用于提供電功率的系統(tǒng)和方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及用于提供電功率的系統(tǒng)和方法。一種電功率單元向飛行器(100)上的電氣構(gòu)件(12)提供電功率。電功率單元(10)包括構(gòu)造成定位在飛行器上的氫氣發(fā)生系統(tǒng)(16)。氫氣發(fā)生系統(tǒng)還構(gòu)造成使用水與金屬之間的反應(yīng)來(lái)生成氫氣。電功率單元還包括構(gòu)造成定位在飛行器上的燃料電池(14)。燃料電池操作地連接至氫氣發(fā)生系統(tǒng)，使得燃料電池從氫氣發(fā)生系統(tǒng)接收氫氣。燃料電池還構(gòu)造成從自氫氣發(fā)生系統(tǒng)接收的氫氣產(chǎn)生電功率且電連接至電氣構(gòu)件電連接以用于給該構(gòu)件供應(yīng)電功率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于提供電功率的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于提供電功率的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]ー些已知的飛行器包括應(yīng)急功率単元(EPU)。EPU在飛行器的主功率単元(PTO)和/或輔助功率単元(APU)失效時(shí)向飛行器的電氣構(gòu)件供應(yīng)電功率。例如，在PI3U和/或APU失效時(shí)，一些已知飛行器的EPU向?qū)︼w行器的安全操作關(guān)鍵和/或至關(guān)重要的電氣構(gòu)件供應(yīng)電功率，例如飛行控制裝置、相連的液壓裝置、儀表、航空電子裝置和飛行管理系統(tǒng)，等
坐寸o
[0003]一些已知飛行器的EPU包括配備在飛行器外部的沖壓空氣(ram air)渦輪。沖壓空氣渦輪是從飛行器在飛行期間所移動(dòng)通過(guò)的空氣生成電功率的風(fēng)カ渦輪。但是，沖壓空氣渦輪可能相對(duì)大且重，這可增加EPU的成本。而且，沖壓空氣渦輪不能在飛行器載有乘客的情況下測(cè)試。因此，必須進(jìn)行無(wú)乘客的額外飛行以測(cè)試沖壓空氣渦輪。由于額外飛行的相關(guān)聯(lián)的燃料和其它成本，飛行員通常不測(cè)試沖壓空氣渦輪，直到在緊急狀況下需要EPU。EPU的可靠性和性能因此是未知的，使得EPU在緊急狀況期間可能不操作以供應(yīng)任何或足量的電功率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一個(gè)實(shí)施例中，一種電功率單元向飛行器上的電氣構(gòu)件提供電功率。該電功率単元包括構(gòu)造成定位在飛行器上的氫氣發(fā)生系統(tǒng)。氫氣發(fā)生系統(tǒng)還構(gòu)造成使用水與金屬之間的反應(yīng)來(lái)生成氫氣。電功率單元還包括構(gòu)造成定位在飛行器上的燃料電池。燃料電池操作地連接至氫氣發(fā)生系統(tǒng)，使得燃料電池從氫氣發(fā)生系統(tǒng)接收氫氣。燃料電池還構(gòu)造成從自氫氣發(fā)生系統(tǒng)接收的氫氣生成電功率且電連接至電氣構(gòu)件以用于給該構(gòu)件供應(yīng)電功率。
[0005]在另ー實(shí)施例中，提供了一種用于在飛行器上提供電功率的方法。該方法包括使用水與金屬之間的反應(yīng)在飛行器上生成氫氣、向飛行器上的燃料電池供應(yīng)所生成的氫氣、以及使用所生成的氫氣在燃料電池生成電功率。
[0006]在另ー實(shí)施例中，一種飛行器包括機(jī)身、機(jī)身上的電氣構(gòu)件和機(jī)身上的氫氣發(fā)生系統(tǒng)。氫氣發(fā)生系統(tǒng)構(gòu)造成使用水與金屬之間的反應(yīng)來(lái)生成氫氣。飛行器還包括機(jī)身上的燃料電池。燃料電池操作地連接至氫氣發(fā)生系統(tǒng)，使得燃料電池從氫氣發(fā)生系統(tǒng)接收氫氣。燃料電池構(gòu)造成使用從氫氣發(fā)生系統(tǒng)接收的氫氣來(lái)生成電功率。燃料電池電連接至電氣構(gòu)件以用于給該構(gòu)件供應(yīng)電功率。
[0007]根據(jù)一方面，提供了一種用于向飛行器上的電氣構(gòu)件提供電功率的電功率単元，該電功率単元包括:氫氣發(fā)生系統(tǒng)，其構(gòu)造成定位在飛行器上，氫氣發(fā)生系統(tǒng)還構(gòu)造成使用水與金屬之間的反應(yīng)來(lái)生成氫氣；以及燃料電池，其構(gòu)造成定位在飛行器上，燃料電池操作地連接至氫氣發(fā)生系統(tǒng)，使得燃料電池從氫氣發(fā)生系統(tǒng)接收氫氣，燃料電池還構(gòu)造成從自氫氣發(fā)生系統(tǒng)接收的氫氣生成電功率且電連接至電氣構(gòu)件以用于給構(gòu)件供應(yīng)電功率。[0008]優(yōu)選地，氫氣發(fā)生系統(tǒng)包括反應(yīng)器、水箱和泵，泵操作地與反應(yīng)器和水箱連接，以用于將水從水箱泵送到反應(yīng)器中。
[0009]優(yōu)選地，電功率單元是飛行器的應(yīng)急功率單元或輔助功率單元中的ー個(gè)。
[0010]優(yōu)選地，燃料電池產(chǎn)生水作為使用自氫氣發(fā)生系統(tǒng)接收的氫氣的電功率生成的副產(chǎn)品，氫氣發(fā)生系統(tǒng)流體連接至燃料電池，使得氫氣發(fā)生系統(tǒng)構(gòu)造成從燃料電池接收水。
[0011]優(yōu)選地，氫氣發(fā)生系統(tǒng)包括反應(yīng)器，其具有包括底部的反應(yīng)室，反應(yīng)室構(gòu)造成在反應(yīng)室的底部接收水，使得水與金屬之間的反應(yīng)在反應(yīng)室的底部開(kāi)始。
[0012]優(yōu)選地，氫氣發(fā)生系統(tǒng)包括反應(yīng)器，其具有頂端和相対的底端，反應(yīng)器構(gòu)造成通過(guò)延伸穿過(guò)頂端的入口在底端接收水。
[0013]優(yōu)選地，電功率單元還包括操作地連接至氫氣發(fā)生系統(tǒng)或燃料電池中的至少ー個(gè)的控制器，控制器構(gòu)造成控制氫氣發(fā)生系統(tǒng)或燃料電池中的至少ー個(gè)的操作。
[0014]根據(jù)另一方面，提供了一種用于在飛行器上提供電功率的方法，該方法包括:使用水與金屬之間的反應(yīng)在飛行器上生成氫氣；向飛行器上的燃料電池供應(yīng)所生成的氫氣；以及使用所生成的氫氣在燃料電池生成電功率。
[0015]優(yōu)選地，該方法還包括將從燃料電池生成的電功率供應(yīng)至飛行器上的電氣構(gòu)件。
[0016]優(yōu)選地，使用水與金屬之間的反應(yīng)在飛行器上生成氫氣包括將水與金屬和催化劑結(jié)合，以形成具有在約15°C與約280°C之間的溫度范圍的放熱反應(yīng)。
[0017]優(yōu)選地，使用水與金屬之間的反應(yīng)在飛行器上生成氫氣包括將金屬作為粉末、液體、顆粒、球丸或薄片中的至少ー個(gè)供應(yīng)至反應(yīng)器。
[0018]優(yōu)選地，該方法還包括向?qū)︼w行器的安全操作關(guān)鍵或至關(guān)重要中的至少ー者的、飛行器上的電氣構(gòu)件供應(yīng)從燃料電池生成的電功率。
