BRPI0617766A2 - aeronave com um sistema de célula de combustìvel e método para operar um sistema de célula de combustìvel em uma aeronave - Google Patents

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Abstract

AERONAVE COM UM SISTEMA DE CéLULA DE COMBUSTìVEL E MéTODO PARA OPERAR UM SISTEMA DE CéLULA DE COMBUSTìVEL EM UMA AERONAVE Trata-se de um sistema de célula de combustível para aeronave com uma cabina de passageiro compreendendo uma célula de combustível. A célula de combustível compreende uma primeira conexão de entrada, uma primeira conexão de saida, uma face catodo e uma face anodo, onde a primeira conexão de entrada é formada como a conexão de entrada da face catodo e onde a primeira conexão de saida é formada como a conexão de saida da face catodo. Além disso, o sistema de célula de combustível é projetado de tal maneira que, na primeira conexão de entrada, é aplicado um gás com uma pressão, que corresponde a uma pressão de ar na máquina de passageiro.

Description

A presente invenção reivindica o beneficio da datado depósito do Pedido de Patente Alemão No. 10 2005 051583.5, depositado em 27 de outubro de 2005, cuja descriçãoencontra-se incorporada ao presente à guisa de referência.CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção proporciona um sistema de cé-lula de combustível para suprir sistemas de aeronave, umsistema de suprimento de água para aeronave, e um método pa-ra acionar um sistema de célula de combustível de aeronave.Especificamente, um sistema de célula de combustível quetambém é adequado para suprir água.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃONa tecnologia de aeronave atual, são conhecidas asmontagens para produzir água a bordo de qualquer aeronaveusando células de combustível. Com tais montagens, uma in-teração parcial ou completa de uma unidade de produção deágua, por exemplo, na forma de uma ou mais células de com-bustível de temperatura alta, pode ser proporcionada no mo-tor de uma aeronave, de maneira que as câmaras de combustãodo motor da aeronave sejam completa ou parcialmente substi-tuídas pelas células de combustível de temperatura alta.
Uma unidade de suprimento de energia a bordo deuma aeronave, por exemplo, está descrita no Documento DE19821952. Essa aeronave compreende uma célula de combustí-vel, onde é usado para o suprimento de ar da célula de com-bustível, ar descarregado ou escapado do dispositivo de con-trole de clima da aeronave ou ar externo de aeronave. Comrelação a isso, cada módulo de célula de combustível é co-nectado contra a corrente de uma unidade de suprimento dear, que, compreende especificamente um compressor / unidadedilatadora para comprimir o ar suprido para as células decombustível, bem como para reciclar energia proveniente doar aquecido que sai das células de combustível, um filtro dear e um amortecedor de som.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Pode ser necessário proporcionar um sistema de cé-lula de combustível eficiente para suprir uma aeronave, umsistema de suprimento de água para aeronave, um método efi-ciente para operar um sistema de célula de combustível emuma aeronave e uma aeronave com um sistema de célula de combustível .
Essa necessidade pode ser atendida por um sistemade célula de combustível para uma aeronave, um sistema desuprimento de água para uma aeronave, um método para operarum sistema de célula de combustível em uma aeronave e poruma aeronave com um sistema de célula de combustível, de a-cordo com as características das reivindicações independen-tes da patente.
Em uma modalidade exemplificativa, um sistema decélula de combustível com uma cabina de passageiro compreen-de uma célula de combustível. A célula de combustível com-preende uma primeira conexão de entrada, uma primeira cone-xão de saída, uma face catodo e uma face anodo, onde a pri-meira conexão de entrada é formada cómo uma conexão de en-trada da face catodo e onde a primeira conexão de saída éformada como uma conexão de saída da face catodo. Adicio-nalmente o sistema de célula de combustível é formado de talmaneira que na primeira conexão de saída pode ser aplicadoum gás, que corresponde a uma pressão de ar na máquina depassageiro ou cabina de passageiro.
Em outra modalidade exemplificativa, um método pa-ra operar um sistema de célula de combustível em uma aerona-ve, onde o sistema de célula de combustível compreende umacélula de combustível, onde a célula de combustível compre-ende uma primeira conexão de entrada, uma primeira conexãode saída, uma face catodo e uma face anodo, onde a primeiraconexão de entrada é formada como uma conexão de entrada daface catodo e onde a primeira conexão de saída é formada co-mo a conexão de saída da face catodo, inclui a aplicação deuma pressão negativa na conexão de saída da célula de com-bustível. Adicionalmente, o método inclui a sucção de gásna face catodo da célula de combustível pela pressão negativa.
Em outra modalidade exemplificativa, um sistema desuprimento de água para uma aeronave compreende um sistemade célula de combustível de acordo com uma modalidade exem-plif icativa da invenção, um tanque de combustível, um con-versor e um cambiador térmico, onde o conversor está confi-gurado como um conversor DC/DC/AC, isto é, como um conversorde corrente direta / corrente direta / corrente alternada,onde o cambiador térmico está configurado de tal maneira queo calor produzido pelo sistema de célula de combustível podeser conduzido para longe do mesmo e onde- o tanque de combus-tível está configurado de tal maneira que possa, ser supridocombustível pelo mesmo para o sistema de célula de combustí-vel .
