專利名稱：全電飛行器的機載冷熱電聯產系統和方法
技術領域：
本發明涉及應用在小型飛行器上的機載冷熱電聯產系統和方法，具體是利 用質子交換膜燃料電池發電產生的余熱來驅動溴化鋰集成膜吸收式余熱空調進 行制冷、供熱從而實現冷熱電聯產的機載冷熱電聯產系統和方法。
背景技術：
全電飛行器是這樣的飛行器，即其中不僅液壓、氣動和機械系統用電力系 統取代而且推進系統也是用電能驅動。
全電飛行器是現代飛行器技術的重要發展方向，針對其能源、環控、熱管 理系統展開前沿性的研究探索具有重要的學術意義和應用前景。
全電飛行器的能源、環控、熱管理系統同時存在較大的冷熱電負荷，現有 技術中一般采用冷熱電分產、分供方案，這種方案有兩方面的缺陷 一方面， 飛行器發電裝置有大量余熱沒有得到充分利用，不僅造成飛行器熱管理系統的 負擔大幅增加，而且導致能源的大量浪費；另一方面，飛行器環境控制系統使 用電動空調(比如蒸發式空調、空氣壓縮式空調的壓縮機都是電能驅動的)完 成制冷、供熱任務，沒有利用發電裝置的余熱，所以熱經濟性不高，并且還會 進一步加大飛行器上的用電負荷。這樣的全電飛行器就客觀存在發電余熱得不 到充分利用、環控系統能耗過高、熱管理系統負荷加大等嚴重缺陷。
由于飛行器飛行條件及飛行環境的特殊性，全電飛行器冷熱電聯產與地面 上應用的冷熱電聯產系統有本質上的不同，其中必須考慮重量、體積、飛行代 償、環境適應性等一系列地面冷熱電聯產無需過多考慮或根本不需要考慮的重 要因素。飛行器的這些特殊因素(特別是重量、體積、飛行器的振動)成為制 約冷熱電聯產技術在飛行器上應用的瓶頸。
比如地面上冷熱電聯產系統的溴化鋰吸收式余熱空調系統一般是用管殼式 吸收器，它具有體積大、質量大并且無法在有振動的場合使用，這些原因限制 了它運用在全電飛行器上。
發明內容
針對現有技術的上述問題，本發明創造性地提供了適用于飛行器的、把低 溫質子交換膜燃料電池和溴化鋰集成膜吸收式余熱空調相結合的機載冷熱電聯 產方案和機載冷熱電聯產系統，其中，由質子交換膜燃料電池提供全部電能， 包括驅動飛行器的電動機及其它電子設備、傳動設備所需的電能，由溴化鋰吸
5收式余熱空調利用燃料電池的余熱進行制冷和供熱，從而實現冷熱電聯產，有 效地解決了現有技術的全電飛行器能源環控系統方案存在的發電裝置余熱得不 到充分利用、環控系統電動空調能耗過高、整個系統熱經濟性不高等制約全電 飛行器技術進一步發展的關鍵問題。
該方案可以應用在小型飛行器上；"小型飛行器"包括輕型飛機，戰斗機， 直升機，旋翼機，無人機等。
根據本發明的一個方面，提供了一種全電飛行器的機載冷熱電聯產方法，
所述全電飛行器包括
一個低溫質子交換膜燃料電池，用于把氫氣氧氣反應產生的化學能轉化成
所述飛行器上使用的電能； 其特征在于包括
利用一個第一工作介質循環把所述低溫質子交換膜燃料電池處的熱量傳輸 到一個發生器，從而把流經所述發生器的溴化鋰溶液分離成溴化鋰濃溶液和冷
劑水蒸氣；
使所述溴化鋰濃溶液經過一個溶液熱交換器和一個第一節流閥而到達一個 集成膜吸收器；
使所述冷劑水蒸氣經過一個冷凝器、 一個第二節流閥和一個蒸發器而到達 所述集成膜吸收器而被到達所述集成膜吸收器的所述溴化鋰濃溶液所吸收，以 及
使所述流經集成膜吸收器的溴化鋰濃溶液吸收所述冷劑水蒸氣之后形成的 溴化鋰稀溶液經所述發生器加熱蒸發而成為流經所述集成膜吸收器的溴化鋰濃 溶液，從而完成所述溴化鋰稀溶液/所述溴化鋰濃溶液/所述冷劑水蒸氣的循環。