[0019]優(yōu)選地，使用水與金屬之間的反應(yīng)在飛行器上生成氫氣包括將金屬預(yù)先裝載到反應(yīng)器中且隨后向反應(yīng)器供應(yīng)水。
[0020]優(yōu)選地，使用水與金屬之間的反應(yīng)在飛行器上生成氫氣包括向反應(yīng)室的底部供應(yīng)水，使得在水與金屬之間的反應(yīng)在反應(yīng)室的底部開(kāi)始。
[0021]優(yōu)選地，使用所生成的氫氣在燃料電池生成電功率包括產(chǎn)生水作為副產(chǎn)品，并且使用水與金屬之間的反應(yīng)在飛行器上生成氫氣包括向反應(yīng)器供應(yīng)副產(chǎn)品水以及使用副產(chǎn)品水來(lái)生成氫氣。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是用于飛行器的電功率單元的實(shí)施例的示意圖。
[0023]圖2是圖1中所示的電功率單元的反應(yīng)器的實(shí)施例的示意圖。
[0024]圖3是飛行器的實(shí)施例的示意圖。
[0025]圖4是示出用于在機(jī)身上生成電功率的方法的實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，將更好地理解下文對(duì)某些實(shí)施例的詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解，各種實(shí)施例不限于圖中所示的布置和手段。
[0027]如文中所用，以單數(shù)敘述并前接用詞“一”或“一個(gè)”的元件或步驟應(yīng)當(dāng)理解為不排除多個(gè)所述元件或步驟，除非明確陳述了這種排除。此外，對(duì)“ー個(gè)實(shí)施例”的提及不應(yīng)解釋為排除也結(jié)合了所敘述特征的另外實(shí)施例的存在。此外，除非明確陳述為相反，否則“包括”或“具有”具有特定性質(zhì)的ー個(gè)元件或多個(gè)元件的實(shí)施例可包括不具有該性質(zhì)的另外的此類(lèi)元件。
[0028]文中描述和/或示出的系統(tǒng)和方法的各種實(shí)施例例如在飛行器上提供電功率。各種實(shí)施例的至少ー個(gè)技術(shù)效果是在飛行器上帯有實(shí)時(shí)即期氫氣(H)發(fā)生的電功率単元。各種實(shí)施例的至少ー個(gè)技術(shù)效果是不配備在飛行器外部的電功率単元。各種實(shí)施例的至少一個(gè)技術(shù)效果是具有較小尺寸、具有較輕重量、具有較高功率密度的電功率単元，其較不復(fù)雜，和/或其比至少ー些已知的電功率単元(例如包括燃料電池和/或沖壓空氣渦輪的電功率單元)更加廉價(jià)。各種實(shí)施例的至少ー個(gè)技術(shù)效果是具有比至少ー些已知的電功率單元更好的可靠性和/或性能的電功率単元，和/或減小由飛行器燃燒的燃料量和/或飛行器的排放量的電功率単元。
[0029]文中關(guān)于固定翼飛機(jī)描述和示出了系統(tǒng)和方法的各種實(shí)施例。但是，本文描述和/或示出的系統(tǒng)和方法的各種實(shí)施例不限于飛機(jī)或固定翼飛行器。而是，系統(tǒng)和方法的各種實(shí)施例可在具有任何其它設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、構(gòu)型、布置等的其它類(lèi)型的飛行器內(nèi)實(shí)施，例如但不限于航空器、功率提升飛行器和/或旋翼飛行器，等等。
[0030]圖1是用于飛行器(例如，圖3所示的飛行器100)的電功率単元10的實(shí)施例的示意圖。如下文將描述的，電功率単元10可用來(lái)向位于飛行器上的ー個(gè)或多個(gè)電氣構(gòu)件12提供電功率。例如，電功率単元10可以是飛行器的應(yīng)急功率単元(EPU)和/或輔助功率單元(APU)。
[0031]電功率単元10可用來(lái)向任何數(shù)量的電氣構(gòu)件12提供電功率。為了清楚，將參照?qǐng)D1把電功率単元10描述和示出為向單個(gè)電氣構(gòu)件12提供電功率。各電氣構(gòu)件12可以是任何類(lèi)型和量的電氣構(gòu)件，例如但不限于飛行控制裝置、航空電子裝置、相連的液壓裝置、顯示器、儀表、傳感器、廚房烤箱、加熱器、制冷単元、照明裝置、風(fēng)扇、除冰和防冰系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)、飛行管理系統(tǒng)、功率分配構(gòu)件、起動(dòng)機(jī)、起動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)、環(huán)境控制裝置、加壓系統(tǒng)、娛樂(lè)系統(tǒng)、微波爐、武器系統(tǒng)、照相機(jī)、信號(hào)處理器、功率分配構(gòu)件、電容器和/或處理、傳輸和/或延遲數(shù)據(jù)的電氣構(gòu)件等等。
[0032]電功率單元10包括燃料電池14和氫氣發(fā)生系統(tǒng)(HGS) 16。如下文將描述的，HGS16使用水(H2O)與金屬之間的反應(yīng)來(lái)生成氫氣，并且燃料電池14使用由HGS 16生成并從其接收的氫氣來(lái)生成電功率。燃料電池14電連接至電氣構(gòu)件12，使得燃料電池14構(gòu)造成給電氣構(gòu)件12供應(yīng)電功率。在示出的實(shí)施例中，燃料電池14被示出為電連接至單個(gè)電氣構(gòu)件12。但是，燃料電池14可電連接至任何數(shù)量的電氣構(gòu)件12。一個(gè)或多個(gè)電氣裝置(未示出)可電連接在燃料電池14與電氣構(gòu)件12之間，以用于修改從燃料電池14供應(yīng)至電氣構(gòu)件12的電功率?？呻娺B接在燃料電池14與電氣構(gòu)件12之間的此類(lèi)電氣裝置的示例包括但不限于直流(DC)至DC轉(zhuǎn)換器、交流(AC)至DC轉(zhuǎn)換器、DC至AC轉(zhuǎn)換器、變壓器、放大器、換相器等。
[0033]燃料電池14使用氫氣與氧氣(O2)之間的反應(yīng)以已知方式生成電功率。燃料電池14包括氫氣入口 18和氧氣入口 20。燃料電池14可以是使用氫氣與氧氣之間的反應(yīng)來(lái)生成電功率的任何類(lèi)型的燃料電池。例如，在一些實(shí)施例中，氫氣經(jīng)氫氣入口 18供給至燃料電池14的陽(yáng)極22，而氧氣經(jīng)氧氣入口 20供給至燃料電池14的陰極24。氫氣和氧氣行進(jìn)通過(guò)燃料電池14并彼此電化學(xué)反應(yīng)以生成電功率。
[0034]燃料電池14可從氫氣與氧氣之間的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生一種或多種副產(chǎn)品，例如但不限于水、未用氧氣等。如下文將描述的，在一些實(shí)施例中，水作為燃料電池14的副產(chǎn)品產(chǎn)生并且副產(chǎn)品水被供給至HGS 16以用于生成氫氣。在示出的實(shí)施例中，電功率単元10包括副產(chǎn)品箱26，其流體連接至燃料電池14的副產(chǎn)品出ロ 28，例如以用于將副產(chǎn)品儲(chǔ)存在其中。在燃料電池14內(nèi)氫氣與氧氣之間的電化學(xué)反應(yīng)的副產(chǎn)品可儲(chǔ)存在副產(chǎn)品箱26中達(dá)任何時(shí)間量。在一些實(shí)施例中，不同副產(chǎn)品在副產(chǎn)品箱26內(nèi)分離(例如，使用多出口連接等)和/或分開(kāi)儲(chǔ)存在副廣品箱26內(nèi)。在一些備選實(shí)施例中，電功率單兀10不包括副廣品箱