Uma idéia básica da presente invenção pode serconsiderada que é provido um sistema de célula de combustí-vel para uma aeronave, que opera sem um compressor e/ou e-xaustor para o suprimento de ar do sistema de célula de com-bustível. 0 fluxo de ar requerido através da célula de com-bustível pode ser recolhido através de uma pressão negativa,que é aplicada na conexão de saída da célula de combustível,na face catodo da célula de combustível. Uma característicaparticular para produzir um fluxo de ar requerido na facecatodo, pode ser o provimento da aplicação de uma pressãonegativa na conexão de saída da célula de combustível, queestá em uma face de descarga da célula de combustível.
Por meio do sistema de célula de combustível dapresente invenção, pode ser possível proporcionar um sistemade célula de combustível para aeronave, que pode ser cons-truído em uma maneira particularmente simples. Os componen-tes do sistema de célula de combustível podem também ser a-dequados para integrar e/ou assumir outras funções de umaaeronave e/ou funções de sistemas de uma aeronave.
Uma segunda idéia básica da invenção pode ser apossibilidade de eliminação de um compressor, que pode levarà economia de peso e à redução da energia auxiliar elétricados próprios requisitos elétricos, bem como ao aumento daconfiabilidade do sistema de célula de combustível pela eli-minação dos componentes eletromecânicos.
Uma vantagem adicional do sistema de célula decombustível pode ser proporcionada no aumento da recuperaçãode água do catodo ar de descarga pela pressão negativa apli-cada, onde a condensação de água pode ser reduzida na célulade combustível. Portanto, pode ser possível operar uma cé-lula de combustível em temperaturas baixas. Com a diferençade temperatura constante no condensador do sistema de célulade combustível, pode ser possível projetar um condensadormenor, uma vez que no catodo de descarga de ar pode ser ar-mazenada maior quantidade de água. Portanto, o sistema decélula de combustível pode também ser adequado para uso emum sistema de suprimento de água em uma aeronave.
Um sistema de célula de combustível de acordo coma presente invenção pode preencher pelo menos uma das espe-cificações existentes para um sistema de geração de água combase em uma célula de combustível no percurso de ar. O sis-tema de célula de combustível da presente invenção pode serparticularmente adequado para preencher especificações bási-cas que serão descritas subseqüentemente e podem diferirmuito do estado atual da técnica para sistemas de geração deágua para aplicações móveis. Tais especificações, por exem-plo, podem residir em uma robustez, isto é, o sistema de ge-ração de água deve funcionar confiavelmente e sem degradaçãosob condições ambientais em uma aeronave, e/ou em uma resis-tência ao frio, isto é, os sistemas de geração de água devemresistir a esses efeitos do frio na eventualidade da aerona-ve estacionar em regiões frias. Especificações adicionaispodem residir na capacidade de dar partida fria, isto é, ossistemas devem ser capazes de dar partida sob condições decongelação em um curto período de tempo, em uma longa exis-tência, isto é, os sistemas devem funcionar por um númeromínimo definido de horas com energia constante, e/ou uma re-dução de peso, isto é, pesos de sistema são reduzidos a ummínimo, que é necessário para alcançar a funcionalidade eserve para manter especificações de força ou estabilidade.Além disso, podem existir especificações adicionais, como,por exemplo, a necessidade de manutenção, que é a despesa demanutenção, deveria ser o mais baixo possível, boa acessibi-lidade, isto é, comportas de manutenção (acesso) ou abertu-ras para manutenção deveriam ser facilmente acessíveis nosistema, e/ou pureza, isto é, os meios de correntes e mate-riais deveriam ser selecionados, de maneira que a água obti-da do sistema de célula de combustível corresponda aos regu-lamentos apropriados para uma água potável.
Objetivos adicionais, modalidades e vantagens dainvenção são proporcionados nas reivindicações associadas enas reivindicações dependentes.
A seguir, serão descritas mais detalhadamente mo-dalidades exemplificativas do sistema de célula de combustí-vel. As modalidades exemplificativas, que estão descritascom relação ao sistema de célula de combustível, também seplicam ao sistema de suprimento de água para aeronave, ométodo para operar um sistema de célula de combustível, aaeronave com um sistema de célula de combustível e o uso deum sistema de célula de combustível em uma aeronave.Em outra modalidade exemplificativa do sistema decélula de combustível, o sistema de célula de combustívelcompreende uma pluralidade de células de combustível.
Em uma modalidade exemplificativa adicional dosistema de célula de combustível, a célula de combustível éformada como uma célula de combustível de membrana de polí-mero eletrolite, como uma célula de combustível de metanoldireta, e/ou como uma célula de combustível de ácido fosfó-rico. Especificamente, quando é formada uma pluralidade decélulas de combustível, podem ser formadas células de com-bustível individuais em projetos diferentes. Portanto, po-dem ser apresentadas e um sistema de célula de combustívelformas mistas ou qualquer combinação de células de combustí-vel. Por exemplo, algumas células de combustível podem serformadas como células de combustível de membrana de polímeroeletrolite (PEMFC), outras como células de combustível demetanol diretas (DMFC), e/ou como células de combustível deácido fosfórico (PAFC).
