BRPI0615724A2

BRPI0615724A2 - sistema de célula de combustìvel para o suprimento de água potável e oxigênio

Info

Publication number: BRPI0615724A2
Application number: BRPI0615724-6A
Authority: BR
Inventors: Hoffjann Claus; Schuldzig Hansgeorg
Original assignee: Airbus Deutschland Gmbh
Priority date: 2005-09-08
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2011-05-24
Also published as: US20080299432A1; CN101258634A; EP1922779A1; EP1922779B1; CA2618676A1; CN101258634B; JP2009508295A; DE102006002470A1; WO2007028622A1

Abstract

SISTEMA DE CéLULA DE COMBUSTìVEL PARA O SUPRIMENTO DE áGUA POTáVEL E OXIGêNIO A presente invenção fornece um sistema de célula de combustível para o suprimento de um veículo com água potável e oxigênio, o dito sistema de célula de combustível compreendendo uma célula de combustível e uma célula de eletrólise com o cabodo de ar. Adícionalmente, a célula de eletrólise é acoplada à célula de combustível, e a célula de combustível e a célula de eletrólise são projetadas de tal forma que uma necessidade de energia da célula de eletrólise seja completamente coberta por uma distribuição de energia da célula de combustível.

Description

"SISTEMA DE CÉLULA DE COMBUSTÍVEL PARA OSUPRIMENTO DE ÁGUA POTÁVEL E OXIGÊNIO"

Esse pedido reivindica os benefícios da data dedepósito dos pedidos de patente provisórios U.S. No.60/715.277, depositado em 8 de setembro de 2005, e No.60/759.888, depositado em 18 de janeiro de 2006 e dos pedi-dos de patente alemães No. 10 2005 042 749.9, depositado em8 de setembro de 2005 e No. 10 2006 002 470.2, depositado em18 de janeiro de 2006, a descrição dos quais é incorporadaaqui por referência.

A presente invenção se refere a um sistema de cé-lula de combustível para o suprimento de água potável e oxi-gênio. Em particular, a presente invenção se refere a umsistema de célula de combustível para o suprimento de águapotável e oxigênio para uma aeronave ou aeródino, uma aero-nave compreendendo um sistema de célula de combustível parao suprimento de água potável e oxigênio, e o uso de um sis-tema de célula de combustível correspondente para o supri-mento de água potável e oxigênio em uma aeronave.

Na aeronave civil convencional, a água potável pa-ra fornecimento para os passageiros é armazenada em tanquesde armazenamento a bordo, e é distribuída a partir dessestanques de armazenamento para os passageiros durante o vôo.Isso significa que todo o volume de água necessário deve serabastecido em tanques antes do vôo e erguido pela força dosmotores até a altitude de vôo.

Adicionalmente, na altitude de vôo os passageirosnecessitam de ar adequado para respirar, que é suprido pelosistema de condicionamento de ar da aeronave. 0 sistema decondicionamento de ar por sua vez retira seu ar comprimidode um estágio de compressor dos motores, como resultado doque a energia dos motores é necessária para se obter o arcomprimido.

A fim de que os passageiros sejam capazes de semover livremente dentro da cabine, a aeronave é fornecidacom o que é referido como uma cabine pressurizada, o quemantém a pressão do ar a um nível que seja tolerável para oorganismo humano. Como uma regra, tal cabine pressurizada éoperada a um nível de pressão de cerca de 750 hPa. Esse ní-vel de pressão corresponde aproximadamente à pressão do ar auma altitude de 2.450 metros acima do nível do mar. Com umapressão externa média a 10.000 metros de altitude de cercade 260 hPa, isso significa um diferencial de pressão de cer-ca de 490 hPa entre a pressão externa e a pressão mantida nacabine. O diferencial de pressão deve ser acomodado ou ab-sorvido estruturalmente pela cabine.

Para aeronaves civis modernas, uma altitude de vôomédia de cerca de 12.000 metros é almejada. Nessa altitude,a pressão de ar externo média é de cerca de 190 hPa. A par-tir daí, com um desenho convencional uma pressão diferencialentre a pressão da cabine e a pressão de ar externo de cercade 560 hPa pode ser derivada. Esse diferencial de pressãoexige medidas adicionais para o reforço da estrutura da ca-bine, que, por sua vez, significa peso adicional e, portan-to, um aumento no consumo total de combustível.

Pode haver uma necessidade na invenção de se for-necer um sistema eficiente para o suprimento de água potávele oxigênio para um veiculo.

Essa necessidade pode ser correspondida por umsistema de célula de combustível para suprimento de água po-tável e oxigênio para uma aeronave, uma aeronave compreen-dendo um sistema de célula de combustível para o suprimentode água potável e oxigênio, e o uso de um sistema de célulade combustível correspondente para o suprimento de água po-tável e oxigênio em uma aeronave de acordo com as caracte-rísticas das reivindicações independentes.

De acordo com uma modalidade da presente invenção,a necessidade indicada acima pode ser correspondida por umsistema de celular de combustível para o suprimento de águapotável e oxigênio para uma aeronave, o dito sistema de cé-lula de combustível compreendendo uma célula de combustívele uma célula de eletrólise. A célula de eletrólise compreen-de adicionalmente um catodo de ar e é acoplada à célula decombustível. A célula de combustível e a célula de eletróli-se são projetadas de tal forma que uma necessidade de ener-gia da célula de eletrólise é coberta por uma distribuiçãode energia da célula de combustível.

Uma idéia básica de uma modalidade ilustrativa dainvenção pode ser que uma célula de combustível e uma célulade eletrólise, que compreendem um catodo de ar, isso é, for-mam uma célula de eletrólise com o catodo de ar, sejam co-nectadas juntas para formar um sistema de célula de combus-tível, onde a célula de combustível pode ser utilizada comoum suprimento de energia da célula de eletrólise. Preferi-velmente, a célula de combustível pode ser projetada com re-lação à célula de eletrólise de tal forma que a célula decombustível cubra toda a necessidade de energia da célula deeletrólise.

O sistema de célula de combustível de acordo comuma modalidade ilustrativa da invenção pode criar um sistemano qual diferentes demandas no suprimento de cabine de umaaeronave possam ser integradas. Por um lado, tal sistema dealta capacidade de integração pode ser utilizado para geraroxigeno puro. Isso é produzido pela célula de eletrólise, epode servir para aumentar a pressão parcial de oxigênio, is-so é, a distribuição percentual do oxigeno e nitrogênio éalterada em favor do oxigênio, no ar de respiração dos pas-sageiros e tripulação de um veículo, tal como uma aeronave.