根據本發明的一個進一步的方面，提供了一種全電飛行器的機載冷熱電聯 產系統，其特征在于所述機載冷熱電聯產系統包括
一個低溫質子交換膜燃料電池，用于把氫氣氧氣反應產生的化學能轉化成
所述飛行器上使用的電能；
一個發生器，用于借助從所述低溫質子交換膜燃料電池處通過一個第一工 作介質循環而被傳輸到所述發生器的熱量，而把從一個集成膜吸收器流到所述 發生器的溴化鋰稀溶液分離成溴化鋰濃溶液和冷劑水蒸氣；
一個第一節流閥；
所述集成膜吸收器，所述溴化鋰濃溶液經過所述溶液熱交換器和第一節流 閥而被到達所述集成膜吸收器；
6一個冷凝器；
一個第二節流閥；和
一個蒸發器， 其中
所述冷劑水蒸氣經過所述冷凝器、所述第二節流閥和所述蒸發器而到達所 述集成膜吸收器而被到達所述集成膜吸收器的所述溴化鋰濃溶液所吸收，且
所述溴化鋰濃溶液吸收所述冷劑水蒸氣之后形成的溴化鋰稀溶液經所述發 生器加熱蒸發后而成為流經所述集成膜吸收器的溴化鋰濃溶液,，從而完成所述 溴化鋰稀溶液/所述溴化鋰濃溶液/所述冷劑水蒸氣的循環。
圖l是根據本發明的一個實施例的機載冷熱電聯產系統的總體配置圖。
圖2是說明根據本發明的一個實施例的低溫質子交換膜燃料電池系統的配 置的結構框圖。
圖3示意顯示了根據本發明的一個實施例的溴化鋰集成膜吸收式余熱空調 的配置。
圖4是根據本發明的實施例中采用的集成膜吸收器的示意結構圖。
具體實施例方式
本發明的機載冷熱電聯產系統包括低溫質子交換膜燃料電池和溴化鋰集成 膜吸收式余熱空調。
燃料電池可以高效的、環境友好地將儲存在燃料中的化學能等溫和地轉化 為電能，氫是燃料電池的最佳燃料。
質子交換膜燃料電池(PEMFC)是燃料電池的一種，質子交換膜燃料電池的 電解質有離子導電聚合物構成。電解質的兩面分別為多孔催化劑構成的電極， 此三層結構密合在一起，形成了非常薄的"陰極-電解質-陽極"結構，稱為膜 電極三合一組件(MEA)。通常是由雙極板將多個MEA串聯起來用于電池堆中。
低溫質子交換膜燃料電池的聚合物電解質可以在低溫下(大約100 "C )工作， 這使PEMFC具有低溫快速啟動的優點。其次，由于MEA很薄，電池可以得到非常 緊湊的結構。另外，由于不使用腐蝕性的液態電解質，電池可以在任何方位、 任何角度運行。這些優勢使得PEMFC非常適宜用作汽車及其他移動設施的電源。 另外質子交換膜具有結構緊湊，性能優越，非常適用于熱電聯供系統。
所述低溫質子交換膜燃料電池包括氧氣系統、氫氣系統、低溫質子交換膜
7燃料電池主體、電壓轉換器、控制器、能量存儲系統、電動控制系統、電動機;
其工作原理在質子交換膜燃料電池的陽極，氫離子化，釋放出電子并產
生氫離子(也叫做質子)。
2H2 —4H++4e—
在陰極，氧氣結合電極上的電子和電解質中的氫離子形成水，這個反應釋 放出能量。
02+4e— + 4H+ — 2H20
為了使這些反應能連續發生，在陽極產生的電子要通過外電路到達陰極， 并且氫離子必須通過電解質。質子交換膜中的聚合物電解質可存在自由的氫離 子所以能很好的達到這個目的；
所述氧氣系統包括沖壓空氣系統、純氧系統、氧氣輸入系統，主要為低溫 質子交換膜燃料電池提供氧氣；
所述氫氣系統包括液氫存儲系統、壓力調節器、加濕器、送風機、氫氣輸