Em outras palavras, tais células de combustívelpodem ser adequadas para gerar energia elétrica e para pro-dução de água potável, que, alternativamente, pode contercomo uma unidade de base, a chamada pilha, uma PEMFC, umaDMFC ou uma PAFC ou qualquer combinação dessas tecnologiasem uma ou em múltiplas pilhas. A pilha do sistema de célulade combustível pode conter uma face de anodo para suprir decombustível. Esse combustível pode compreender ou consistirde hidrogênio, um gás "reformate" contendo hidrogênio e/oumetanol, dependendo do tipo de célula de combustível usadae/ou da combinação usada. Além disso, a pilha de célula decombustível pode ser proporcionada na face catodo com umcurso de suprimento e um curso de descarga para ar (oxigê-nio) e água, respectivamente.
O sistema de célula de combustível pode ser equi-pado com um filtro de ar, que está disposto no sistema decélula de combustível de tal maneira que filtre o ar de en-trada da face catodo da célula de combustível. Portando,pode ser assegurado que o sistema de célula de combustívelfornece uma qualidade de água impecável e permaneça protegi-do de poeira e/ou partículas de sujeira, que poderiam conta-minar e/ou obstruir os elementos da célula de combustível.Preferivelmente, é usado um filtro de ar de pouca pressãodiferencial, que retém os conteúdos de ar observados.
Em outra modalidade exemplificativa, o sistema decélula de combustível compreende adicionalmente um terminalde saída, onde o terminal de saída está configurado de ma-neira que possa ser acoplado com a primeira conexão de saídada célula de combustível com o ambiente circundante da aero-nave.
O provimento de um terminal de saída, que pode seracoplado com ambiente circundante da aeronave pode ser umamaneira particularmente eficiente para disponibilizar umapressão negativa ou vácuo para a célula de combustível, pormeio da qual, por exemplo, gás, ar e/ou oxigênio, pode sersugado para a face catodo da célula de combustível. Issopode se aplicar, especificamente, quando a aeronave está emvôo, por meio disso é proporcionada uma pressão diferencialentre uma pressão na cabina e uma pressão externa.
Em uma modalidade exemplificativa adicional, osistema de célula de combustível compreende um sistema depressão negativa, onde o sistema de pressão negativa ou sis-tema a vácuo é acoplado à primeira conexão da célula de com-bustível .
O provimento de um sistema de pressão negativa ousistema a vácuo pode ser uma forma particularmente eficientepara proporcionar uma pressão negativa à célula de combustí-vel, por meio da qual gás, por exemplo, ar e/ou oxigênio,podem ser sugados para a face catodo da célula de combustí-vel. Um assim chamado sistema a vácuo pode ser usado comoesse tipo de sistema de pressão negativa, por exemplo, quepode ser usado em uma aeronave para descarte de água servidaproveniente da cabina. Tal sistema de pressão negativa podeser particularmente vantajoso para produzir uma pressão ne-gativa quando a aeronave está situada no solo ou próximo aonível do solo. Por meio disso pode ser produzida essa pres-são diferencial ou diferença de pressão entre a pressão dacabina e o sistema a vácuo da aeronave. Contrariamente aovácuo real a diferença de pressão pode sér meramente em tor-no de 500 hPa. Um sistema a vácuo pode como regra servir,conforme anteriormente descrito, em uma aeronave para des-carte de excrementos provenientes de banheiros. Próximo aonível do solo ou no solo, a pressão diferencial entre o sis-tema a vácuo e a pressão da cabine pode ser produzida porvia de um assim gerador de vácuo no tanque de dejetos dosistema a vácuo.De acordo com outra modalidade exemplificativa, osistema de célula de combustível compreende adicionalmenteuma válvula de mão tripla pode estar acoplada entre a pri-meira conexão de saída da célula de combustível, o sistemade pressão negativa, e o terminal de saída.
Pelo uso da válvula de mão tripla entre os compo-nentes descritos, pode ser possível em uma maneira simplesconduzir uma comutação, dependendo se a aeronave está no so-lo, próximo ao solo, ou em uma altitude de viagem. No solo,a válvula de mão tripla pode ser comutada de maneira que acélula de combustível possa ser provida de uma pressão dife-rencial pelo sistema de pressão negativa, considerando emaltitude de viagem, a válvula de mão tripla pode ser contro-lada de maneira que a pressão diferencial possa ser produzi-da pelo ar externo.
Em uma modalidade exemplificativa adicional, apluralidade de células de combustível é formada como uma pi-lha. Ainda, as múltiplas pilhas podem ser formadas, cadauma compreendendo uma ou mais células de combustível.