Assim, a possibilidade pode ser criada de redução da pressãoda cabine, que, por sua vez, pode reagir às tendências des-critas no possível evento de um aumento na altitude de vôo,visto que menos tensões mecânicas são impostas na cabine,como resultado do que pode ser possível se alcançar uma eco-nomia de peso com relação aos componentes estruturais. Porexemplo, pelo aumento da pressão parcial do oxigênio parauma pressão de ar de cabine, um valor de cerca de 600 hPapode ser alcançado, o que pode significar que, com o dife-rencial de pressão convencional descrito acima, de cerca de490 hPa, uma altitude de vôo de cerca de 15.500 metros podeser alcançada sem qualquer reforço estrutural adicional eaumento de peso associado. Ademais, enquanto se retém as al-titudes de vôo normais hoje, a estrutura da cabine pode sermais leve. Ambos podem contribuir para economias substanci-ais de combustível.

Alternativamente, pode ser possível também se au-mentar o conforto dos passageiros enquanto se retém umapressão de cabine convencional de 750 hPa, visto que a pres-são parcial do oxigeno é aumentada e, simultaneamente, apressão parcial do dióxido de carbono (pressão parcial deCO2) é reduzida. Os valores CO2 aumentados no ar de respira-ção são considerados do ponto de vista médico como uma daspossíveis causas da ocorrência de dores de cabeça e mal es-tar, além de pelo surgimento de um potencial ligeiramenteaumentado de agressividade entre os passageiros.

Também pode ser possível que, a fim de se economi-zar no peso, a água potável possa não precisar ser armazena-da em tanques de armazenamento e ser levada a altitudes devôo, mas pode ser constituída de hidrogênio e oxigênio emuma célula de combustível, e disponibilizado para consumopelos passageiros, isso é, apenas o hidrogênio teria que serarmazenado. De acordo, uma vantagem da invenção pode ser queo sistema de célula de combustível pode possibilitar a pro-dução de água fresca para suprimento de consumidores encon-trados a bordo dos veículos de hoje, em particular, uma ae-ronave. Tais consumidores de água são, por exemplo, áreas delavagem, banheiros e cozinhas. Possíveis futuros consumido-res de água também, no entanto, tal como chuveiros e siste-mas de umectação do ar, e bebedouros automáticos, podem serfornecidos com água fresca por um sistema de célula de com-bustível de acordo com a invenção. 0 sistema de célula decombustível pode, em particular, resultar em uma redução dacarga de água durante a decolagem da aeronave e durante asubida.

Isso pode resultar em uma economia de peso subs-tancial, e, portanto, em uma exigência reduzida de energia,em particular durante a subida, mas em outras fases do vôotambém, como resultado do que a necessidade de combustívelpode ser substancialmente reduzida. Pode ser possível tambémque uma qualidade de água consistente definida seja forneci-da.

Objetivos, modalidades e vantagens adicionais dainvenção podem ser derivados a partir das reivindicações in-dependentes adicionais e das reivindicações dependentes.

Exemplos de modalidades do sistema de célula decombustível são descritos em maiores detalhes doravante.

Em uma modalidade ilustrativa, a célula de combus-tível compreende um lado de anodo e um lado de catodo, e acélula de eletrólise compreende um lado de anodo e um ladode catodo. Ademais, o lado de catodo do lado de eletrólise éacoplado ao lado de catodo da célula de combustível.

Com tal acoplamento, pode ser possível se umectaro ar a ser conduzido para o lado de catodo da célula de com-bustível diretamente a partir do lado de catodo da célula deeletrólise como gás educt, ou a ser misturado no fluxo de arnecessário para a reação de catodo. Pode ser possível tambémque o ar de despejo do catodo da célula de eletrólise sejacondensado, e a água resultante formada a partir da reaçãodo catodo seja conduzida para o fluxo de ar de catodo da cé-lula de combustível.

No lado do catodo da célula de eletrólise, nessasituação, preferivelmente uma reação ocorre de acordo com aequação de reação

1/2 O2 (ar) + 2H+ (membrana) + 2e~ -> H2O (liquido)enquanto no lado do anodo da célula de eletróliseuma reação ocorre preferivelmente de acordo com a equação dereação

H2O (líquido) -> l/202 (ultra puro) + 2H+ (membrana) + 2e".

Em uma modalidade ilustrativa alternativa do sis-tema de célula de combustível, a célula de combustível com-preende um lado de anodo e um lado de catodo, e a célula deeletrólise compreende um lado de anodo e um lado de catodo.

Ademais, o lado de catodo da célula de eletrólise é acopladaao lado de anodo da célula de combustível.

Por tal conexão da célula de eletrólise com a cé-lula de combustível, pode ser possível se reduzir a exigên-cia de hidrogênio externo da célula de eletrólise, visto queo hidrogênio que passa através da membrana da célula de ele-trólise no lado do catodo pode ser conduzido para o lado deanodo da célula de combustível.

Em outra modalidade ilustrativa a célula de com-bustível é disposta de tal forma que o hidrogênio ou um gásreformado possa ser conduzido no lado de anodo.

Com tal disposição pode ser possível que o hidro-gênio ou gás reformado constituído de hidrogênio e dióxidode carbono como um gás de combustão seja conduzido no ladode anodo.

Em uma modalidade ilustrativa adicional do sistemade célula de combustível, a célula de eletrólise é dispostade forma que o ar de uma cabine do veículo seja conduzidopara o lado do catodo.

Com essa disposição pode ser possível que o hidro-gênio do processo de eletrólise penetrando através de umamembrana da célula de eletrólise no lado de catodo combinecom o oxigênio presente no ar da cabine e, portanto, umedeçao ar da cabine, que pode ser conduzido como um gás educt pa-ra a célula de combustível.

Em outra modalidade ilustrativa, o sistema de cé-lula de combustível também compreende um permutador de ca-lor. O permutador de calor é disposto de tal forma que res-frie o ar conduzido a partir do lado de catodo da célula decombustível.

Isso possibilita que o ar de despejo do lado decatodo da célula de combustível seja resfriado, como resul-tado do que a água produzida na célula de combustível podeser condensada. Essa água pode ser armazenada em um tanquede água e pode subseqüentemente ser utilizada como águafresca para os consumidores de água na aeronave.