26。例如，在一些備選實(shí)施例中，使用多出口連接器(未示出)代替副產(chǎn)品箱26來(lái)分離不同副產(chǎn)品。使用多出ロ連接器代替副產(chǎn)品箱26的一個(gè)示例包括使用多出ロ連接器，其包括向氧氣入口 20供給未用氧氣的氧氣出口和向另ー構(gòu)件(例如，向HGS 16)供應(yīng)副產(chǎn)品水的水出口。
[0035]在一些實(shí)施例中，供應(yīng)至燃料電池14的一些氫氣在電功率的生成期間未消耗。換言之，供應(yīng)至燃料電池14的其中一些氫氣可行進(jìn)通過(guò)燃料電池14而不與氧氣反應(yīng)。例如使用將氫氣出ロ 30和氫氣入口 18流體互連的流體管道32，可使未用氫氣從燃料電池14的氫氣出口 30再循環(huán)回到氫氣入口 18。未用氫氣由此被再引入燃料電池14中以用于生成更多電功率。在不出的實(shí)施例中，電功率單兀10包括氫氣供應(yīng)箱34,其在氫氣入口 18與氫氣出ロ 30之間流體互連，例如以用于在其再循環(huán)期間儲(chǔ)存未用氫氣和/或用于儲(chǔ)存由HGS16生成的氫氣以稍后供應(yīng)至燃料電池14。當(dāng)氫氣供應(yīng)箱34保持未用氫氣和由HGS 16生成的氫氣兩者時(shí)，未用氫氣和由HGS 16生成的氫氣在氫氣供應(yīng)箱34內(nèi)混合。未用氫氣可儲(chǔ)存在氫氣供應(yīng)箱34中達(dá)任何時(shí)間量。在一些備選實(shí)施例中，電功率單元10不包括保持未用氫氣的箱。例如，在一些備選實(shí)施例中，使用任何合適的混合裝置(未示出)代替氫氣供應(yīng)箱34，例如但不限于多入口連接器(例如，t形連接器等)等，將未用氫氣與由HGS 16生成的氫氣混合以供應(yīng)至燃料電池14的氫氣入口 18?；旌涎b置可包括有利于未用氫氣與由HGS 16生成的氫氣的混合的一個(gè)或多個(gè)特征，例如但不限于文丘里管等。應(yīng)當(dāng)理解，在其中電功率單元10包括氫氣供應(yīng)箱34的實(shí)施例中，單元10可包括將未用氫氣與由HGS 16生成的氫氣混合的混合裝置(無(wú)論是在箱34內(nèi)還是在箱34外部)。
[0036]由燃料電池14用來(lái)生成電功率的氫氣由HGS 16供應(yīng)至燃料電池14。由燃料電池14用來(lái)生成電功率的氧氣可以是純氧氣或者可以是包括氧氣的復(fù)合物(例如，空氣)。由燃料電池14用來(lái)生成電功率的氧氣可從其任何合適的供應(yīng)源供應(yīng)。例如，電功率単元10可包括保持氧氣供應(yīng)(無(wú)論是純的還是在復(fù)合物內(nèi))的氧氣供應(yīng)箱36。由燃料電池14用來(lái)生成電功率的氧氣的另ー示例包括使用飛行器周?chē)目諝?、使用?lái)自飛行器的機(jī)艙內(nèi)的空氣等。
[0037]供應(yīng)至燃料電池14的一些氧氣在電功率生成期間可能不消耗。具體而言，供應(yīng)至燃料電池14的其中一些氧氣可行進(jìn)通過(guò)燃料電池14而不與氫氣反應(yīng)。未用氧氣可再循環(huán)回到氧氣入口 20。未用氧氣由此被再引入燃料電池14中以用于生成更多電功率。在示出的實(shí)施例中，未用氧氣經(jīng)副產(chǎn)品出ロ 28離開(kāi)燃料電池14并且經(jīng)將副產(chǎn)品出ロ 28流體連接至氧氣入口 20的流體管道35供給回到氧氣入口 20。備選地，燃料電池14包括未用氧氣經(jīng)其離開(kāi)燃料電池14的專(zhuān)用氧氣出ロ(未示出)。
[0038]在示出的實(shí)施例中，副產(chǎn)品箱26構(gòu)造成保持已離開(kāi)燃料電池14的未用氧氣。未用氧氣在再循環(huán)到氧氣入口 20之前與容納于副產(chǎn)品箱26內(nèi)的其它副產(chǎn)品、其它元素和/或其它復(fù)合物分離。在一些備選實(shí)施例中，電功率單元10包括用于在未用氧氣的再循環(huán)期間保持未用氧氣的專(zhuān)用的未用氧氣箱(未示出)。而且，在一些備選實(shí)施例中，電功率單元10不包括在未用氧氣的再循環(huán)期間保持未用氧氣的箱。未用氧氣在未用氧氣的再循環(huán)期間可儲(chǔ)存在副產(chǎn)品箱26和/或?qū)Ｓ玫奈从醚鯕庀渲羞_(dá)任何時(shí)間量。不論電功率單元10是否包括副產(chǎn)品箱26或?qū)Ｓ玫奈从醚鯕庀?，再循環(huán)到氧氣入口 20的未用氧氣都可儲(chǔ)存在氧氣供應(yīng)箱36內(nèi)。當(dāng)氧氣供應(yīng)箱36保持未用氧氣和氧氣供應(yīng)兩者時(shí)，未用氧氣和氧氣供應(yīng)在氧氣供應(yīng)箱36內(nèi)混合。未用氧氣可儲(chǔ)存在氧氣供應(yīng)箱36中達(dá)任何時(shí)間量。在ー些備選實(shí)施例中，未用氧氣未儲(chǔ)存在氧氣供應(yīng)箱36內(nèi)，而是使用任何合適的混合裝置(未示出)，例如但不限于多入口連接器(例如，t形連接器等)等，與來(lái)自箱36和/或另ー來(lái)源的氧氣供應(yīng)混合?；旌涎b置可包括有利于未用氧氣與來(lái)自供應(yīng)箱36和/或另ー來(lái)源(例如但不限于文丘里管等)的氧氣混合的ー個(gè)或多個(gè)特征。應(yīng)當(dāng)理解，在其中氧氣供應(yīng)箱36保持氧氣供應(yīng)和未用氧氣兩者的實(shí)施例中，単元10可包括將未用氧氣與來(lái)自供應(yīng)箱36和/或另一來(lái)源的氧氣供應(yīng)混合的混合裝置(不論是在箱36內(nèi)還是在箱36外部)。
[0039]如上所述，HGS 16使用水與金屬之間的反應(yīng)來(lái)生成氫氣。HGS 16包括具有反應(yīng)室40的反應(yīng)器38，水和金屬在反應(yīng)室40中反應(yīng)以由此生成氫氣。HGS 16可包括水箱42。在示出的實(shí)施例中，反應(yīng)器38的反應(yīng)室40流體連接至水箱42，使得反應(yīng)室40構(gòu)造成從水管42接收水。而且，在一些實(shí)施例中，水箱42構(gòu)造成從燃料電池14接收副產(chǎn)品水。例如，在示出的實(shí)施例中，水箱42流體連接至副產(chǎn)品箱26以用于從燃料電池14接收副產(chǎn)品水。副產(chǎn)品水在被供給至HGS 16之前與容納于副產(chǎn)品箱26內(nèi)的其它副產(chǎn)品、元素和/或復(fù)合物分離。在一些備選實(shí)施例中，水箱42不從燃料電池14接收副產(chǎn)品水，而是，水箱42保持水供應(yīng)以由反應(yīng)器38使用。而且，在一些備選實(shí)施例中，來(lái)自燃料電池14的副產(chǎn)品水被供給至反應(yīng)器38而未被供給通過(guò)水箱42。例如，在一些備選實(shí)施例中，水箱42未流體連接在燃料電池14與反應(yīng)器38之間，而是流體連接至反應(yīng)器38，以用于給反應(yīng)器38供應(yīng)初始量的水，以起動(dòng)金屬和水反應(yīng)。