Em uma modalidade exemplificativa, a pilha compre-ende uma pluralidade de unidades parciais, onde cada unidadeparcial compreende uma válvula de regulagem, que está confi-gurada de maneira que um suprimento de gás para as unidadesparciais seja individualmente controlável. Cada unidadeparcial ou secundária pode ser formada por uma única célulade combustível, por exemplo, ou cada uma pode ser formadapor uma pluralidade de células de combustível.
Pelo provimento de válvulas de regulagem indepen-dentes por unidade parcial, pode ser possível controlar e/ouregular o ar e/ou suprimento de oxigênio para as células decombustível individuais e/ou grupos de células de combustí-vel .
Em outra modalidade exemplificativa, a pilha com-preende adicionalmente uma chapa de extremidade e/ou as vál-vulas de regulagem estão dispostas na chapa de extremidade.
Em uma maneira ativa, pode ser, portanto, possíveltransferir funções específicas do sistema de célula de com-bustível, como, por exemplo, válvulas de controle das linhasde suprimento e de descarga de gás ou meio nas chapas de ex-tremidade da pilha. Essas válvulas de controle podem sercompreendidas de válvulas controladas individualmente paracada meio., cujas válvulas podem ser combinadas respectiva-mente em um bloco de válvula, onde cada válvula individualsupre uma região específica da pilha ou, alternativamente,pode suprir uma célula individual da pilha.
A vantagem dessa montagem consiste em um controletérmico almejado ou seletivo da pilha de célula de combustí-vel pelo suprimento controlado individualmente e a influen-cia conectada com a mesma na conversão de combustível, pormeio disso pode ser alcançado um perfil de calor homogêneona pilha. Esse perfil de calor homogêneo pode aumentar otempo de vida da pilha e impedir o superaquecimento localcausado pelo mesmo. Por meio de tal controle individual, étambém possível em uma maneia vantajosa equipar determinadasregiões na pilha com elementos térmicos catalíticos. Comtal projeto, pode ser possível aquecer uma pilha em tempera-turas baixas ou aquecer para temperatura de operação, possi-velmente por meio disso, pode ser aperfeiçoada uma capacida-de de partida fria e/ou pode ser alcançada proteção contracongelação.
0 projeto da chapa de extremidade pode também servisto como um aspecto parcial independente da invenção, comoum aspecto parcial que é independente de um projeto indepen-dente do sistema de célula de combustível acima descrito.Isto é, é proporcionada uma chapa de extremidade para umapilha de célula de combustível, onde a chapa de extremidadecompreende válvulas de controle e/ou válvulas de regulagem,que estão configuradas de maneira que por meio das mesmas,um suprimento de ar e/ou oxigênio seja controlável ou regu-lável individualmente para célula de combustível individuaise/ou grupos de células de combustível na pilha de célula decombustível.
Em uma modalidade exemplificativa, a chapa de ex-tremidade é feita de um material com uma densidade menor doque 1 kg/dm3. Como o material, pode ser usado, por exemplo,espuma de alumínio.
De acordo com uma modalidade da presente invenção,por meio do uso de materiais leves, pode ser possível subs-tituir as chapa de extremidade que são usadas em pilhas decélula de combustível comuns, que são geralmente feitas dechapas de alumínio laminadas, fundidas ou forjadas, onde aespessura da placa e o peso da placa são reduzidos por meiode polimento em uma estrutura de viga. De acordo com umamodalidade da invenção, pode ser usado um material com umpeso mínimo especifico, por meio do qual pode ser possíveleconomias de peso.
Em uma modalidade exemplificativa adicional, achapa de extremidade está configurada de maneira que a pilha seja fixável ("verspannbar") por correias de retenção.
Uma capacidade de fixação da pilha pode ser pro-porcionada por meio da modelagem da chapa de extremidade. Amodelagem pode ocorrer com relação a isso, de maneira que emum plano de carga principalmente, seja proporcionada a maiorrigidez da chapa de extremidade, por meio disso pode serpossibilitada a fixação ("Verspannung") . Por meio de talcapacidade de fixação, pode ser proporcionada uma possibili-dade eficiente para fixar as células de combustível. Issopode ser possível para as células de combustível sob umas as outras bem como com relação à fixação das pilhas de célulade combustível na aeronave. Pela fixação, pode ser possívelproteger as pilhas de célula de combustível contra os efei-tos da pressão do meio (gás) ocorrendo nos seus interiores,onde essa fixação também pode funcionar como uma vedação das pilhas contra vazamento do meio. Com relação a isso, uma oumais correias de tensão podem ser colocadas ao redor da pi-lha na direção longitudinal da chapa de extremidade com tra-vas de tensão ou alavanca de tensão. Dessa maneira, podeser possível pela tensão das correias de tensão aplicar for- ças de pressão, que servem para prender a pilha junto.
Em outra modalidade exemplificativa, a pilha com-preende elementos guia internos.
O provimento de elementos guia internos na pilhapode ser uma maneira eficiente de impedir deslocamento oudeslizamento das células da pilha umas contra as outras e/ouelementos individuais de uma célula contra os elementos quecircundam a mesma.