入控制系統，主要為低溫質子交換膜燃料電池提供氫氣；
液氫存儲系統采用液氫存儲罐來實現，主要是考慮到飛行器上空間及重量 限制，采用液氫存儲罐相比氫氣重整系統重量輕相比高壓氫氣存儲罐體積小， 另外液氫還可以作為熱沉，帶走PA0的熱量；
電壓轉換器是把質子交換膜輸出的電能轉換為可供各個系統安全利用的電
倉旨；
，控制器是控制不同的能量存儲系統相互連接、充電、放電和低溫質子交換 膜膜燃料電池的電能分配；
能量存儲系統為飛行器提供備用電源，包括主能量存儲系統、額外能量存 儲系統、峰值能量存儲系統和緊急備用能量存儲系統，能量存儲系統可以直接 由燃料電池進行充電，也可以來自其他獨立的能源系統；
電動控制器能根據不同的飛行要求控制電動機的輸出以保證飛行器的速度 及推力要求；
電動機是為飛行器飛行提供所需的推力。
所述溴化鋰集成膜吸收式余熱空調系統由發生器、冷凝器、蒸發器、節流 閥、集成膜吸收器、泵和溶液熱交換器等組成。
其工作原理集成膜吸收器出來的溴化鋰稀溶液由溶液泵升壓后，經溶液熱 交換器升溫后進入發生器，在發生器中溴化鋰稀溶液被熱源加熱溫度升高直至 沸騰,產生冷劑水蒸氣后溴化鋰稀溶液變為溴化鋰濃溶液,而冷劑水蒸氣進入冷 凝器，在冷凝器內被冷卻成冷劑水,經節流閥節流降壓后進入蒸發器。由發生器 出來的濃溶液經溶液熱交換器放熱降溫后經節流閥降壓后進入吸收器，與吸收 器中的稀溶液相混合,吸收來自蒸發器的低壓冷劑水蒸氣,使蒸發器中的低壓得 以維持，從而達到連續制冷的目的；
上述集成膜吸收器是由微孔高分子中空纖維膜接觸器組成的吸收模塊跟冷 卻模塊集成封裝而成；
8微孔高分子中空纖維膜是一層選擇透過性膜，此系統所用的膜只允許水蒸 氣透過，而溴化鋰溶液是不能通過的；
用集成膜吸收器代替傳統的管殼式吸收器可以減少體積，減少重量，并且 振動對其效率影響不大。微孔高分子中空纖維膜接觸器單位體積的接觸面積大 并且由于是強迫對流會有良好的傳質效果，從而可以大大減少吸收器的尺寸。 在吸收模塊中間加入冷卻模塊然后集成封裝，根據要求確定冷卻模塊跟吸收模 塊的比值關系可以對溴化鋰溶液達到很好的冷卻效果，并且振動對集成膜吸收 器的效率影響不大，德國斯圖加特大學已研制了能在汽車上使用的集成膜吸收 器，并且取得了很好的效果，這說明集成膜吸收器在飛行器上應用也是可行的。
所述外部換熱器都是以PAO (聚ci-烯烴油)為工作介質，PAO屬可生物降解 類，是一種合成電介質液體冷卻劑，其中摻有某些抗氧化添加劑，性質穩定，選 擇PAO作為飛行器冷卻介質是由于PAO正應用于美國空軍、海軍的各種項目中并 且獲得了很大的成功，并且PAO在飛行器整個飛行包線內，它都能滿足液體冷卻 回路的使用要求。
本系統的優點包括
1 、創造性地應用質子交換膜燃料電池和溴化鋰集成膜吸收式余熱空調的機 載冷熱電聯產技術有效地解決了目前全電飛行器能源環控系統存在的發電裝置 余熱得不到充分利用、環控系統電動空調能耗過高、整個系統熱經濟性不高等 制約全電飛行器技術進一步發展的關鍵問題。
2、 創造性地把集成膜吸收器技術應用在溴化鋰吸收式余熱空調系統里，解 決了傳統的溴化鋰吸收式余熱空調由于體積大、質量大并且無法在有振動的場 合使用的問題，為溴化鋰吸收式余熱空調制冷技術在全電飛行器上的應用提供
了可倉旨o