Em uma modalidade ilustrativa adicional, o sistemade célula de combustível compreende adicionalmente um permu-tador de calor adicional, no qual o permutador de calor adi-cional é disposto de tal forma que resfrie o ar conduzido apartir do lado de anodo da célula de eletrólise.

Como resultado disso, pode ser possível se reali-zar uma primeira separação oxigênio/água com o ar derivadodo lado de anodo da célula de eletrólise, isso é, se reali-zar uma primeira secagem desse ar derivado ou descarregado.

A água que é coletada nesse processo pode ser conduzida devolta para dentro do lado de anodo da célula de eletrólise.

Em outra modalidade ilustrativa, o sistema de cé-lula de combustível compreende adicionalmente um circuito deresfriamento, que é acoplado à célula de combustível de talforma que resfrie a célula de combustível.

Tal circuito de resfriamento pode ser operado eutilizado em uma aeronave, por exemplo, com o ar externo oude ambiente como o meio de resfriamento, a fim de realizarqualquer resfriamento da célula de combustível que possa sernecessário.

Em outra modalidade ilustrativa do sistema de cé-lula de combustível, a célula de combustível é uma célula decombustível de baixa temperatura, preferivelmente uma célulade combustível de membrana de permuta de próton (PEMFC). Deacordo com a invenção, a célula de combustível também podealternativamente ser projetada como qualquer outro tipo co-nhecido de célula de combustível. Tal célula de combustívelde baixa temperatura pode ser projetada de tal forma quepossa ser operada, por exemplo, em uma faixa de temperaturaentre 60°C e 80 °C.

Em outra modalidade ilustrativa do sistema de cé-lula combustível, a célula de combustível é a célula de com-bustível de uma célula de combustível PEM de alta temperatu-ra. De acordo com a invenção, como uma alternativa a célulade combustível também pode ser projetada como qualquer outrotipo conhecido de célula de combustível. Tal célula de com-bustível PEM de alta temperatura pode ser projetada de talforma que possa ser operada, por exemplo, em uma faixa detemperatura de entre 120 C e 300 C.

Em outra modalidade ilustrativa do sistema de cé-lula de combustível, a célula de eletrólise é projetada comouma célula de eletrólise de membrana polimérica com um cata-lisador. Como uma alternativa, a célula de eletrólise podeser projetada como outro tipo de célula de eletrólise que éadaptada ao nível de temperatura da célula de combustível ajusante.

Em outra modalidade ilustrativa, o sistema de cé-lula de combustível compreende adicionalmente uma pluralida-de de células de combustível e uma pluralidade de células deeletrólise. Devido ao fornecimento de uma pluralidade de cé-lulas de combustível e células de eletrólise, pode ser pos-sível se fornecer qualquer desempenho desejado com relação aenergia ou oxigênio.

Em outra modalidade ilustrativa do sistema de cé-lula de combustível, a célula de combustível e a célula deeletrólise são conectadas para formar uma pilha, e a célulade eletrólise é suprida com energia diretamente da célula decombustível.

Nessa situação, as células de eletrólise e as cé-lulas de combustível podem se tornar uma única pilha, issoé, são combinadas a uma associação mecânica de componentesindividuais, que pode resultar em uma economia de materialde cabo.

Em outra modalidade ilustrativa do sistema de cé-lula de combustível, uma razão de energia entre a célula decombustível e a célula de eletrólise é selecionada de talforma que uma emissão de energia da célula de combustívelcorresponda precisamente a uma exigência de energia da célu-la de eletrólise. De outra forma, a saída de energia da cé-lula de combustível é selecionada de tal forma que a célulade combustível possa suprir apenas a célula de eletrólise enão produza qualquer energia em excesso, isso é, a saída e-létrica da célula de combustível combina com precisão com anecessidade de energia elétrica da célula de eletrólise e aprodução de oxigênio puro e água ocorre. O controle do sis-tema é realizado nessa caso preferivelmente apenas atravésda mídia introduzida, isso é, água, hidrogênio, e ar de ca-bine como resultado do que pode ser possível se economizarem reguladores e transformadores elétricos para ajustar aenergia distribuída a partir da célula de combustível para arede a bordo. Se tal sistema de célula de combustível forcompilado ou integrado para formar uma única pilha, dessaforma, todas as conexões externas são salvas, o que possibi-lita a economia de material de cabo.

De acordo com outra modalidade ilustrativa do sis-tema de célula de combustível, uma razão de saída de energiaentre a célula de combustível e a célula de eletrólise é se-lecionada de forma que uma emissão de energia da célula decombustível corresponda precisamente a uma exigência de e-nergia da célula de eletrólise e todos os aparelhos auxilia-res necessários do sistema de célula de combustível. De ou-tra forma, a célula de combustível produz um excesso com re-lação ao consumo de energia da célula de eletrólise, que égrande o suficiente para operar todos os consumidores exter-nos do sistema de célula de combustível, tal como bombas oucompressores, isso é, o sistema de célula de combustível po-de cobrir a exigência de energia inerente. Pode ser possíveltambém se suprir seu reformador com água a fim de produzirgás de combustão para as células de combustível. Esse proje-to também pode possibilitar a eliminação de reguladores etransformadores elétricos para o ajuste da energia distribu-ída a partir da célula de combustível para a rede a bordo.

De acordo com outra modalidade ilustrativa do sis-tema de célula de combustível, uma razão de energia entre acélula de combustível e a célula de eletrólise é selecionadade tal forma que uma saída de energia da célula de combustí-vel seja maior do que uma necessidade de energia da célulade eletrólise e todos os dispositivos auxiliares necessáriosdo sistema de célula de combustível. Preferivelmente, o sis-tema de célula de combustível compreende um inversor de e-nergia e um conversor ou transformador de voltagem, onde oinversor e transformador são projetados de forma que a ener-gia da célula de combustível seja alimentada para uma rede abordo do veículo.