E uma modalidade exemplificativa adicional, o sis-tema de célula de combustível compreende adicionalmente umahaste de retenção ou haste de tensão, onde a haste de reten-ção está configurada de uma maneira que a pilha pode ser fi-xável pela haste de retenção. Em uma maneira vantajosa, ahaste de retenção pode compreender como seu material plásti-co de fibra de carbono reforçada.
O provimento de uma haste de retenção pode ser umj projeto alternativo ou cumulativo para as correias de ten-são, a fim de assegurar a fixação da pilha.
Pelo uso da haste de retenção de fibra de carbonoreforçada, pode ser possível evitar a modalidade conhecidana técnica de esticar com hastes de retenção, que fixam aschapas e membranas individuais da pilha na direção longitu-dinal. Essas hastes de retenção estão incorporadas no esta-do da técnica como hastes rosqueadas e com porcas de molasde chapa ou chaves de parafusos. Por meio do uso das hastesde retenção de fibra de carbono reforçada, pode ser possíveleconomizar um peso significativo. As fibras de carbono po-dem ser usadas com relação a isso, de maneira que as mesmaspossam tocar a pilha na direção longitudinal com uma forçade pressão nas chapas de extremidade por via dos elementosde tensão opostos.
O projeto da haste de tensão também pode ser vistocomo um aspecto parcial independente da presente invenção,isto é, como um aspecto parcial independente das modalidadesdo sistema de célula de combustível acima descrito. Isto é,é proporcionada a haste de retenção para uma pilha de célulade combustível, onde a haste de retenção está configurada detal maneira que pela haste de retenção, a pilha é fixável,onde a haste de retenção compreende como seu material plás-tico de fibra de carbono reforçada.
Em uma modalidade exemplificativa adicional, osistema de célula de combustível compreende adicionalmenteuma primeira válvula de escapamento de ar, onde a primeiraválvula de escapamento de ar está acoplada à primeira cone-xão de saída.
Portanto, pode ser possível proporcionar um con-trole de pressão diferencial eficiente para a face catodo dacélula de combustível.
Em outra modalidade exemplificativa, o sistema decélula de combustível compreende uma segunda válvula de es-capamento de ar e a célula de combustível compreende uma se-gunda conexão de saída, cuja segunda conexão de saída é for-mada como uma conexão de saída da face anodo. Adicionalmen-te, a segunda válvula de escapamento de ar está acoplada àsegunda conexão de saída.
Por meio de tal projeto, pode ser possível tambémproporcionar um controle de pressão diferencial eficientepara a face anodo da célula de combustível.
Em uma modalidade exemplificativa adicional, osistema de célula de combustível compreende adicionalmenteum elemento de calefação, onde o elemento de calefação estáconfigurado de tal maneira que a célula de combustível podeser aquecida por meio do elemento de calefação. Preferivel-mente, a pilha pode compreender uma pluralidade de elementosde calefação, onde os elementos de calefação estão integra-dos entre as células de combustível individuais. Especifi-camente, os elementos de calefação podem ser formados comoelementos de calefação catalíticos.
Em outras palavras, os elementos de calefação ca-talíticos individualmente controláveis podem ser integradose distribuídos entre os elementos de célula de combustívelindividuais. Esses elementos de calefação podem possibili-tar que mediante a influencia com hidrogênio e ar e/ou oxi-gênio através da reação catalítica, com a qual o hidrogênioe o oxigênio são convertidos em água, a quantidade que podeser produzida, que pode ser requerida a fim de aquecer uni-formemente a pilha, e/ou impedir a congelação do sistema decélula de combustível pela congelação através da aeronave.
Em outra modalidade exemplificativa, a célula decombustível compreende uma capa bipolar, a chapa bipolar'compreendendo como seu material um plástico condutivo. Pre-ferivelmente, a chapa bipolar compreende uma primeira faceprincipal, uma segunda face principal e uma pluralidade decanais, onde uma primeira parte da pluralidade de canais es-tá disposta na primeira face principal. Adicionalmente, umasegunda parte da pluralidade de canais está disposta na se-gunda face principal de tal maneira que os canais da primei-ra parte da pluralidade de canais não estejam voltados paraa segunda parte da pluralidade de canais.
Em uma maneira ativa, tal disposição dos canaispode ser descrita como uma disposição alternada dos canais,isto é, quando um dos canais ou convexidade está situado emuma face da chapa bipolar, então nenhum canal esta situadona outra face oposta. Com tal disposição, pode ser possívelprender uma aplicação de material na chapa bipolar em um mí-nimo ou minimizá-la, por meio disso pode ser possível econo-mizar peso.
Como um material para as chapas bipolares é ade-quado plástico com aproximadamente 80% de parte de grafite.Em oposição às chapas bipolares feitas de aço com um pesoespecífico de aproximadamente 7,9 kg/dm3, essas chapas bipo-lares plásticas podem ser dotadas de um peso específico de2,2 kg/dm3. Esses tipos de plástico podem ser usados paraconstruir uma chapa bipolar, onde as chapas bipolares feitasdos mesmos podem ser feitas em um processo de moldagem porinjeção e, portanto, podem ser especificamente projetadasfinas e de custo eficaz. Uma redução de peso adicional podeser alcançada pela disposição dos canais guia de meio de ma-neira que os canais opostos na mesma chapa bipolar estejamdeslocados respectivamente um para o outro, de maneira quepossa ser possível o uso de material mínimo.