[0040]在其中來(lái)自燃料電池14的副產(chǎn)品水被供給至反應(yīng)器38以用于生成氫氣的實(shí)施例中，電功率單元10可包括操作地與燃料電池14的副產(chǎn)品出ロ 28流體連通地連接的止回閥44。止回閥44防止副產(chǎn)品水回流到燃料電池14中。雖然示出了僅僅ー個(gè)止回閥44，但電功率單元10可包括任何數(shù)量的止回閥。
[0041]各流量閥44可具有使流量閥44能夠調(diào)節(jié)副產(chǎn)品水離開(kāi)燃料電池14的流率的任何位置。在示出的實(shí)施例中，流量閥44操作地在水箱42與副產(chǎn)品箱26之間流體連通地連接。流量閥44的其它示例性位置包括但不限于水箱42內(nèi)的位置、副產(chǎn)品箱26內(nèi)的位置、未在水箱42與副產(chǎn)品箱26之間流體連通的位置、在副產(chǎn)品出口 28與副產(chǎn)品箱26之間流體連通的位置、在水箱42與反應(yīng)器38之間流體連通的位置等。各流量閥44可以是使流量閥44能夠調(diào)節(jié)副產(chǎn)品水離開(kāi)燃料電池14的流率的任何類(lèi)型的閥。
[0042]HGS 16可包括泵46，其操作地與反應(yīng)器38的反應(yīng)室40流體連通地連接，以用于向反應(yīng)室40供應(yīng)水。泵46構(gòu)造成調(diào)節(jié)水進(jìn)入反應(yīng)室40中的流率。由于由燃料電池14生成的電功率的量和/或速率與供應(yīng)至燃料電池14的氫氣的流率相關(guān)，因而泵46可調(diào)節(jié)水進(jìn)入反應(yīng)室40中的流率，以由此提供與由燃料電池14生成的電功率的期望量和/或速率相對(duì)應(yīng)的氫氣的流率。除泵46之外或備選地，電功率単元10可包括用于調(diào)節(jié)水到反應(yīng)室40的流率的ー個(gè)或多個(gè)閥(未示出)和/或ー個(gè)或多個(gè)其它構(gòu)件(未示出)。在示出的實(shí)施例中，泵46操作地在水箱42與反應(yīng)室40之間流體連通地連接，使得泵46的操作使水從水箱42移動(dòng)到反應(yīng)室38。雖然示出僅僅單個(gè)泵46，但電功率単元10可包括任何數(shù)量的泵46。各泵46可具有使泵46能夠使水移動(dòng)到反應(yīng)器38的反應(yīng)室40的任何位置。如上所述，在示出的實(shí)施例中，泵46操作地在水箱42與反應(yīng)器38之間流體連通地連接。泵46的其它示例性位置包括但不限于水箱42內(nèi)的位置、反應(yīng)器38內(nèi)的位置、未在水箱42與反應(yīng)器38之間流體連通的位置等。各泵46可以是使泵46能夠?qū)⑺苿?dòng)到反應(yīng)室40的任何類(lèi)型的泵，例如但不限于容積式泵、沖擊式泵、水錘泵、速度泵、離心泵、噴射器-噴射泵、重力泵、無(wú)閥泵等。
[0043]電功率單元10可包括用于控制電功率單元10的操作的一個(gè)或多個(gè)控制器48和/或其它子系統(tǒng)。例如，控制器48可控制燃料電池14、HGS 16、泵46、燃料電池14和/或HGS 16的ー個(gè)或多個(gè)構(gòu)件、和/或電功率單元10的一個(gè)或多個(gè)其它構(gòu)件的操作的啟動(dòng)和停止。而且，并且例如，控制器48可控制燃料電池14、HGS 16、泵46、氧氣供應(yīng)箱36和/或電功率單元10的一個(gè)或多個(gè)其它構(gòu)件的操作?？刂破?8可控制燃料電池14、泵46、氧氣供應(yīng)箱36和/或HGS 16的各種操作，例如但不限于由HGS 16生成的氫氣的量、HGS 16生成氫氣的速率、由燃料電池14生成的電功率的量、燃料電池14生成電功率的速率等?？刂破?8控制燃料電池14、泵46、氧氣供應(yīng)箱36和/或HGS 16的操作的其它示例包括但不限于控制供應(yīng)至燃料電池14的氧氣的量和/或流率、控制供應(yīng)至燃料電池14的氫氣的量和/或流率、控制供應(yīng)至反應(yīng)室40的水的量和/或流率、控制供應(yīng)至反應(yīng)室40的金屬的量和/或類(lèi)型、控制供應(yīng)至反應(yīng)室40的催化劑的量和/或類(lèi)型等。
[0044]控制器48的其它示例性操作包括但不限于監(jiān)測(cè)確定電功率生成的量和/或速率的一個(gè)或多個(gè)傳感器(未不出)、監(jiān)測(cè)確定氫氣發(fā)生的量和/或速率的一個(gè)或多個(gè)傳感器(未示出)、控制用以控制電功率從燃料電池到不同電氣構(gòu)件12的流動(dòng)的開(kāi)關(guān)等。其它傳感器可集成在単元10中，以監(jiān)測(cè)電功率単元10內(nèi)的氫氣壓力、氫氣溫度、氫氣流率、水壓力、水溫度、水流率、氧氣壓力、氧氣流率、氧氣溫度等。
[0045]現(xiàn)在將描述電功率單元10用以提供電功率的操作。HGS 16生成氫氣以由燃料電池14用來(lái)生成電功率。HGS 16可使用水與金屬之間的任何反應(yīng)來(lái)生成氫氣。HGS 16可使用任何金屬(包括任何金屬?gòu)?fù)合物)來(lái)生成氫氣，例如但不限于鋁等?？墒褂么呋瘎﹣?lái)促進(jìn)水與金屬之間的反應(yīng)?？墒褂萌魏魏线m的催化劑。用來(lái)生成氫氣的水與金屬之間的反應(yīng)是放熱的。水與金屬之間的合適反應(yīng)的示例包括但不限于:2A1 + 6H20 +催化劑=2A1 (OH)+ 3H2 +催化劑+熱量(在約15°C與約280°C之間)；2A1 + 4H20 +催化劑=2A10(0H) +3H2 +催化劑+熱量(在約280°C與約480°C之間)；2A1 + 3H20 +催化劑=Al2O3 + 3H2+催化劑+熱量(在約480°C以上)；等等。
[0046]為了發(fā)生反應(yīng)，向反應(yīng)器38的反應(yīng)室40供應(yīng)金屬、催化劑和水。通過(guò)與反應(yīng)室40流體連通的反應(yīng)器38的入口 50將水供應(yīng)至反應(yīng)室40?？梢砸匀魏未涡?qū)⒔饘?、催化劑和水供?yīng)至反應(yīng)室40。在一些實(shí)施例中，在將水供應(yīng)至反應(yīng)室之前將金屬預(yù)先裝載到反應(yīng)室40中。在其中先于水將金屬供應(yīng)至反應(yīng)室40的此類(lèi)實(shí)施例中，可在將水供應(yīng)至反應(yīng)室40之前使催化劑與金屬混合，可在將水供應(yīng)至反應(yīng)室40之前使催化劑與水混合,或者可在已將水供應(yīng)至反應(yīng)室40之后將催化劑供應(yīng)至反應(yīng)室40?？梢砸匀魏涡问綄⒔饘俸痛呋瘎┲械拿咯`個(gè)供應(yīng)至反應(yīng)室40，例如但不限于液體、粉末、顆粒、球丸、薄片等?？墒褂萌魏瘟康慕饘?、水和催化劑。