Isso pode possibilitar que a energia seja conduzi-da para uma rede a bordo do veículo. Um parâmetro limitadornesse contexto pode se encontrar na exigência de umidade dacélula de combustível, exigência de umidade essa que podeser coberta pela célula de eletrólise. Um primeiro aspectoilustrativo da invenção pode ser observado no fato de umadisposição ser criada para a produção de oxigênio e águafresca para a exigência a bordo da aeronave, onde a disposi-ção consiste de ou compreende uma célula de eletrólise e umacélula de combustível, onde a razão de energia de uma partaoutra é selecionada de forma que a necessidade de energiaelétrica da célula de eletrólise seja coberta pelo forneci-mento da energia elétrica pela célula de combustível, e, a-dicionalmente, a necessidade de energia de todos os disposi-tivos auxiliares necessários seja completamente coberta, enenhuma energia seja alimentada para dentro da rede a bordoda aeronave. Nessa situação, a célula de eletrólise servepara produzir o oxigênio por divisão eletrolítica no anododa água em hidrogênio e oxigênio e para umectar a célula decombustível a jusante pela recombinação do hidrogênio com ooxigênio contido no ar introduzido no lado do catodo a par-tir da cabine da aeronave para produzir água. Preferivelmen-te, a célula de combustível é uma célula de combustível detemperatura baixa do tipo PEMFC e/ou célula de eletrólise éuma célula de eletrólise na base de uma membrana poliméricacom o catalisador. A célula de eletrólise compreende adicio-nalmente um catodo de ar, isso é, é projetada como uma célu-la de eletrólise com o catodo de ar.

Em uma modalidade ilustrativa desse segundo aspec-to, as células de eletrólise e as células de combustível po-dem ser combinadas em uma pilha, onde as células de eletró-lise são supridas com energia diretamente das células decombustível, e as células de combustível são supridas dire-tamente com o gás educt "ar úmido" no lado do catodo das cé-lulas de eletrólise, e o gás de combustão conduzido para ascélulas de combustível no lado do anodo consiste de hidrogê-nio ou um gás reformado formado a partir de hidrogênio e di-óxido de carbono.

Em uma modalidade ilustrativa adicional desse se-gundo aspecto, um inversor e transformador de voltagem podemser fornecidos para a alimentação de entrada de energia paradentro da rede a bordo, que são conectados entre a célula decombustível e o ponto de alimentação de entrada e realiza umajuste de energia elétrica a partir da célula de combustívelpara a voltagem, corrente e freqüência da rede a bordo.

Um aspecto ilustrativo adicional da invenção podeser observado visto que a invenção cria um sistema de célulade combustível que consiste de duas partes com modos de e-feito. Nessa situação, a primeira parte é uma célula de com-bustível operada com ar e hidrogênio, preferivelmente umacélula de combustível de baixa temperatura, tal como uma cé-lula de combustível de membrana de permuta de próton (célulade combustível PEM), enquanto a segunda parte é uma célulade eletrólise, preferivelmente da mesma forma que uma célulade eletrólise de baixa temperatura, tal como uma célula deeletrólise de membrana de permuta de próton. A princípio acélula de combustível e a célula de eletrólise são simila-res. A diferença principal se encontra apenas no tipo de ca-talisador. A razão de tamanho, ou, em outras palavras, a ra-zão de saída de energia, entre a célula de eletrólise e acélula de combustível é determinada nessa situação a partirdo tipo de aplicação pretendida, isso é, se a célula de com-bustível é destinada ao suprimento apenas da célula de ele-trólise ou também aos dispositivos auxiliares adicionais dosistema de célula de combustível com energia elétrica, ou sea célula de combustível é destinada adicionalmente à alimen-tação de uma rede a bordo. A célula de eletrólise compreendeadicionalmente um catodo de ar, isso é, é projetada como umacélula de eletrólise com o catodo de ar.

Um aspecto ilustrativo adicional da invenção podeser observado no fato de uma disposição para a produção deoxigênio e água fresca ser fornecida para corresponder à ne-cessidade a bordo da aeronave, onde a disposição consiste deou constitui uma célula de eletrólise e uma célula de com-bustível, onde a razão de energia de uma para a outra é se-lecionada de tal forma que a exigência de energia elétricada célula de eletrólise, e adicionalmente de todos os apare-lhos auxiliares necessários, é totalmente coberta pela célu-la de combustível e nenhuma energia é alimentada para a redea bordo da aeronave. Nesse contexto, a célula de eletrólisepode servir para produzir o oxigênio pela divisão eletrolí-tica no anodo de água em hidrogênio e oxigênio, onde o hi-drogênio produzido é conduzido para o lado de anodo da célu-la de combustível a jusante. Preferivelmente, a célula decombustível é uma célula de combustível de baixa temperaturado tipo PEMFC, que opera em uma faixa de temperatura de en-tre cerca de 60 C e 80 C ou uma célula de combustível de al-ta temperatura do tipo PEMFC, que opera a uma faixa de tem-peratura entre cerca de 120 C e 300 C. Adicionalmente, a cé-lula de eletrólise pode ser uma célula de eletrólise com ba-se em uma membrana polimérica com o catalisador.

Em uma modalidade ilustrativa desse aspecto, ascélulas de eletrólise e as células de combustível podem sercombinadas para formar uma pilha, onde a célula de eletróli-se é suprida com energia diretamente a partir das células decombustível, e o gás de combustível conduzido no lado de a-nodo para as células de combustível consiste de hidrogênioou um gás reformado de hidrogênio e dióxido de carbono.

Um aspecto ilustrativo adicional da invenção podeser observado no fato de uma disposição ser fornecida para aprodução de oxigênio e água fresca para as necessidades abordo da aeronave, onde a disposição consiste de ou compre-ende uma célula de eletrólise e uma célula de combustível,onde a razão de energia de uma para outra é selecionada detal forma que a exigência de energia elétrica da célula deeletrólise seja coberta pelo fornecimento de energia elétri-ca pela célula de combustível e, adicionalmente, um excessode energia seja alimentado para dentro da rede a bordo daaeronave. Uma divisão em dois sistemas diferentes é possí-vel: um com umectação de ar para a célula de combustível pe-la recombinação do hidrogênio criado com o oxigênio de ar apartir da cabine, e uma com permutador de calor de umidadepara a umectação de ar da célula de combustível, mas paraisso com a condução de hidrogênio produzido para o anodo dacélula de combustível. Esses casos podem ser consideradosseparadamente. Como uma alternativa, a célula de combustívelpode ser uma célula de combustível de outro tipo além dePEMFC, onde esse outro tipo de célula de combustível podeser operado no lado do anodo com o hidrogênio de combustívelou gás reformado. Adicionalmente, a célula de eletrólise po-de ser uma célula de eletrólise com base em uma membrana po-limérica com catalisador, ou outro tipo de célula de eletró-lise que é ajustado em termos de nível de temperatura da cé-lula de combustível a jusante.

