하나의 연료 탱크 유동 선택기 밸브;
    (e) 제어기;
    (f) 제어기, 적어도 하나의 불활성화 시스템 유동 선택기 밸브, 및 적어도 하나의 연료 탱크 유동 선택기 밸브와 통신하는 하나 이상의 프로세서; 및
    (g) 지시를 포함하는 메모리를 포함하고,
    지시는, 하나 이상의 프로세서에 의해서 실행될 때, 하나 이상의 프로세서로 하여금:
    적어도 하나의 불활성화 시스템을 우회하도록, ODA를 적어도 하나의 불활성화 시스템으로 공급하도록, 또는 연료 탱크에 대한 질량 유동을 증가시키도록 제어기에 지시하는 신호를 수신하도록;
    신호를 적어도 하나의 불활성화 시스템 유동 선택기 밸브로 전송하여, (i) 적어도 하나의 불활성화 시스템을 우회하도록 제어기로 지시되었을 때, 양 유입구 포트를 폐쇄하는 것, (ii) ODA를 적어도 하나의 불활성화 시스템으로 공급하도록 제어기로 지시되었을 때, 제2 가스 공급원에 커플링된 제2 유입구 포트를 폐쇄하는 것, 또는 (iii) 연료 탱크에 대한 질량 유동을 증가시키도록 제어기로 지시되었을 때, 적어도 하나의 연료 전지 시스템의 불활성화 시스템 피드 라인에 커플링된 제1 유입구 포트를 폐쇄하는 것, 중 적어도 하나를 실시하도록 적어도 하나의 불활성화 시스템 유동 선택기 밸브에 지시하도록; 그리고
    적어도 하나의 연료 탱크 유동 선택기 밸브로 신호를 전송하여, (i) 적어도 하나의 불활성화 시스템을 우회하도록 제어기로 지시되었을 때, 적어도 하나의 불활성화 시스템의 NEA 배출구 포트에 커플링된 제2 유입구 포트를 폐쇄하는 것, (ii) ODA를 적어도 하나의 불활성화 시스템으로 공급하도록 제어기로 지시되었을 때, 적어도 하나의 연료 전지 시스템의 연료 탱크 피드 라인에 커플링된 제1 유입구 포트를 폐쇄하는 것, 또는 (iii) 연료 탱크에 대한 질량 유동을 증가시키도록 제어기로 지시되었을 때, 양 유입구 포트를 개방하는 것, 중 적어도 하나를 실시하도록 적어도 하나의 연료 탱크 유동 선택기 밸브에 지시하도록, 유도하는
    연료 전지/불활성화 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    제2 가스 공급원은 적어도 하나의 공기 준비 시스템을 포함하는, 연료 전지/불활성화 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 연료 전지 시스템의 ODA 배출구 포트에 커플링된 유입구 포트, 화물 베이에 커플링된 제1 배출구 포트, 그리고 불활성화 시스템 피드 라인 및 연료 탱크 피드 라인에 커플링된 제2 배출구 포트를 포함하는 적어도 하나의 ODA 유동 선택기 밸브를 더 포함하는, 연료 전지/불활성화 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    적어도 하나의 ODA 유동 선택기 밸브의 제2 배출구 포트에 커플링된 적어도 하나의 건조기를 더 포함하는, 연료 전지/불활성화 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    지시는, 하나 이상의 프로세서에 의해서 실행될 때, 하나 이상의 프로세서로 하여금:
    적어도 하나의 연료 전지 시스템으로부터 출력된 ODA의 양을 검출하도록; 그리고