[0047]如上所述，在一些實(shí)施例中，將來(lái)自燃料電池14的副產(chǎn)品水供應(yīng)至HGS 16以用于生成氫氣。在此類(lèi)實(shí)施例中，水箱42保持可供應(yīng)至反應(yīng)器38以起動(dòng)反應(yīng)的初始水供應(yīng)。該初始水供應(yīng)可以完全是來(lái)自燃料電池14用以生成電功率的較早操作的副產(chǎn)品水，可以是在HGS 16的操作起動(dòng)之前從另ー來(lái)源添加至水箱的水，可以是它們的組合，等等。在ー些實(shí)施例中，由燃料電池14產(chǎn)生的副產(chǎn)品水的量和/或速率可足以使得電功率単元10是提供電功率的“自持”過(guò)程。備選地，水箱42保持水供應(yīng)，其補(bǔ)充副產(chǎn)品水，使得反應(yīng)器38被供應(yīng)足量的水以生成燃料電池14所需的氫氣量。在其中來(lái)自燃料電池14的副產(chǎn)品水未供應(yīng)至HGS 16的實(shí)施例中，水箱42可保持足量的水以生成預(yù)定量的氫氣，或者可在反應(yīng)器38的操作期間被供應(yīng)水以生成氫氣。
[0048]HGS 16可用來(lái)以任何速率生成任何量的氫氣，這可取決于燃料電池14的當(dāng)前或?qū)?lái)氫氣需求、由燃料電池14生成的電功率的當(dāng)前或?qū)?lái)量、燃料電池14生成電功率的當(dāng)前或?qū)?lái)速率等。HGS 16的各種參數(shù)可被選擇成生成預(yù)定量和/或速率的氫氣。此類(lèi)各種參數(shù)的示例包括但不限于所使用金屬的量和/或類(lèi)型、所使用催化劑的量和/或類(lèi)型、供應(yīng)至反應(yīng)室40的水的量和/或流率等。
[0049]反應(yīng)器38的出ロ 52操作地與燃料電池14的氫氣入口 18流體連通地連接，以用于向燃料電池14供應(yīng)由HGS 16生成的氫氣。在示出的實(shí)施例中，從燃料電池14接收未用氫氣的氫氣供應(yīng)箱34構(gòu)造成保持由HGS 16生成的氫氣。在一些備選實(shí)施例中，代替由氫氣供應(yīng)箱34保持，電功率單元10包括用于保持由HGS 16生成的氫氣的專(zhuān)用氫氣箱。在其它備選實(shí)施例中，電功率単元10不包括保持由HGS 16生成的氫氣的箱。由HGS 16生成的氫氣可儲(chǔ)存在氫氣供應(yīng)箱34或?qū)Ｓ脷錃庀渲羞_(dá)任何時(shí)間量。例如，氫氣可在正由HGS 16生成氫氣時(shí)被供應(yīng)至燃料電池14，或者由HGS 16生成的氫氣可被儲(chǔ)存以在將來(lái)由燃料電池14使用。
[0050]如上所述，燃料電池14使用由HGS 16生成的氫氣來(lái)生成電功率。燃料電池14使用氫氣與氧氣之間的任何反應(yīng)來(lái)生成電功率?？墒褂么呋瘎﹣?lái)促進(jìn)氫氣與氧氣之間的反應(yīng)。可使用任何合適的催化劑。氫氣與金屬之間用以生成電功率的反應(yīng)是放熱的。氧氣與氫氣之間的合適反應(yīng)的示例包括但不限于:6H2 + 302 +催化劑=6H20 +催化劑+熱量，等等。為了發(fā)生反應(yīng)，以任何次序?qū)錃?、氧氣和催化劑供?yīng)至燃料電池14?？墒褂萌魏瘟康臍錃?、氧氣和催化劑。
[0051]燃料電池14可用來(lái)以任何速率生成任何量的電功率。燃料電池14的各種參數(shù)可被選擇成生成預(yù)定量和/或速率的電功率。此類(lèi)各種參數(shù)的示例包括但不限于氫氣的量、類(lèi)型和/或流率、催化劑的量、類(lèi)型和/或流率、氧氣的量、類(lèi)型和/或流率，等等。
[0052]圖2是HGS 16的反應(yīng)器38的實(shí)施例的示意圖。反應(yīng)器38包括從頂端56延伸到相対的底端58的本體54。頂端56包括頂壁60。底端58包括底壁62。本體54包括從頂壁60延伸到底壁62的一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁64。頂端56包括頂壁60和側(cè)壁64的與頂壁60相交的部分66。底端58包括底壁62和側(cè)壁64的與底壁62相交的部分68。反應(yīng)器38包括入口 50和出口 52，它們中的每ー個(gè)延伸穿過(guò)本體54而與反應(yīng)室40流體連通，如在圖2中可見(jiàn)。反應(yīng)室40包括頂部43和底部45。底部45包括底壁62的內(nèi)表面47和側(cè)壁64的內(nèi)表面51的與內(nèi)表面47相交的部分49。入口 50和/或出口 52可包括各種流控制特征(未示出)，例如但不限于閥、節(jié)流器、噴出器、人工切斷裝置、自動(dòng)切斷裝置等。
[0053]反應(yīng)室40構(gòu)造成在其底部45接收水，使得水與金屬之間的反應(yīng)在反應(yīng)室40的底部45開(kāi)始。在示出的實(shí)施例中，反應(yīng)室40構(gòu)造成在本體54的底端58接收水。具體而言，入口 50延伸穿過(guò)本體54的底端58，使得反應(yīng)室40構(gòu)造成經(jīng)底端58接收水。換言之，水經(jīng)反應(yīng)器38的底端58供應(yīng)至反應(yīng)器38。經(jīng)底端58供應(yīng)至反應(yīng)器38的水在反應(yīng)室40的底部45與金屬反應(yīng)。在示出的實(shí)施例中，入口 50延伸穿過(guò)底壁62，使得反應(yīng)室40構(gòu)造成經(jīng)底壁62接收水。備選地，入口 50延伸穿過(guò)側(cè)壁64的作為底端58的一部分被包括的部分68，使得反應(yīng)室40構(gòu)造成經(jīng)底端58的側(cè)壁部分68接收水。而且，在一些備選實(shí)施例中，入ロ 50延伸穿過(guò)頂端56且包括管道(未示出)，其朝底部45延伸穿過(guò)反應(yīng)室40，使得水在底部45被引入反應(yīng)室40中。在其它備選實(shí)施例中，入口延伸穿過(guò)頂端56并將水引導(dǎo)到側(cè)壁64的內(nèi)表面51上，使得水沿內(nèi)表面51向下流到反應(yīng)室40的底部45。
[0054]可在水被供應(yīng)至反應(yīng)室40之前將金屬預(yù)先裝載到反應(yīng)器38的反應(yīng)室40中。此后經(jīng)入口 50將水供應(yīng)至反應(yīng)室40的底部45。如果使用催化劑，則催化劑可隨金屬預(yù)先裝載或者可在將水供應(yīng)至反應(yīng)室40之前或之時(shí)與水混合。由于金屬被預(yù)先裝載且水被供應(yīng)至反應(yīng)室40的底部45，使得水與金屬之間的反應(yīng)在底部45開(kāi)始，因而金屬與水之間的反應(yīng)是“自密封的”。該反應(yīng)的自密封性質(zhì)可簡(jiǎn)化和/或降低反應(yīng)器38的設(shè)計(jì)和制造的成本。而且，該反應(yīng)的自密封性質(zhì)可實(shí)現(xiàn)氫氣發(fā)生的相對(duì)可控、相對(duì)穩(wěn)定和/或相對(duì)恒定的速率。
[0055]圖3是包括以與電功率單元10(圖1)基本類(lèi)似的方式提供電功率的電功率單元110的飛行器100的實(shí)施例的示意圖。在示出的實(shí)施例中，飛行器100是固定翼客機(jī)。飛行器100包括多個(gè)電氣構(gòu)件112、機(jī)身170、主功率單元172、輔助功率單元(APU) 174、ー個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)176和電功率單元110。電氣構(gòu)件112、功率單元172和174、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)176和電功率單元110均位于機(jī)身170上。具體而言，電氣構(gòu)件112、功率單元172和174、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)176和電功率單元110定位在機(jī)身170上和/或內(nèi)的各個(gè)位置，使得電氣構(gòu)件112、功率單元172和174、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)176和電功率單元110在飛行器100的飛行期間由機(jī)身170承載。