0 projeto da chapa bipolar pode também ser vistocomo um aspecto parcial independente da presente invenção,isto é, como um aspecto parcial é independente das modalida-des do sistema de célula de combustível acima descrito. Is-to é, é proporcionada uma célula de combustível que compre-ende uma chapa bipolar, cuja chapa bipolar compreende comoum material um plástico condutivo. A chapa bipolar compre-ende uma primeira face principal, uma segunda face principale uma pluralidade de canais, onde uma primeira parte da plu-ralidade de canais está disposta na primeira face principal.Além disso, uma segunda parte da pluralidade de canais estádisposta na segunda face principal de maneira que os canaisda primeira parte da pluralidade de canais não esteja volta-da para os canais da segunda parte da pluralidade de canais.
Especificamente vantajoso, um sistema de célula decombustível de acordo com a presente invenção pode ser usadoem uma aeronave.
De acordo com uma modalidade exemplificativa dapresente invenção, o ponto de operação da célula de combus-tível é selecionado de maneira que um calor emitido do sis-tema de célula de combustível é mínimo, por exemplo, é rea-lizada uma otimização com relação ao calor emitido a fim deobter um ponto de operação da célula de combustível, cujoponto de operação satisfaça as especificações do mínimo ca-lor emitido.
Por meio de tal otimização, é possível reter umasaída de calor da célula de combustível o mínimo possível,cuja célula de combustível libera não apenas energia elétri-ca com a conversão de hidrogênio (2H2) e oxigênio (O2) paraágua (2H20) , mas também calor.
Em uma modalidade exemplificativa, um ponto de o-peração do sistema de suprimento de água é otimizado com re-lação ao peso total do sistema de suprimento de água.Uma possível otimização com relação ao ponto deoperação, especificamente, de um ponto de operação com rela-ção à liberação de voltagem pela célula de combustível, osistema de suprimento de água pode ser realizado, por exem-plo, por um possível uso iterativo da fórmula que se segue.
<formula>formula see original document page 20</formula>
onde:
GS0 = peso da pilha da montagem não otimizada(sistema de suprimento de água),
GTo = peso de combustível e de tanque da montagemnão otimizada,
GWo = peso do cambiador térmico da montagem nãootimizada,
GPo = peso das bombas da montagem não otimizada,GKo = conversor de peso da montagem não otimizada,U0 =Voltagem de célula da pilha básica, isto é, dapilha da montagem não otimizada,
jo = densidade atual da pilha básica, isto é, dapilha da montagem não otimizada,
U1 = voltagem de célula da pilha em um novo pontode operação,
j1 = densidade atual da pilha em um novo ponto deoperação.
Por meio de tal fórmula, é possível determinar oponto de operação de um sistema de célula de combustível depeso otimizado em um sistema de suprimento de água, ondecircunstancias específicas com relação ao tamanho da pilha,ao número de pilha e aplicação de dados de desempenho.
Com tal seleção dos parâmetros de célula de com-bustível ótima, pode ser considerada a relação mútua matemá-tica que se segue. Por outro lado, uma relação mútua linearentre a voltagem de célula u(j) e a densidade atual j de a-cordo com u(j) = u' - r*j, onde r representa o aumento da curva da densidade de voltagem atual. A partir disso, podeser derivada a relação que se segue para uma energia elétri-ca constante:
Para o peso da pilha, se aplica o seguinte:
<formula>formula see original document page 21</formula>
onde:
u0 = voltagem da célula da pilha de base, isto é,da pilha da montagem não otimizada,
j0 = densidade atual da pilha de base, isto é, dapilha da montagem não otimizada,
U1, j1 = voltagem de célula e densidade atual da pi-lha em um novo ponto de operação com ul>u0 e j (Ui) <j0 (u0) , eG1, Go = peso da nova pilha e da pilha base.A partir disso, ocorre que com uma energia de pi-lha constantemente retida, o peso da pilha aumente com aoaumento da voltagem (Gi>Go) , uma vez que com o aumento davoltagem Ui a densidade atual ji de acordo com a linha ca-racterística u-j diminui e r=AU/Aj < - 0.5. Em outras pala-vras: se um aumentar a voltagem em AU, então a densidade a-tual Aj diminui em um fator maior do que 2*Δϋ. Disto segue-se que a superfície da célula deve ser aumentada a fim dereter a energia da pilha constante, e, com isso, aumenta opeso total.
Para o consumo de hidrogênio e oxigênio, se aplicao seguinte:
A eficiência elétrica η é aumentada com um aumentoda voltagem proveniente de U0 para U1 (u1 > u0) de acordocom:
η1/ηο = u1/uo (para nova pilha η1, pilha básica η0)
quando U1 é maior do que U0. A partir disso, a re-dução do consumo de hidrogênio pode resultar de acordo com:
m1/m0 = η0/η1 = u0/u1, (para o consumo de mi com umanova pilha, m0 para a pilha básica) e com isso, também umaredução do oxigênio aéreo.