3、 選擇結構緊湊、重量輕的低溫質子交換膜燃料電池，它不僅具有低溫快 速啟動的優點，非常適合用在飛行器上，而且還可以減輕全電飛行器的體積和 重量，提高飛行器的性能，另外低溫質子交換膜也非常適用于冷熱電聯產系統。
4、 用液氫直接作為氫源，減少了體積，減少了重量，另外液氫還可以作為 熱沉，帶走冷卻介質PAO的熱量。
5、 整個方案運用在全電飛行器上會使飛行器更輕便、更高效、更可靠、更 安全。
以下結合附圖進一步具體描述本發明的實施例。
如圖1所示的本發明的機載冷熱電聯產系統的實施例包括氫氣系統101、氧 氣系統102、氫氣輸入控制系統103、氧氣輸入控制系統104、低溫質子交換膜燃 料電池105、水空氣分離器106和溴化鋰集成膜吸收式余熱空調107。 氧氣系統102為低溫質子交換膜燃料電池105提供反應所需的氧氣； 氧氣輸入控制系統104根據低溫質子交換膜燃料電池105的反應需要提供符合要求(比如流量、壓力、濕度等方面)的氧氣；
氫氣系統101為低溫質子交換膜燃料電池105提供反應所需的氫氣； 氫氣輸入控制系統103是根據低溫質子交換膜燃料電池105的反應需要提供
符合要求(比如流量、壓力、濕度等方面)的氫氣；
低溫質子交換膜燃料電池105用于把氫氣氧氣反應產生的化學能轉化成電
能供飛行器上的各用電設備使用；
水空氣分離器106用于將低溫質子交換膜燃料電池105反應產生的廢氣跟水
分離開，分離出的水供飛行器上使用，分離出的廢氣可用來驅動溴化鋰集成膜 吸收式余熱空調107。
圖2是說明根據本發明的 一個實施例的低溫質子交換膜燃料電池105及其相 關部分的配置的結構框圖，其中示意顯示了在該配置下液氫存儲器1011、壓力 調節器1012、加濕器1013、送風機1014、氫氣輸入控制系統103、引氣管1021、 風扇1022、風扇電動機1023、電動機201、壓縮氧氣罐1024、氧氣輸入控制系統 104、低溫質子交換膜燃料電池105、電壓轉換器205、控制器203、能量存儲系 統204、電動控制系統202、電動機201之間的聯結關系。
液氫存儲器IO 1 l用于存儲低溫質子交換膜燃料電池反應所需的氫氣； 壓力調節器1012用于調節氫氣出口的壓強以保證流量滿足要求； 加濕器1013用于給氫氣加濕以滿足反應所需的濕度條件； 送風機1014用于提供氫氣輸入系統所需的動力；
氫氣輸入控制系統103用于保證氫氣進入低溫質子交換膜燃料電池反應時
各項條件符合要求；
引氣管1021是沖壓空氣進口通道；引氣管1021—般安裝在飛行器的底部；
引氣管1021的進氣口一般在飛行器的前端；
引氣管1021有時不能為燃料電池提供足夠的氧氣；此時，需要另外設置了
一個壓縮氧氣罐1024來輔助沖壓空氣系統，在引氣管路上要安裝一個風扇1022 和一個用于為風扇1022提供動力的風扇電動機1023;
另外設置了一個壓縮氧氣罐1024來輔助沖壓空氣系統，主要是考慮到沖壓 系統由于故障不能提供足夠的氧氣或者是當燃料電池需要額外電能的輸出時 (比如飛行器起飛或爬升時)，這時可以開啟壓縮氧氣罐1024以滿足燃料電池 105對氧氣的需要。
低溫質子交換膜燃料電池105輸出的電能通過電壓轉換器205、控制器203和 電動控制系統202從而驅動電動機201,電動機201可以是直流電也可以是交流電 驅動，只要它具有最優的尺寸及重量，并且能提供足夠的推力。