[0056]在示出的實(shí)施例中，電功率單元110是飛行器100的EPU，例如，其在主電源172和輔助電源174兩者已完全或部分失效時(shí)使用。備選地，電功率単元110是飛行器100的APU,其在主功率単元172完全或部分失效時(shí)使用。應(yīng)當(dāng)理解，不論電功率単元110為EPU或APU,電功率單元110都可構(gòu)造成在非緊急狀況下向ー個(gè)或多個(gè)電氣構(gòu)件112提供電功率。
[0057]主功率單元172可以是任何類(lèi)型的電功率源，例如生成裝置或儲(chǔ)存裝置。在示出的實(shí)施例中，主功率単元172是與飛行器100的發(fā)動(dòng)機(jī)176相關(guān)聯(lián)的渦輪發(fā)電機(jī)。作為生成裝置的主功率単元172的其它示例包括但不限于發(fā)電機(jī)和/或太陽(yáng)能電池，等等。作為儲(chǔ)存裝置的主功率単元172的示例包括但不限于燃料電池、蓄電池、飛輪和/或電容器，等等。雖然被示出為位于飛行器100的發(fā)動(dòng)機(jī)176處，但主功率単元172可位于沿機(jī)身170的任何其它位置。而且，飛行器100可包括任何數(shù)量的主功率単元172。[0058]APU 174可以是任何類(lèi)型的電功率源，例如生成裝置或儲(chǔ)存裝置。在示出的實(shí)施例中，APU 174是儲(chǔ)存裝置。作為儲(chǔ)存裝置的APU 174的示例包括但不限于燃料電池、蓄電池、飛輪和/或電容器，等等。作為生成裝置的APU 174的示例包括但不限于渦輪發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)和/或太陽(yáng)能電池，等等。APU 174可位于沿機(jī)身170的任何位置。飛行器100可包括任何數(shù)量的APU 174。
[0059]電氣構(gòu)件112的子集(sub-set) 178在圖3中被示為處于沿機(jī)身170的各個(gè)位置。各子集178可包括任何數(shù)量的電氣構(gòu)件112。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)子集178僅包括單個(gè)電氣構(gòu)件112。當(dāng)子集178包括兩個(gè)或更多電氣構(gòu)件112時(shí)，子集178的所有電氣構(gòu)件112可屬于相同類(lèi)型，或者子集178可包括兩種或更多類(lèi)型的電氣構(gòu)件112。飛行器100可包括任何數(shù)量的子集178。
[0060]圖3中所示的子集178沿機(jī)身170的位置和樣式僅用于舉例。各子集178可具有沿機(jī)身170的任何其它位置，并且子集178可相對(duì)于彼此以任何其它樣式布置。而且，同一子集178的電氣構(gòu)件112在圖3中僅出于說(shuō)明性目的而被示出為在沿機(jī)身170的相同位置組合在一起。同一子集178的電氣構(gòu)件112不必位于沿機(jī)身170的相同位置。而是，各電氣構(gòu)件112可具有沿機(jī)身170的任何位置，不論這種位置是否與同一子集178的一個(gè)或多個(gè)其它電氣構(gòu)件112的位置相同或相鄰。在一些實(shí)施例中，電氣構(gòu)件基于電氣構(gòu)件112的群組(即，子集178)所共用的對(duì)應(yīng)功率分配模塊(未示出)在子集122中組合在一起。
[0061]各子集178的各電氣構(gòu)件112可以是任何類(lèi)型的電氣構(gòu)件。電氣構(gòu)件112的示例包括但不限于飛行控制裝置、相連的液壓裝置、航空電子裝置、顯示器、儀表、傳感器、廚房烤箱、加熱器、制冷単元、照明裝置、風(fēng)扇、除冰和防冰系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)、飛行管理系統(tǒng)、功率分配構(gòu)件、起動(dòng)機(jī)、起動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)、環(huán)境控制裝置、加壓系統(tǒng)、娛樂(lè)系統(tǒng)、微波爐、武器系統(tǒng)、照相機(jī)、信號(hào)處理器、功率分配構(gòu)件、電容器和/或處理、傳輸和/或延遲數(shù)據(jù)的電氣構(gòu)件，等等。
[0062]子集178電連接至主功率單元172、APU 174和電功率單元110，使得各電氣構(gòu)件112構(gòu)造成從主功率單元172、APU 174和/或電功率單元110接收電功率。在示出的實(shí)施例中，各子集178的各電氣構(gòu)件112電連接至單元172、174和110中的每ー個(gè)。換言之，各單元172、174和110構(gòu)造成向所有電氣構(gòu)件112供應(yīng)電功率。備選地，電氣構(gòu)件112中的一個(gè)或多個(gè)可不電連接至主功率單元172、APU 174或電功率單元110。換言之，在一些備選實(shí)施例中，主功率單元172、APU 174和/或電功率單元110僅向電氣構(gòu)件112中的ー些供應(yīng)電功率。例如，APU 174和/或電功率單元110可僅僅電連接至在緊急狀況期間需要的電氣構(gòu)件112 (例如，對(duì)飛行器100的安全操作關(guān)鍵和/或至關(guān)重要的電氣構(gòu)件112，例如但不限于飛行控制裝置、儀表、相連的液壓裝置、航空電子裝置、顯示器、傳感器、照明裝置、除冰和防冰系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)、飛行管理系統(tǒng)、環(huán)境控制裝置、加壓系統(tǒng)和/或武器系統(tǒng)，等等）。[0063]現(xiàn)在提及電功率單元110，該電功率單元110包括燃料電池114和氫氣發(fā)生系統(tǒng)(HGS) 16。HGS 16構(gòu)造成以與上文關(guān)于HGS 16(圖1)所述基本類(lèi)似的方式使用水與金屬之間的反應(yīng)來(lái)生成氫氣。燃料電池114構(gòu)造成以與上文關(guān)于燃料電池14(圖1)所述基本類(lèi)似的方式使用氫氣來(lái)生成電功率。HGS 116流體連接至燃料電池114，使得HGS 116構(gòu)造成向燃料電池114供應(yīng)由HGS 116生成的氫氣。[0064]現(xiàn)在將描述電功率單元110用以向電氣構(gòu)件112提供電功率的操作。HGS 116使用金屬與水之間的反應(yīng)來(lái)生成氫氣。由HGS 116生成的氫氣被供應(yīng)至燃料電池114。燃料電池114使用在氧氣與由HGS 116生成的氫氣之間的反應(yīng)來(lái)生成電功率。由燃料電池114生成的電功率可立即輸送到電連接至電功率単元110的電氣構(gòu)件112，或者可被儲(chǔ)存以稍后輸送至電氣構(gòu)件112。在一些實(shí)施例中，來(lái)自燃料電池114的副產(chǎn)品水被供應(yīng)至HGS 116以用于生成氫氣。