    신호를 적어도 하나의 ODA 유동 선택기 밸브로 전송하여, ODA 출력의 양이 화물 베이 및 연료 탱크에 공급하기에 충분하다는 것을 제어기가 결정할 때 양 배출구 포트를 개방하도록, 또는 ODA 출력의 양이 화물 베이 및 연료 탱크에 공급하기에 불충분하다는 것을 제어기가 결정할 때 2개의 배출구 포트 중 하나를 폐쇄하도록, 적어도 하나의 ODA 유동 선택기 밸브에 지시하도록; 유도하는, 연료 전지/불활성화 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    공기 공급원에 커플링된 제1 유입구 포트 및 보충적 산소 공급원에 커플링된 제2 유입구 포트를 포함하는 적어도 하나의 산소 공급원 유동 선택기 밸브를 더 포함하는, 연료 전지/불활성화 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    적어도 하나의 산소 공급원 유동 선택기 밸브의 제1 유입구 포트에 커플링된 적어도 하나의 압축기를 더 포함하는, 연료 전지/불활성화 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    지시는, 하나 이상의 프로세서에 의해서 실행될 때, 하나 이상의 프로세서로 하여금:
    적어도 하나의 연료 전지 시스템으로부터 출력된 ODA의 온도, 압력 및 산소 함량 중 적어도 하나, 또는 적어도 하나의 불활성화 시스템으로부터 출력된 NEA의 온도, 압력 및 산소 함량 중 적어도 하나를 검출하도록; 그리고
    적어도 하나의 연료 전지 시스템 및/또는 적어도 하나의 불활성화 시스템이 최적으로 동작하지 않는다는 것을 제어기가 결정할 때, 적어도 하나의 연료 전지 시스템으로 진입하는 공기 공급의 컨디션을 조정하도록 적어도 하나의 압축기로 신호를 전송하도록; 유도하는, 연료 전지/불활성화 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    지시는, 하나 이상의 프로세서에 의해서 실행될 때, 하나 이상의 프로세서로 하여금:
    적어도 하나의 연료 전지 시스템 및/또는 적어도 하나의 불활성화 시스템이 최적으로 동작하지 않는다는 것을 제어기가 결정할 때, 공기 공급과 혼합되는 보충적인 산소의 양을 조정하기 위해서 양 유입구 포트를 개방하도록 적어도 하나의 산소 공급원 유동 선택기 밸브에 지시하는 신호를 적어도 하나의 산소 공급원 유동 선택기 밸브로 전송하도록 유도하는, 연료 전지/불활성화 시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    적어도 하나의 불활성화 시스템의 OEA 배출구 포트가 공기 공급원에 커플링되는, 연료 전지/불활성화 시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    적어도 하나의 연료 전지 시스템의 전력 출력이 적어도 하나의 압축기에 연결되는, 연료 전지/불활성화 시스템.
  12. 연료 전지/불활성화 시스템이며,
    (a) ODA 배출구 포트를 포함하는 적어도 하나의 연료 전지 시스템;
    (b) 연료 탱크에 커플링된 적어도 하나의 건조기;
    (c) 적어도 하나의 연료 전지 시스템의 ODA 배출구 포트에 커플링된 유입구 포트, 화물 베이에 커플링된 제1 배출구 포트, 및 적어도 하나의 건조기에 커플링된 제2 배출구 포트를 포함하는 적어도 하나의 ODA 유동 선택기 밸브;
    (d) 제어기;
    (e) 제어기 및 적어도 하나의 ODA 유동 선택기 밸브와 통신하는 하나 이상의 프로세서; 및
    (f) 지시를 포함하는 메모리를 포함하고,
    지시는, 하나 이상의 프로세서에 의해서 실행될 때, 하나 이상의 프로세서로 하여금:
    적어도 하나의 연료 전지 시스템으로부터 출력된 ODA의 양을 검출하도록; 그리고