電動控制系統用于根據不同的飛行要求控制電動機201的輸出保證飛行器 的速度及推力要求；
能量存儲系統204為飛行器提供備用電源，具體可包括主能量存儲系統、額 外能量存儲系統、峰值能量存儲系統和緊急備用能量存儲系統，其中主能量存儲系統在沒有燃料電池的輔助下能夠獨立提供飛行器飛行所需的 輔旨；
k外能量存儲系統用于配合主能量存儲系統提供電能給導航、通訊、播音
和空調系統等次級設備；
峰值能量存儲系統用于在飛行器起飛或者爬升時提供額外的電能； 緊急備用能量存儲系統可以用于當飛行器發生故障或其他能量系統不能提
供足夠的能量維持飛行器正常航行時代替主能量存儲系統提供飛行器安全降落
所需的電能。
圖3示意顯示了根據本發明的一個實施例的溴化鋰集成膜吸收式余熱空調 107的配置，其中包括集成膜吸收器310、溶液泵308、溶液熱交換器306、發生 器305、第一節流閥307、第二節流閥309、冷凝器303、第一泵304、 PAO環A、 PAO 環A1、 PA0環A2、 PA0環B、 PA0環C、液氫環路、空氣環路、PA0/空氣熱交換器302、 PAO/液氫熱交換器301。
根據本發明的一個實施例的溴化鋰集成膜吸收式余熱空調107的工作過程 包括集成膜吸收器310出來的溴化鋰稀溶液由溶液泵308升壓后，經溶液熱交換 器306升溫后進入發生器305，在發生器305中溴化鋰稀溶液被熱源(即冷卻燃料 電池的PAO (圖3中的"PAO環C")所帶來的熱量；當該熱量不夠時，可以可選地 利用燃料電池的廢氣中的熱量)加熱升溫直至沸騰,產生冷劑水蒸氣后，溴化鋰 稀溶液變為溴化鋰濃溶液，而冷劑水蒸氣進入冷凝器303，在冷凝器303內被冷卻 成冷劑水，經第二節流閥309節流降壓后進入蒸發器3U。由發生器305出來的溴 化鋰濃溶液經溶液熱交換器306放熱降溫后經第一節流閥307降壓后進入吸收器 310，與吸收器310中的溴化鋰稀溶液相混合,從而吸收來自蒸發器311的低壓冷 劑水蒸氣，使蒸發器311中的低壓得以維持,從而達到連續制冷的目的；
第二泵313用于提供循環環路動力；
發生器305中的PA0循環發生器305吸收來自冷卻燃料電池的PAO (圖3中的 "PAO環C")的熱量從而驅動整個制冷循環的運行。當熱量不夠時，可以利用燃 料電池的廢氣來提供熱量；
PAO冷環PAO冷環(圖3中的"PAO環B")的PAO流經溴化鋰集成膜吸收式制 冷循環的蒸發器311時被冷卻，然后PAO去冷卻各種電子設備。冷環的分配系統 主要是一個并聯管路網絡，在各支線上有一個或多個液體冷卻的航空電子設備;
PAO熱環如圖3所示，PAO熱環(圖3中的"PAO環A")的一支"PA0環A2" 將冷凝器303和許多公共設備系統的熱載荷帶走，另一支"PA0環A1"將吸收器 310中溴化鋰溶液吸收水蒸氣放出的熱量帶走，兩個支環"PA0環A1"和"PAO環 A2"匯集成流過通過PA0/液氫換熱器301的PA0熱環"PAO環A"，從而使它們所吸 收的熱量在PA0/液氫換熱器301中被熱沉液氫帶走；
液氫環用液氫當熱沉，通過PA0/液氫熱交換器301帶走PA0中的熱量，液
ii氫吸收熱量后回到低溫質子交換膜燃料電池的氫氣系統中；
空氣環路通過電動機201驅動的壓縮機從機外引氣，然后對所引空氣進行 降壓、除濕、借助PAO/空氣熱交換器302的降溫等一系列處理， 一部分冷卻部分 航空電子設備， 一部分保證飛行員的身體需要，經過充分利用后的空氣排出機 外。