[0065]在一些實(shí)施例中，電功率單元110電連接至主功率單元172和/或APU 174。電功率單元110到主功率單元172和/或APU 174的電連接可使電功率單元110能夠在非緊急狀況期間補(bǔ)充主功率單元172和/或APU 174。例如，不論主功率單元172和/或APU 174是否已失效，電功率単元110都可在非緊急狀況期間向被供應(yīng)來(lái)自主功率単元172和/或APU 174的電功率的ー個(gè)或多個(gè)電氣構(gòu)件112提供電功率。而且，并且例如，電功率單元110可向正被供應(yīng)來(lái)自主功率単元172和/或APU 174的電功率的ー個(gè)或多個(gè)電氣構(gòu)件112提供另外的電功率。除了電連接至主功率単元172和/或APU 174之外或備選地，在非緊急狀況期間，電功率単元10可通過(guò)分開(kāi)地電連接至被供應(yīng)來(lái)自主功率単元172和/或APU的電功率的ー個(gè)或多個(gè)電氣構(gòu)件112而補(bǔ)充主功率單元172和/或APU 174。
[0066]圖4是示出用于在飛行器(例如，圖3中所示的飛行器100)上提供電功率的方法200的實(shí)施例的流程圖。例如，方法200可使用電功率單元10(圖1)或電功率單元110 (圖3)來(lái)執(zhí)行。方法200包括在202使用水與金屬之間的反應(yīng)在飛行器上生成氫氣。在ー些實(shí)施例中，在202生成包括在202a將金屬預(yù)先裝載到反應(yīng)器(例如，圖1和2中所示的反應(yīng)器38)中且隨后向反應(yīng)器的反應(yīng)室的底部供應(yīng)水(例如，經(jīng)反應(yīng)器的底端)。而且，在202生成可包括在202b使用來(lái)自燃料電池(例如，圖1所示的燃料電池14或圖3所示的燃料電池114)的副產(chǎn)品水來(lái)生成氫氣。在一些實(shí)施例中，在202生成包括結(jié)合水、金屬和催化劑以形成具有在約15°C與約280°C之間的溫度范圍的放熱反應(yīng)。
[0067]在204，方法200包括向飛行器上的燃料電池供應(yīng)所生成的氫氣。在206，方法200包括使用在所生成的氫氣與氧氣之間的反應(yīng)在燃料電池生成電功率。在一些實(shí)施例中，在206生成電功率包括在206a產(chǎn)生水作為副產(chǎn)品以及在206b向反應(yīng)器供應(yīng)副產(chǎn)品水以用于生成更多氫氣。在一些實(shí)施例中，在206生成包括使未用氫氣和未用氧氣中的至少ー者再循環(huán)到燃料電池。在208，方法200包括將從燃料電池生成的電功率供應(yīng)至飛行器上的ー個(gè)或多個(gè)電氣構(gòu)件(例如，圖1所示的電氣構(gòu)件12或圖3所示的電氣構(gòu)件112)。
[0068]系統(tǒng)和方法的各種實(shí)施例供以提供電功率。各種實(shí)施例的至少ー個(gè)技術(shù)效果是在使用期間提供受控的額定輸出功率的電功率単元。各種實(shí)施例的至少ー個(gè)技術(shù)效果是提供更接近使用由電功率単元供應(yīng)的電功率的實(shí)際負(fù)載的更靈活配備的電功率単元。各種實(shí)施例的至少ー個(gè)技術(shù)效果是使用傳統(tǒng)商品金屬和水作為用于生成氫氣的原料的電功率単元，其可相對(duì)容易操作，可被廣泛地采用，和/或可為成本經(jīng)濟(jì)的。各種實(shí)施例的至少ー個(gè)技術(shù)效果是促進(jìn)多供應(yīng)商的電功率単元，這可降低電功率単元的成本。
[0069]應(yīng)當(dāng)注意，各種實(shí)施例可在硬件、軟件或它們的組合中實(shí)施。各種實(shí)施例和/或構(gòu)件，例如，模塊或構(gòu)件和其中的控制器，還可實(shí)施為ー個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)或處理器的一部分。計(jì)算機(jī)或處理器可包括計(jì)算裝置、輸入裝置、顯示單元和例如用于訪(fǎng)問(wèn)因特網(wǎng)的接ロ。計(jì)算機(jī)或處理器可包括微處理器。微處理器可連接至通信總線(xiàn)。計(jì)算機(jī)或處理器還可包括存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器可包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器(ROM)。計(jì)算機(jī)或處理器還可包括存儲(chǔ)裝置，其可為硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器或可移除存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)器，例如固態(tài)驅(qū)動(dòng)器、光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器等。存儲(chǔ)裝置也可以是用于將計(jì)算機(jī)程序或其它指令加載到計(jì)算機(jī)或處理器中的其它類(lèi)似裝置。
[0070]如文中所用，術(shù)語(yǔ)“計(jì)算機(jī)”或“模塊”可包括任何基于處理器或基于微處理器的系統(tǒng)，其包括使用微控制器、精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)(RISC)、ASIC、邏輯電路和能夠執(zhí)行文中所述功能的任何其它電路或處理器的系統(tǒng)。以上示例僅為示例性的，且因此并不意圖以任何方式限制用語(yǔ)“計(jì)算機(jī)”的定義和/或含義。
[0071]計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行存儲(chǔ)在ー個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)元件中的ー組指令，以便處理輸入數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)元件還可按要求或需要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或其它信息。存儲(chǔ)元件可呈處理機(jī)內(nèi)的信息源或物理存儲(chǔ)元件的形式。
[0072]該組指令可包括指示作為處理機(jī)的計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行具體操作(例如本發(fā)明的各種實(shí)施例的方法和過(guò)程)的各種命令。該組指令可呈軟件程序的形式。該軟件可呈各種形式，例如系統(tǒng)軟件或應(yīng)用軟件，且其可體現(xiàn)為有形和非暫時(shí)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。此外，該軟件可呈單獨(dú)的程序或模塊的集合、較大程序內(nèi)的程序模塊或程序模塊的一部分的形式。軟件還可包括呈面向?qū)ο缶幊绦问降哪K化編程。由處理機(jī)對(duì)輸入數(shù)據(jù)的處理可響應(yīng)于操作員命令，或響應(yīng)于前次處理的結(jié)果，或響應(yīng)于另ー處理機(jī)所做出的請(qǐng)求。