Em uma modalidade ilustrativa desse aspecto adi-cional, as células de eletrólise e as células de combustívelpodem ser combinadas para formar uma pilha, onde as célulasde eletrólise são supridas com energia diretamente a partirdas células de combustível, e o gás de combustão conduzidopara as células de combustível no lado do anodo consiste dehidrogênio ou um gás reformado formado de hidrogênio e dió-xido de carbono. Adicionalmente, um inversor e um transfor-mador de voltagem são preferivelmente fornecidos para a ali-mentação de entrada de energia para dentro da rede a bordo,isso sendo conectado entre a célula de combustão e o pontode alimentação de entrada, e sofrem um ajuste da energia e-létrica a partir da célula de combustível para a voltagem,corrente e freqüência da rede de bordo.

Referência pode ser feita ao fato de as caracte-rísticas ou etapas que foram descritas com relação a uma dasmodalidades ilustrativas acima ou com relação a um dos as-pectos ilustrativos acima também pode ser utilizada em com-binação com outras características ou etapas de outra moda-lidade ilustrativa ou aspectos ilustrativos descritos atéagora.

A invenção é descrita doravante em maiores deta-lhes com base nos exemplos da modalidade, fazendo referênciaaos desenhos.

A figura 1 ilustra uma representação esquemáticado sistema de célula de combustível de acordo com uma moda-lidade ilustrativa da invenção.

A figura 2 ilustra uma representação diagramáticado sistema de célula de combustível de acordo com uma moda-lidade ilustrativa adicional da invenção.

Na descrição a seguir das figuras, sinais de refe-rência iguais ou similares são utilizados para elementos i-guais ou similares.

A figura 1 ilustra uma representação diagramáticade um sistema de célula de combustível para suprimento deuma aeronave com água potável e oxigênio de acordo com umamodalidade ilustrativa da presente invenção. Como pode serobservado a partir da figura 1, o sistema de combustível 100compreende uma célula de combustível 101 com um lado de ano-do 102 e um lado de catodo 103. A célula de combustível 101é projetada como uma célula de combustível de membrana depermuta de próton (PEMFC). Representada de forma diagramáti-ca entre o lado de anodo 102 e o lado de catodo 103 encon-tra-se uma membrana 104. O lado de anodo 102 da célula decombustível 101 representa uma linha de alimentação 105 comuma válvula 106 e uma linha de descarga 107 com uma válvula108. O lado de catodo 103 da célula de combustível 101 com-preende uma linha de alimentação 109 e uma linha de descarga110 com uma válvula 111. Preferencialmente, a linha de ali-mentação 109 pode ser acoplada de forma adicional a uma li-nha de distribuição de ar adicional, não representada na fi-gura 1. A linha de descarga 110 é acoplada a um primeiropermutador de calor 112 do sistema de célula de combustível100. O primeiro permutador de calor 112 também é acoplado aum descarregador de condensação 113, que por um lado é co-nectado a um tanque de armazenamento 114 para o armazenamen-to de água que é condensada no primeiro permutador de calor112. O tanque de armazenamento 114 é fornecido com uma linhade descarga 115, que, por meio de uma válvula 116, serve co-mo um fluxo de saída no caso de haver muita água no tanquede armazenamento 114. Adicionalmente, o descarregador decondensação 113 é conectado através de um filtro 117 a umasaída 118, através da qual o ar de saída pode deixar a aero-nave, isso é, uma cabine pressurizada da aeronave.

Adicionalmente, o sistema de célula de combustível100 compreende uma célula de eletrólise 119 com um lado deanodo 120 e um lado de catodo 121. 0 lado de catodo 121 dacélula de eletrólise 119 é projetada como o que é referidocomo um catodo de ar, e compreende uma linha de alimentação122, que é acoplada através de uma válvula 123 e um filtro124 a uma entrada 125, por meio da qual o ar pode ser intro-duzido a partir da cabine pressurizada para dentro do ladode catodo 121 da célula de eletrólise 119. Uma linha de des-carga 126 do lado de catodo 121 da célula de eletrólise 119é acoplada à linha de alimentação 109 do lado do catodo 103da célula de combustível 101. Uma linha de descarga 127 dolado do anodo 120 da célula de eletrólise 119 é acoplada aum segundo permutador de calor 128, que compreende uma linhade descarga de gás 129, que é acoplada através de um tercei-ro permutador de calor 130 e uma bomba 131 a uma saída, pelaqual oxigênio pode ser introduzido na cabine pressurizada. Osegundo permutador de calor 128 serve para fornecer uma se-paração de oxigênio/água da mistura água/oxigênio no lado doanodo 120 da célula de eletrólise 119. Uma linha de descargade água 132 do segundo permutador de calor 128 é acopladaatravés de uma bomba de circulação 133 e uma válvula 134 auma entrada no lado do anodo 120 da célula de eletrólise119. Adicionalmente, o segundo permutador de calor 128 com-preende uma entrada de água 135, que é acoplada através deuma válvula 136, uma bomba 137, e uma válvula adicional 138a uma saída do tanque de armazenamento 114. A saída do tan-que de armazenamento 114 é adicionalmente conectada atravésde uma válvula 139 e uma bomba 140 a um sistema de água po-tável da aeronave.

Adicionalmente, o sistema de célula de combustível100 compreende um circuito de resfriamento 141, que é conec-tado ao ar fora da aeronave. O circuito de resfriamento 141serve para resfriar o primeiro permutador de calor 112, se-gundo permutador de calor 128, terceiro permutador de calor130, e célula de combustível 101.

A função do sistema de célula de combustível re-presentada na figura 1 é descrita em maiores detalhes poste-riormente .

A água é conduzida para a célula de eletrólise 119a partir do tanque de armazenamento 114, que serve como umretentor de armazenamento de água, e/ou de um circuito deágua através do segundo permutador de calor 128, pela bomba133. Por uma voltagem imposta na célula de eletrólise 119,essa água é dividida em 2H e O, isso é, hidrogênio e oxigê-nio. Os átomos de oxigênio adquiridos dessa forma formam mo-léculas de oxigênio O2 e são transportadas através do segun-do permutador de calor 128 e conduzidas através de uma dis-posição de ventilação do sistema de condicionamento de ar daaeronave, que então fornece ar respirável com uma proporçãoaumentada de oxigênio para a cabine e os passageiros.