如圖4所示，根據本發明的一個實施例的集成膜吸收器310是用微孔高分子 中空纖維接觸器組成的吸收模塊401和冷卻模塊402集成封裝而成。
微孔高分子中空纖維膜是一層選擇透過性膜，只允許水蒸氣通過，而溴化 鋰溶液是不能通過的；
工作原理從蒸發器311出來的水蒸氣充滿微孔高分子中空纖維內腔，水蒸 氣在通過由微孔高分子中空纖維膜組成的吸收模塊時，將會被周圍的溴化鋰溶 液吸收，溴化鋰溶液吸收水蒸氣時放出的熱量會被集成膜吸收器中的冷卻模塊 吸收帶走，從而保證了吸收過程有效地進行。
應當理解的是，以上結合附圖和實施例對本發明所進行的描述只是說明而 非限定性的，且在不脫離如所附權利要求書所限定的本發明的前提下，可以對 上述實施例進行各種改變、變形、和/或修正。
1權利要求
1、全電飛行器的機載冷熱電聯產方法，所述全電飛行器包括一個低溫質子交換膜燃料電池(105)，用于把氫氣氧氣反應產生的化學能轉化成所述飛行器上使用的電能；其特征在于包括利用一個第一工作介質循環(C)把所述低溫質子交換膜燃料電池(105)處的熱量傳輸到一個發生器(305)，從而把流經所述發生器(305)的溴化鋰稀溶液分離成溴化鋰濃溶液和冷劑水蒸氣；使所述溴化鋰濃溶液經過一個溶液交換器(306)和一個第一節流閥(307)而到達一個集成膜吸收器(310)；使所述冷劑水蒸氣經過一個冷凝器(303)、一個第二節流閥(309)和一個蒸發器(311)而到達所述集成膜吸收器(310)而被到達所述集成膜吸收器(310)的所述溴化鋰濃溶液所吸收，以及使所述溴化鋰濃溶液吸收所述冷劑水蒸氣之后形成的溴化鋰稀溶液經所述發生器(305)加熱蒸發后成為所述流經所述集成膜吸收器(310)的溴化鋰濃溶液，從而完成所述溴化鋰稀溶液/所述溴化鋰濃溶液/所述冷劑水蒸氣的循環。
2、 如權利要求1所述的方法，其特征在于進一步包括 利用一個第二工作介質循環(Al)把所述集成膜吸收器(310)處的熱量傳輸到一個PA0/液氫換熱器(301)。
3、 如權利要求2所述的方法，其特征在于進一步包括 利用一個第三工作介質循環(A2)把所述冷凝器(303)處的熱量傳輸到所述PAO/液氫換熱器(301)，所述熱量在所述PAO/液氫換熱器(301)中被熱沉液 氫帶走，所述熱沉液氫隨后被用于進行所述低溫質子交換膜燃料電池(105)的 氫氣氧氣反應。
4、 如權利要求3所述的方法，其特征在于進一步包括 使所述流經所述發生器(305)的溴化鋰稀溶液與所述溴化鋰濃溶液進行熱交換；以及利用一個第四工作介質循環(B)把所述飛行器上的電子設備(312)處的 熱量傳輸到所述蒸發器(311)。
5、 如權利要求3—4中的任何一項所述的方法，其特征在于進一步包括 使機外引氣在一個PA0/空氣熱交換器(302)與所述第三工作介質循環(A2)中的工作介質進行熱交換，從而對所述機外引氣進行降溫處理，降溫后的所述 機外引氣用于冷卻部分航空電子設備和/或保證飛行器上人員的身體需要；以及 把所述低溫質子交換膜燃料電池(105)反應產生的廢氣中的熱量傳輸到所 述發生器(305)。