[0073]如文中所用，術(shù)語(yǔ)“軟件”和“固件”是可互換的，并且包括存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中以由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的任何計(jì)算機(jī)程序，存儲(chǔ)器包括RAM存儲(chǔ)器、ROM存儲(chǔ)器、EPROM存儲(chǔ)器、EEPROM存儲(chǔ)器和非易失性RAM(NVRAM)存儲(chǔ)器。上述存儲(chǔ)器類(lèi)型僅為示例性的，且因此并不限制用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序的存儲(chǔ)器的類(lèi)型。[0074]應(yīng)當(dāng)理解，以上說(shuō)明意圖為說(shuō)明性的而非限制性的。例如，上述實(shí)施例(和/或其方面)可彼此結(jié)合使用。另外，可做出許多修改以使特定狀況或材料適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)而不脫離本發(fā)明的范圍。文中所述的各種構(gòu)件的尺寸、材料類(lèi)型、定向以及各種構(gòu)件的數(shù)量和位置意在限定某些實(shí)施例的參數(shù)，且決非限制性的，而是僅為示例性實(shí)施例。在回顧以上說(shuō)明后，在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的許多其它實(shí)施例和修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將顯而易見(jiàn)。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)參考所附權(quán)利要求連同對(duì)這種權(quán)利要求賦予的等同方案的完整范圍來(lái)確定。在所附權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“包括”和“其中”用作相應(yīng)術(shù)語(yǔ)“包含”和“在其中”的通俗英語(yǔ)等同物。而且，在所述權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”和“第三”等僅用作標(biāo)記，而并不意圖對(duì)它們的對(duì)象強(qiáng)加數(shù)值要求。此外，所附權(quán)利要求的限制不以裝置加功能的格式書(shū)寫(xiě)，且并不意圖基于美國(guó)專(zhuān)利法第112條第六段來(lái)解釋?zhuān)乔抑钡竭@種權(quán)利要求限制明確地使用短語(yǔ)“用干…的裝置”，后接沒(méi)有進(jìn)ー步結(jié)構(gòu)的功能陳述。
【權(quán)利要求】
1.一種用于向飛行器(100)上的電氣構(gòu)件(12)提供電功率的電功率単元(10)，所述電功率單元包括: 氫氣發(fā)生系統(tǒng)(16)，其構(gòu)造成定位在所述飛行器上，所述氫氣發(fā)生系統(tǒng)還構(gòu)造成使用水與金屬之間的反應(yīng)來(lái)生成氫氣；以及 燃料電池(14)，其構(gòu)造成定位在所述飛行器上，所述燃料電池操作地連接至所述氫氣發(fā)生系統(tǒng)，使得所述燃料電池從所述氫氣發(fā)生系統(tǒng)接收氫氣，所述燃料電池還構(gòu)造成從自所述氫氣發(fā)生系統(tǒng)接收的所述氫氣生成電功率且電連接至所述電氣構(gòu)件以用于給所述構(gòu)件供應(yīng)電功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電功率単元(10)，其特征在于，所述氫氣發(fā)生系統(tǒng)(16)包括反應(yīng)器(38)、水箱(42)和泵(46)，所述泵操作地與所述反應(yīng)器和所述水箱連接，以用于將水從所述水箱泵送到所述反應(yīng)器中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電功率単元(10)，其特征在于，所述電功率單元是所述飛行器的應(yīng)急功率単元(EPU)或輔助功率単元(APU)中的ー個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電功率単元(10)，其特征在于，所述燃料電池(14)產(chǎn)生水作為使用自所述氫氣發(fā)生系統(tǒng)(16)接收的所述氫氣的電功率生成的副產(chǎn)品，所述氫氣發(fā)生系統(tǒng)流體連接至所述燃料電池，使得所述氫氣發(fā)生系統(tǒng)構(gòu)造成從所述燃料電池接收水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電功率単元(10)，其特征在于，所述氫氣發(fā)生系統(tǒng)(16)包括反應(yīng)器(38)，其具有包括底部(45)的反應(yīng)室(40)，所述反應(yīng)室構(gòu)造成在所述反應(yīng)室的底部接收水，使得所述水與所述金屬之間的反應(yīng)在所述反應(yīng)室的底部開(kāi)始。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電功率単元(10)，其特征在于，所述氫氣發(fā)生系統(tǒng)(16)包括反應(yīng)器(38)，其具有頂端(56)和相対的底端(58)，所述反應(yīng)器構(gòu)造成通過(guò)延伸穿過(guò)所述頂端的入口(50)在所述底端接收水。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電功率単元(10)，其特征在于，還包括操作地連接至所述氫氣發(fā)生系統(tǒng)或所述燃料電池(14)中的至少ー個(gè)的控制器(48)，所述控制器構(gòu)造成控制所述氫氣發(fā)生系統(tǒng)或所述燃料電池中的至少ー個(gè)的操作。
8.一種用于在飛行器上提供電功率的方法(200)，所述方法包括: 使用水與金屬之間的反應(yīng)在所述飛行器上生成(202)氫氣； 向所述飛行器上的燃料電池供應(yīng)(204)所生成的氫氣；以及 使用所生成的氫氣在所述燃料電池生成(206)電功率。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法(200)，其特征在于，還包括將從所述燃料電池生成的電功率供應(yīng)(208)至所述飛行器上的電氣構(gòu)件。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法(200)，其特征在于，使用水與金屬之間的反應(yīng)在所述飛行器上生成(202)氫氣包括將所述水與所述金屬和催化劑結(jié)合，以形成具有在約15°C與約280°C之間的溫度范圍的放熱反應(yīng)。
【文檔編號(hào)】H01M8/06GK103456976SQ201310210856
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月31日
【發(fā)明者】Z.周, J.R.普雷斯利, R.S.德穆思, 殷明 申請(qǐng)人:通用電氣公司