Para a produção, se aplica o seguinte:
Um aumento da eficiência elétrica η pode resultarem uma menor produção de calor e, portanto, o calor forneci-do Q por tempo de unidade é reduzido (para Qi<Qo) de acordocom:
Q1/Q0 =[(Uth-U1)*j0(U1)]/[(Uth-U0)*jo(u0)],
onde Uth é a assim chamada voltagem de equilíbriotérmico.
Com relação ao cambiador de voltagem (transferidorde calor) e bombas, se aplica o seguinte:
Pela redução da produção de calor, as superfíciesdo cambiador térmico, e como resultado, seu peso, pode serreduzido (para Gi<G0) como se segue:G1/Go = Q1/Qo = Αχ/Ao, (para a superfície A0 da pilha debase e superfície Ai da pilha otimizada) . Além disso, namesma quantidade, também o fluxo da capacidade de calor ecomo isso, a energia de bomba necessária para o meio de res-friamento pode reduzir, o que pode significar uma redução doconsumo elétrico parasítico e peso.
Com relação ao conversor, se aplica o seguinte:Com uma superfície de célula constante, um úmerorequerido de células aumenta de acordo com:
N1/No = (ji (U1) *ui) / (j0 (U0) *u0), (para o número decélulas No na pilha de base e N1 o número de células nas no-vas pilhas), uma vez que:
P = estabilidade = u*N*j(u)*A = Us*j (u)*A = US*IS,onde P é a energia elétrica da pilha e A é a área da pilha.Com uma redução da pilha atual Is e um aumento da voltagem epilha Us também o peso do conversor DC/DC/C pode ser reduzi-do e sua eficiência aumentada.
Portanto, pela otimização, pode ser possível redu-zir o peso do sistema de célula de combustível e do sistemade suprimento de água, uma vez que o aumento da pilha, com oqual a seleção do ponto de operação acima descrito é inevi-tável, devido a uma redução do gás combustível requerido pa-ra a mesma energia, poder afetar o uso de um esfriadouro me-nor e de um cambiador térmico menor, bem como um conversorelétrico menor.
Para reduzir o peso de um sistema de célula decombustível, pode ser requerido diminuir essencialmente opeso da pilha. De acordo com a presente invenção, isso podeocorrer na presente montagem pelo uso de materiais plásticoscondutivos como chapas bipolares, suas especificações parti-culares para a redução de peso, pela maneira de fixação dapilha, e pelo uso de chapa de extremidade de peso leve, porexemplo, carbono de fibra de vidro reforçada ou plásticos.Além disso, o peso do sistema pode ser reduzido pelo uso deplásticos na periferia da pilha de célula de combustível,como, por exemplo, dutos, encaixes, acoplamentos e válvulas.
Com um sistema de suprimento de água os materiaissão preferivelmente selecionados dos componentes guia de á-gua, que por um lado são resistentes para água desminerali-zada, que, por exemplo, é dotada de condutividade de k deaproximadamente 20 μΞ/m, e, por outro lado, são também ade-quados para uso em sistemas de água potável. Isso também seaplica para o projeto das chapas bipolares, as chapa de ex-tremidade e as membranas na face catodo da célula de combus-tível.
Adicionalmente, para os canais da periferia dosistema de suprimento de água, preferivelmente são usadosmateriais que sejam o mais leve possível, por exemplo, canosde plástico com nano revestimento ou revestimento de vidro.Esses canos podem se sobressair, por um lado, devido seu pe-so especifico leve e, por outro lado, pelas propriedades es-pecíficas com relação ao hidrogênio na face anodo e águadesmineralizada na face catodo. Preferivelmente, os canosusados na face anodo são dotados de uma impermeabilidade ahidrogênio, ao mesmo tempo em que os canos usados na facecatodo são preferivelmente dotados de alta resistência con-tra água desmineralizada e, além disso, preferivelmente pre-encham as normas propostas internacionalmente para cursos deágua potável.
Um aspecto da presente invenção pode ser visto nofato de que é proporcionado um sistema de célula de combus-tível, que consiste de ou compreende uma ou mais pilhas decélula de combustível, onde essas pilhas podem ser do tipocélula de combustível de membrana de eletrodo polímero(PEMFC), célula de combustível de metanol direto (DMFC), oucélula de combustível de ácido fosfórico (PAFC) ou podem re-presentar uma mistura dos mesmos. Com relação a isso, a pi-lha ou pilhas são impingidas na face catodo com ar e/ou oxi-gênio, onde é usada para o fluxo através da face catodo, apressão entre o suprimento de cabine lateral residindo em umnível de pressão mais alta e um curso de descarga se esten-dendo e um nível de pressão mais baixa na atmosfera que cir-cunda a aeronave. Pode ser produzida pressão diferencialentre a face catodo aplicada ao curso de descarga, em quecom as mesmas condições de pressão entre a pressão da cabinae a pressão externa na face de descarga, para reduzir o ní-vel e pressão, pode também ser usado um sistema a vácuo pararemover a água servida da cabina da aeronave. Particular-mente, regiões específicas da pilha compreendidas de múlti-plas células ou de células individuais da pilha, respectiva-mente, podem ser dotadas de um ar individual ou de um cursode suprimento de oxigênio e esses cursos de suprimento sãoindividualmente controláveis por via das válvulas de regula-gem. Preferivelmente, essas válvulas de regulagem são inte-gradas em uma célula de combustível da pilha.