No lado do catodo, a célula de eletrólise 119 éfornecida com ar de descarga a partir da cabine. 0 ar de ca-bine é transportado devido à pressão diferencial presente nosistema como um todo entre a cabine e o ar externo. No cato-do 121 da célula de eletrólise 119, o hidrogênio do processode eletrólise, que passou através da membrana da célula deeletrólise 119 a partir do anodo 120 para o catodo 121, com-bina com o oxigênio contido no ar de cabine para formar á-gua, o que resulta em uma umectação do ar de cabine fluindoatravés da célula de eletrólise. 0 ar úmido da célula de e-letrólise 119, que contém essencialmente N2, O2 e H2O, é ago-ra conduzido para o catodo 103 da célula de combustível 101.Adicionalmente, se uma linha de entrada de ar adicional foracoplada à linha 109, o ar adicional pode ser conduzido parao lado do catodo da célula de combustível 101. Com a imposi-ção simultânea de hidrogênio no anodo 102, com a imposiçãode uma carga elétrica, isso é, um consumidor de energia elé-trica, que é fornecido, por exemplo, pela célula de eletró-lise, água adicional é formada. Subseqüentemente, toda aparte de água do ar de descarga de célula de combustível écondensada no primeiro permutador de calor 112. Parte da á-gua que é condensada é conduzida para o lado de anodo da cé-lula de eletrólise através do tanque 114 e da bomba 137, afim de compensar a perda de água novamente, que ocorre deacordo com a equação de reação

H2O (líquido)->l/202 (ultra pura) + 2H+(membrana) +2e~. A perda de água anódica é igual à produção de água ca-tódica.

Para se resfriar o sistema descrito, um circuitode resfriamento é utilizado, que utiliza o ar externo como omeio de resfriamento primário, e como um meio de resfriamen-to secundário bombeia um fluido de resfriamento através dosistema de tubulação representado na figura 1 para os permu-tadores de calor correspondentes. Os permutadores de calorprincipalmente exigidos são por um lado um resfriador, quedescarrega o calor do circuito de resfriamento para o ar ex-terno, o terceiro permutador de calor 130, que assume umasecagem do oxigênio, até um teor de umidade residual que po-de ser possivelmente necessário, para o sistema de condicio-namento de ar, o segundo permutador de calor 128, que possuio efeito de resfriamento do circuito de água de anodo, e oprimeiro permutador de calor 112, que tem o efeito de con-densação da umidade do ar presente no ar de descarga de ca-todo da célula de combustível 101. A condensação que ocorreno primeiro permutador de calor 112 é conduzida para longeatravés da linha de descarga de condensação 113 e conduzidapara o tanque de armazenamento 114, que serve como um tanquede armazenamento para o consumo por partes dos passageirosou serve como uma fonte de água para a célula de eletrólise 119.

Em adição a isso, o circuito de resfriamento tam-bém pode ser fornecido com permutadores de calor adicionais,que realizam as funções de aquecimento para várias partes dosistema na aeronave, tal como proteção dos tanques de águacontra o congelamento.

Como uma alternativa para o meio de resfriamentode fluido descrito acima, um meio de resfriamento gasoso po-de ser utilizado, uma combinação de um meio de resfriamentofluido e um gasoso, ou um meio de resfriamento que mude seuestado agregado sob aquecimento de fluido para gasoso e sobresfriamento de gasoso para fluido. No caso do meio de res-friamento que muda seu estado agregado, a temperatura decondensação e a temperatura de fusão são selecionadas de talforma que se encontrem entre as temperaturas do lado de altatemperatura e o lado de baixa temperatura do permutador decalor, isso é, esse estado agregado do meio de resfriamentomuda no permutador de calor.

A figura 2 ilustra uma representação diagramáticade uma célula de combustível para o suprimento de uma aero-nave com água potável e oxigênio de acordo com uma modalida-de ilustrativa adicional da presente invenção. Diferentemen-te da modalidade ilustrativa da figura 1, no entanto, na mo-dalidade ilustrativa da figura 2, um lado de catodo de umacélula de eletrólise é acoplada a um lado de anodo de umacélula de combustível. Como pode ser observado a partir dafigura 2, o sistema de célula de combustível 200 exibe umacélula de combustível 201 com um lado de anodo 202 e um ladode catodo 203. A célula de combustível 201 é projetada comouma célula de combustível de membrana de permuta de próton(PEMFC). Representada de forma diagramática entre o lado deanodo 202 e o lado de catodo 203 encontra-se uma membrana204. O lado de anodo 202 da célula de combustível 201 com-preende uma primeira linha de distribuição 205 com uma vál-vula 206 e uma segunda linha de distribuição 207 com umaválvula 208.

O lado de catodo 203 da célula de combustível 201compreende uma linha de distribuição 209 e uma linha de des-carga 210, que são ambas acopladas a um permutador de calorde umidade 250 de tal forma que uma permuta de umidade e/oucalor ocorra entre uma entrada de ar no lado do catodo 203 euma descarga de ar no lado de catodo 203. Para essa finali-dade, a linha de distribuição 209 do lado do catodo é aco-piada a um primeiro lado 251 do permutador de calor e umida-de 250, e ao mesmo tempo representa uma primeira linha dedescarga para o permutador de calor e umidade 250. Uma pri-meira linha de distribuição 252 do permutador de calor e u-midade 250 no primeiro lado do permutador de calor e umidade250 é acoplada através de uma válvula 253 à cabine de passa-geiros de tal forma que o ar de cabine possa ser conduzidopara o permutador de calor e umidade 250. Adicionalmente,para a permuta de umidade e/ou calor do ar de entrada do la-do de catodo 203 e o ar de descarga do lado de catodo 203, alinha de descarga 210 do lado do catodo 203 é acoplada a umsegundo lado 254 do permutador de calor de umidade 250. Umasegunda linha de descarga 255 do segundo lado 254 do permu-tador de calor e umidade 250 é acoplada a um primeiro permu-tador de calor 212 do sistema de célula de combustível 200.

O primeiro permutador de calor 212 é acoplado auma linha de descarga de condensação 213, que por um lado éconectada a um tanque de armazenamento 214 para o armazena-mento de água que é condensada no primeiro permutador de ca-lor 212. 0 tanque de armazenamento 214 é fornecido com umalinha de descarga 215, que, por uma válvula 216, serve comoum fluxo de saída no caso de haver muita água no tanque dearmazenamento 214. Adicionalmente, a linha de descarga decondensação 213 é conectada através de um filtro 217 parauma saída 218, através da qual o ar de saída pode deixar aaeronave, isso é, uma cabine pressurizada da aeronave.