6、 全電飛行器的機載冷熱電聯產系統，其特征在于所述機載冷熱電聯產系 統包括一個低溫質子交換膜燃料電池(105)，用于把氫氣氧氣反應產生的化學能 轉化成所述飛行器上使用的電能；一個發生器(305),用于借助從所述低溫質子交換膜燃料電池(105)處通 過一個第一工作介質循環(C)而被傳輸到所述發生器(305)的熱量，而把從 一個集成膜吸收器(310)流到所述發生器(305)的溴化鋰稀溶液分離成溴化 鋰濃溶液和冷劑水蒸氣；一個第一節流閥(307);一個溶液熱交換器(306);所述集成膜吸收器(310)，所述溴化鋰濃溶液經過所述溶液熱交換器(306) 和第一節流閥(307)而到達所述集成膜吸收器(310); 一個冷凝器(303); 一個第二節流閥(309);和 一個蒸發器(311)， 其中所述冷劑水蒸氣經過所述冷凝器(303)、所述第二節流閥(309)和所述蒸 發器(311)而到達所述集成膜吸收器(310)而被到達所述集成膜吸收器(310) 的所述溴化鋰濃溶液所吸收，且所述流經集成膜吸收器(310)的溴化鋰濃溶液吸收所述冷劑水蒸氣之后形 成的溴化鋰稀溶液經所述發生器(305)加熱蒸發后成為流經所述集成膜吸收器 (310)的所述溴化鋰濃溶液，從而完成所述溴化鋰稀溶液/所述溴化鋰濃溶液/ 所述冷劑水蒸氣的循環。
7、 如權利要求6所述的系統，其特征在于進一步包括 一個PA0/液氫換熱器(301)，用于通過一個第二工作介質循環(Al)吸收來自所述集成膜吸收器(310)放出的熱量。
8、 如權利要求7所述的系統，其特征在于其中利用一個第三工作介質循環(A2)把所述冷凝器(303)處的熱量傳輸 到所述PA0/液氫換熱器(301)，所述PAO/液氫換熱器(301)處的熱量被熱沉液 氫帶走，所述熱沉液氫隨后被用于進行所述低溫質子交換膜燃料電池(105)的 氫氣氧氣反應。
9、 如權利要求8所述的系統，其特征在于進一步包括 一個溴化鋰溶液熱交換器(306)，用于使所述流經所述發生器(305)的溴化鋰稀溶液與所述溴化鋰濃溶液進行熱交換，其中利用一個第四工作介質循環(B)把所述飛行器上的電子設備(312) 處的熱量傳輸到所述蒸發器(311)。
10、 如權利要求8—9中的任何一項所述的方法，其特征在于進一步包括 一個PAO/空氣熱交換器(302),用于使機外引氣與所述第三工作介質循環(A2)中的工作介質進行熱交換，從而對所述機外引氣進行降溫處理，降溫后 的所述機外引氣用于冷卻部分航空電子設備和/或保證飛行器上人員的身體需 要，其中把所述低溫質子交換膜燃料電池(105)反應產生的廢氣中的熱量傳輸 到所述發生器(305)。
全文摘要
全電飛行器是現代飛行器的重要發展方向，針對其能源、環控、熱管理系統同時并存較大的冷熱電負荷，提出了一種適用于全電飛行器的利用質子交換膜燃料電池發電產生的余熱來驅動溴化鋰吸收式余熱空調以實現制冷、供熱的機載冷熱電聯產系統，從而解決了目前國內外冷熱電分產、分供客觀存在的發電余熱得不到充分利用、環控系統能耗過高、熱管理系統負荷加大等制約全電飛行器技術進一步發展的關鍵問題。另外還詳細介紹了對傳統的質子交換膜燃料電池和溴化鋰吸收式余熱空調所進行的改進，從而使得這兩種裝置能滿足全電飛行器的使用要求。
文檔編號H01M8/04GK101576330SQ20091008598
公開日2009年11月11日 申請日期2009年6月10日 優先權日2009年6月10日
發明者劉東曉, 周湘杰, 李運澤, 群 楊, 王玉瑩 申請人:北京航空航天大學