    신호를 적어도 하나의 ODA 유동 선택기 밸브로 전송하여, ODA 출력의 양이 화물 베이 및 연료 탱크에 공급하기에 충분하다는 것을 제어기가 결정할 때 양 배출구 포트를 개방하도록, 또는 ODA 출력의 양이 화물 베이 및 연료 탱크에 공급하기에 불충분하다는 것을 제어기가 결정할 때 2개의 배출구 포트 중 하나를 폐쇄하도록, 적어도 하나의 ODA 유동 선택기 밸브에 지시하도록; 유도하는, 연료 전지/불활성화 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    공기 공급원에 커플링된 제1 유입구 포트 및 보충적 산소 공급원에 커플링된 제2 유입구 포트를 포함하는 적어도 하나의 산소 공급원 유동 선택기 밸브를 더 포함하는, 연료 전지/불활성화 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    적어도 하나의 산소 공급원 유동 선택기 밸브의 제1 유입구 포트에 커플링된 적어도 하나의 압축기를 더 포함하는, 연료 전지/불활성화 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    지시는, 하나 이상의 프로세서에 의해서 실행될 때, 하나 이상의 프로세서로 하여금:
    적어도 하나의 연료 전지 시스템으로부터 출력된 ODA의 온도, 압력 및 산소 함량 중 적어도 하나를 검출하도록; 그리고
    적어도 하나의 연료 전지 시스템이 최적으로 동작하지 않는다는 것을 제어기가 결정할 때, 적어도 하나의 연료 전지 시스템으로 진입하는 공기 공급의 컨디션을 조정하도록 적어도 하나의 압축기로 신호를 전송하도록; 유도하는, 연료 전지/불활성화 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    지시는, 하나 이상의 프로세서에 의해서 실행될 때, 하나 이상의 프로세서로 하여금:
    적어도 하나의 연료 전지 시스템이 최적으로 동작하지 않는다는 것을 제어기가 결정할 때, 공기 공급과 혼합되는 보충적인 산소의 양을 조정하기 위해서 양 유입구 포트를 개방하도록 적어도 하나의 산소 공급원 유동 선택기 밸브에 지시하는 신호를 적어도 하나의 산소 공급원 유동 선택기 밸브로 전송하도록 유도하는, 연료 전지/불활성화 시스템.
  17. 제14항에 있어서,
    적어도 하나의 연료 전지 시스템의 전력 출력이 적어도 하나의 압축기에 연결되는, 연료 전지/불활성화 시스템.
  18. 제12항에 있어서,
    적어도 하나의 건조기의 상류에 위치되고 적어도 하나의 ODA 유동 선택기 밸브의 제2 배출구 포트에 커플링된 적어도 하나의 냉각기를 더 포함하는, 연료 전지/불활성화 시스템.
  19. 연료 전지/불활성화 시스템을 동작시키는 방법이며,
    연료 전지/불활성화 시스템은 적어도 하나의 연료 전지 시스템, 적어도 하나의 건조기, 적어도 하나의 압축기, 및 제어기를 포함하고,
    연료 전지/불활성화 시스템을 동작시키는 방법은,
    적어도 하나의 연료 전지 시스템으로부터 출력된 ODA의 온도, 압력, 및 산소 함량 중 적어도 하나를 검출하는 단계; 및
    적어도 하나의 연료 전지 시스템이 최적으로 동작하지 않는다는 것을 제어기가 결정할 때, 적어도 하나의 연료 전지 시스템으로 진입하는 공기 공급의 컨디션을 조정하도록 적어도 하나의 압축기로 신호를 전송하는 단계를 포함하는,
    연료 전지/불활성화 시스템을 동작시키는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    공기 공급원에 커플링된 제1 유입구 포트 및 보충적 산소 공급원에 커플링된 제2 유입구 포트를 포함하는 적어도 하나의 산소 공급원 유동 선택기 밸브를 더 포함하고,
    적어도 하나의 연료 전지 시스템이 최적으로 동작하지 않는다는 것을 제어기가 결정할 때, 공기 공급과 혼합되는 보충적인 산소의 양을 조정하기 위해서 양 유입구 포트를 개방하도록 적어도 하나의 산소 공급원 유동 선택기 밸브에 지시하는 신호를 적어도 하나의 산소 공급원 유동 선택기 밸브로 전송하는 단계를 더 포함하는,
    연료 전지/불활성화 시스템을 동작시키는 방법.
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