Adicionalmente, o sistema de célula de combustível200 compreende uma célula de eletrólise 219 com um lado deanodo 220 e um lado de catodo 221. O lado de catodo 221 dacélula de eletrólise 219 é projetada como o que é conhecidocomo um catodo de ar, e compreende uma primeira linha dedescarga 222, que é necessária para servir como uma descargade hidrogênio através de uma válvula 223. Uma segunda linhade descarga do lado do catodo 221 da célula de eletrólise219 é acoplada à segunda linha de distribuição 207 do ladodo anodo 202 da célula de combustível 201, e serve para con-duzir o hidrogeno, que é produzido na célula de eletrólise219, para a célula de combustível 201 como combustível. Umalinha de descarga 227 do lado de anodo 220 da célula de ele-trólise 219 é acoplada a um segundo permutador de calor 228,que exibe uma linha de descarga de gás 229, que é acopladaatravés de um terceiro permutador de calor 230 e uma bomba231 a uma saída, através da qual o oxigênio pode ser condu-zido para a cabine pressurizada. O segundo permutador de ca-lor 228 serve para fornecer uma separação de oxigênio e águada mistura de água e oxigênio no lado do anodo 220 da célulade eletrólise 219. Uma linha de descarga de água 232 do se-gundo permutador de calor 228 é acoplada através de uma bom-ba de circulação 233 e uma válvula 234 para uma entrada nolado de anodo 220 da célula de eletrólise 219. Adicionalmen-te, o segundo permutador de calor 228 exibe uma entrada deágua 235, que é acoplada através de uma válvula 236, umabomba 237, e uma válvula adicional 238, a uma saída do tan-que de armazenamento 214. A saída do tanque de armazenamento214 é adicionalmente conectada através de uma válvula 239 euma bomba 240 a um sistema de água potável da aeronave.

Adicionalmente, o sistema de célula de combustível200 compreende um circuito de resfriamento 241 com um res-friador 242, que está em conexão com o ar fora da aeronave.O circuito de resfriamento 241 serve para resfriar o primei-ro permutador de calor 212, o segundo permutador de calor228, o terceiro permutador de calor 230, e a célula de com-bustível 201.

Representado na figura 2 encontra-se um número delinhas de distribuição e descarga para o sistema de célulade combustível 200, ilustrado de forma diagramática como se-tas. A linha de descarga 260 representa uma descarga de águae a linha de distribuição 261 representa uma entrada de arde cabine para o lado de catodo da célula de combustível,enquanto a linha de distribuição 262 caracteriza uma alimen-tação de entrada de hidrogênio para o lado do anodo da célu-la de combustível. Adicionalmente, a linha de descarga 263representa de forma diagramática uma descarga de hidrogênio,pela qual, se necessário, o hidrogênio pode ser conduzido apartir do lado de catodo da célula de eletrolise. A linha dedescarga 264 representa uma saída de água potável pela quala água pode ser conduzida a partir do tanque de armazenamen-to 214 para o sistema de água potável da aeronave. A linhade descarga 265 representa de forma diagramática uma saída,pela qual o oxigênio, que é produzido na célula de eletroli-se, pode ser conduzido para o sistema de condicionamento dear da aeronave. As linhas de descarga 266 representam as li-nhas de descarga pelas quais, se necessário, o ar de descar-ga pode ser conduzido a partir do lado de catodo da célulade combustível da aeronave. Finalmente, as linhas de distri-buição 267 representam de forma diagramática linhas de dis-tribuição pelas quais o ar ambiente pode ser conduzido parao circuito de resfriamento 241.

A função do sistema de célula de combustível apartir da figura 2 é similar ao do sistema de célula de com-bustível da figura 1. De acordo, doravante será consideradoapenas de forma breve as diferenças no sistema de célula decombustível 200.Uma diferença substancial entre o sistema de célu-la de combustível 200 na figura 2 em comparação com o siste-ma de célula de combustível 100 na figura 1 se encontra nofato de o lado de catodo da célula de eletrólise ser acopla-do ao lado de anodo da célula de combustível. Como resultadodisso, é possível que o hidrogênio produzido na célula deeletrólise possa ser conduzido à célula de combustível paraa produção de energia, como resultado do que a exigência ex-terna de hidrogênio da célula de combustível pode ser redu-zida. A fim de se ser capaz de garantir adicionalmente que oar de umidade adequada esteja disponível para o lado de ca-todo da célula de combustível, o sistema de célula de com-bustível 200 da figura 2 exibe o permutador de calor e umi-dade adicional 250, pelo qual uma parte da água produzida nacélula de combustível é novamente conduzida para o ar de en-trada do lado do catodo da célula de combustível. A parterestante de água é condensada como no exemplo da modalidadeda figura 1. Adicionalmente, no exemplo da modalidade da fi-gura 2, o ar de cabine não é fornecido para o lado de catododo lado de eletrólise, como é o caso no exemplo da modalida-de da figura 1, mas o ar de cabine é conduzido através dopermutador de calor e umidade para o lado de catodo da célu-la de combustível. O lado de catodo da célula de eletróliseno exemplo da modalidade da figura 2, no entanto, não com-preende quaisquer linhas de distribuição, mas duas linhas dedescarga, onde uma é utilizada para conduzir hidrogênio parao lado de anodo da célula de combustível, enquanto, por con-traste, a segunda linha de descarga serve, se necessário,para conduzir para longe qualquer excesso de hidrogênio.

Por meio de suplemento, deve-se fazer referênciaao fato de que "compreendendo" não exclui quaisquer outroselementos ou etapas e "um", "uma" não excluem o plural. Seráfeita também referência ao fato de que as características ouetapas que foram descritas com referência a uma das modali-dades ilustrativas acima também poderem ser utilizadas emcombinação com outras características ou etapas de outra mo-dalidade ilustrativa descrita acima. Sinais de referêncianas reivindicações não devem ser considerados como restriti-vos .

Claims

1. Sistema de célula de combustível (100, 200) pa-ra o suprimento de um veículo com água potável e oxigênio, odito sistema de célula de combustível (100, 200),CARACTERIZADO pelo fato de compreender:uma célula de combustível (101, 201); euma célula de eletrólise (119, 219),onde a célula de eletrólise (119, 219) compreendeum catodo de ar e é acoplada à célula de combustível (101,201), eonde a célula de combustível (101, 201) e a célulade eletrólise (119, 219) são projetadas de tal forma que umanecessidade de energia da célula de eletrólise (119, 219)seja coberta por uma energia distribuída a partir da célulade combustível (101, 201).

2. Sistema de célula de combustível (100), de a-cordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de acélula de combustível (101) compreender um lado de anodo(102) e um lado de catodo (103);onde a célula de eletrólise (119) compreende umlado de anodo (120) e um lado de catodo (121); eonde o lado de catodo (121) da célula de eletróli-se (119) é acoplado ao lado de catodo (102) da célula decombustível (101).

3. Sistema de célula de combustível (100) de acor-do com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de a célu-la de eletrólise (119) ser projetada de tal forma que o arde uma cabine da aeronave pode ser conduzido para o lado decatodo (121) .

4. Sistema de célula de combustível (200) de acor-do com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de a célu-la de combustível (201) compreender um lado de anodo (202) eum lado de catodo (203);onde a célula de eletrólise (219) compreende umlado de anodo (220) e um lado de catodo (221); eonde o lado de catodo (221) da célula de eletróli-se (219) é acoplado ao lado de anodo (202) da célula de com-bustível (201).

5. Sistema de célula de combustível (200), de a-cordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de acélula de combustível (201) ser projetada de tal forma que oar de uma cabine da aeronave seja conduzido para seu lado decatodo.

6. Sistema de célula de combustível (100, 200), deacordo com uma das reivindicações de 2 a 5, CARACTERIZADOpelo fato de a célula de combustível (101, 201) ser projeta-da de tal forma que o hidrogênio ou o gás reformado sejaconduzido para o mesmo no lado de anodo.

7. Sistema de célula de combustível (100, 200), deacordo com uma das reivindicações de 2 a 6, CARACTERIZADOpelo fato de compreender adicionalmente:um permutador de calor (113, 213);onde o permutador de calor. (113, 213) é projetadode tal forma que resfria o ar descarregado a partir do ladode catodo (103, 203) da célula de combustível (101, 201).

8. Sistema de célula de combustível (100, 200), deacordo com uma das reivindicações de 2 a 7, CARACTERIZADOpelo fato de compreender adicionalmente:um permutador de calor adicional (128, 228);onde o permutador de calor adicional (128, 228) éprojetado de tal forma que resfria a mistura de água e oxi-gênio descarregada a partir do lado de anodo (120, 220) dacélula de eletrólise (119, 219).

9. Sistema de célula de combustível (100, 200), deacordo com uma das reivindicações de 1 a 8, CARACTERIZADOpelo fato de compreender adicionalmente:um circuito de resfriamento (141, 241);onde o circuito de resfriamento (141, 241) é aco-plado à célula de combustível (101, 201) de tal forma queresfria a célula de combustível (101, 201).

10. Sistema de célula de combustível (100, 200),de acordo com uma das reivindicações de 1 a 9, CARACTERIZADOpelo fato de a célula de combustível (101, 201) ser uma cé-lula de combustível de baixa temperatura.

11. Sistema de célula de combustível (100, 200),de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato dea célula de combustível de baixa temperatura (101, 201) seruma célula de combustível de membrana de permuta de próton.

12. Sistema de célula de combustível (100, 200),de acordo com uma das reivindicações de 1 a 9, CARACTERIZADOpelo fato de a célula de combustível (101, 201) ser uma cé-lula de combustível PEM de alta temperatura.

13. Sistema de célula de combustível (100, 200),de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato dea célula de combustível PEM de alta temperatura (101, 201)ser uma célula de combustível de membrana de permuta de pró-ton.

14. Sistema de célula de combustível (100, 200),de acordo com uma das reivindicações de 1 a 13,CARACTERIZADO pelo fato de a célula de eletrólise (119, 219)ser uma célula de eletrólise de membrana polimérica com ca-talisador .

15. Sistema de célula de combustível (100, 200),de acordo com uma das reivindicações de 1 a 13,CARACTERIZADO pelo fato de a célula de eletrólise (119, 219)não ser uma célula de eletrólise de membrana polimérica comcatalisador; eonde a célula de eletrólise (119, 219) é dispostade tal forma que seja ajustada em uma faixa de temperaturapara a célula de combustível.

16. Sistema de célula de combustível (100, 200),de acordo com uma das reivindicações de 1 a 15,CARACTERIZADO pelo fato de compreender adicionalmente umapluralidade de células de combustível e uma pluralidade decélulas de eletrólise.

17. Sistema de célula de combustível (100, 200),de acordo com uma das reivindicações de 1 a 16,CARACTERIZADO pelo fato de a célula de combustível (101,-201) e a célula de eletrólise (119, 219) serem conectadaspara formar uma pilha; eonde a célula de eletrólise (119, 219) é supridacom energia diretamente a partir da célula de combustível(101, 201).

18. Sistema de célula de combustível (100, 200),de acordo com uma das reivindicações de 1 a 17,CARACTERIZADO pelo fato de uma razão de energia entre a cé-lula de combustível (101, 201) e a célula de eletrólise(119, 219) ser selecionada de tal forma que uma distribuiçãode energia da célula de combustível (101, 201) correspondaprecisamente a uma necessidade de energia da célula de ele-trólise (119, 219).

19. Sistema de célula de combustível (100, 200),de acordo com uma das reivindicações de 1 a 17,CARACTERIZADO pelo fato de uma razão de energia entre a cé-lula de combustível (101, 201) e a célula de eletrólise(119, 219) ser selecionada de tal forma que uma distribuiçãode energia da célula de combustível (101, 201) correspondaprecisamente a uma exigência de energia da célula de eletró-lise (119, 219) e de todos os dispositivos auxiliares neces-sários do sistema de célula de combustível (100, 200).

20. Sistema de célula de combustível (100, 200),de acordo com uma das reivindicações de 1 a 17,CARACTERIZADO pelo fato de uma razão de energia entre a cé-lula de combustível (101, 201) e a célula de eletrólise(119, 219) ser selecionada de tal forma que uma distribuiçãode energia da célula de combustível (101, 201) seja maior doque uma exigência de energia da célula de eletrólise (119,219) e de todos os dispositivos auxiliares necessários dosistema de célula de combustível (100, 200).

21. Sistema de célula de combustível (100, 200),de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato decompreender adicionalmente:um inversor, eum conversor de voltagem;onde o inversor e o conversor de voltagem são pro-jetados de tal forma que a energia da célula de combustível(101, 201) possa ser alimentada para dentro de uma rede abordo do veículo.

22. Aeronave, CARACTERIZADO por compreender umsistema de célula de combustível (100, 200), do tipo defini-do em qualquer uma das reivindicações de 1 a 21.

23. Uso em uma aeronave, CARACTERIZADO por ser deum sistema de combustível (100, 200), do tipo definido emqualquer uma das reivindicações de 1 a 21.