Preferivelmente, de acordo com esse aspecto, oselementos de célula de combustível individualmente controlá-veis distribuídos entre os elementos de calefação catalíti-cos individualmente controláveis estão integrados, por cujasreações catalíticas, nas quais o hidrogênio e o oxigênio sãoconvertidos em água, a produção da quantidade de calor, queé necessária a fim de aquecer a pilha com uniformidade paraa temperatura de operação, ou impedir a congelação do siste-ma de célula de combustível quando ocorre a congelação atra-vés da aeronave. As chapas bipolares usadas na pulha de cé-lula de combustível podem compreender plástico condutivo,onde a disposição dos canais de meio guia em ambas as facesda chapa bipolar está incorporada para ser deslocada, de ma-neira que o uso do material seja minimizado. Preferivelmen-te, as chapas de extremidade são feitas de um material comuma densidade menor do que 1 kg/dm3, como, por exemplo, deespuma de alumínio. Além disso, as chapas de extremidadepodem ser formadas de maneira que a pilha possa ser fixadacom correias de tensão, onde com uma pilha fixada com cor-reias de tensão, isso é preferivelmente proporcionado com oselementos guias internos, que impede deslizamento das célu-las umas contra as outras ou dos elementos individuais deuma célula contra os elementos adjacentes à mesma. Alterna-tivamente, a pilha pode ser equipada com hastes feitas deplástico de fibra de carbono reforçada para fixação. Opcio-nalmente, uma regulagem de pressão diferencial do sistema decélula de combustível (na face catodo e/ou na face catodo eanodo) é realizada por via de um controle das "válvulas deescoamento".
Deve ser observado que as características ou eta-pas que foram descritas com relação a uma das modalidades oucom relação a um dos aspectos acima e/ou aspectos parciaispodem ser usadas independentemente e/ou em combinação comoutras características ou etapas de outras modalidades acimadescritas ou aspectos e/ou aspectos parciais.
A seguir, a invenção será descrita mais detalhada-mente com relação às modalidades exemplificativa com relaçãoaos desenhos.
A Figura 1 ilustra uma representação esquemáticade um sistema de célula de combustível para suprir consumi-dores elétricos e para suprimento de água de uma aeronave.
A Figura 2 ilustra uma representação esquemáticade um sistema de célula de combustível para suprir consumi-dores elétricos e para suprimento de água de uma aeronave deacordo com uma modalidade exemplificativa da invenção.
A Figura 3 ilustra uma representação esquemáticade uma pilha fixada.
A Figura 4 ilustra uma representação em corte es-quemática de uma chapa de extremidade com válvulas.
A Figura 5 ilustra uma representação em corte es-quemática de chapas bipolares.
A Figura 6 ilustra uma representação esquemáticaem uma vista plana de uma chapa bipolar.
Componentes similares ou idênticos são proporcio-nados nas figuras diferentes com sinais de referência simi-lares ou idênticos.
A Figura 1 ilustra uma representação esquemáticade um sistema de célula de combustível para suprir consumi-dores elétricos e para suprimento de água da aeronave. 0sistema de célula de combustível 100 compreende um tanque decombustível 101 para suprimento de combustível e uma pilhade célula de combustível 102. A pilha de célula de combus-tível 102 compreende uma chapa de extremidade lateral de su-primento 102 e uma chapa de extremidade lateral de descarga104. A pilha de célula de combustível 102 é suprida com arde suprimento por via de um primeiro curso de suprimento105, que compreende um filtro de ar 106, um compressor 107,e uma primeira válvula 108, para regulagem de fluxo de umaface catodo da pilha de célula de combustível 102. Adicio-nalmente, a pilha de célula de combustível 102 é provida decombustível por via de um segundo curso de suprimento 10 9proveniente do tanque de combustível 101 na face anodo. Osegundo curso de suprimento compreende uma segunda válvula110, por meio da qual é realizada uma regulagem de fluxo daface anodo.
A chapa de extremidade da face de descarga 104 éacoplada por via de uma terceira válvula 111, uma assim cha-mada válvula de purgação, a um condensador 112. O condensa-dor 112 é acoplado a um dreno condensado 113, por meio doqual a água condensada pode ser descarregada por via de umaprimeira conexão 114 a um sistema de água. Além disso, odreno condensado 113 é acoplado com a segunda conexão 115 aum nível de pressão externa, isto é, ao ar externo fora daaeronave. O condensador 112 é também acoplado por via deuma terceira válvula 116 e "uma quarta válvula 117 a um cir-cuito de resfriamento 118. O circuito de resfriamento 118compreende um esfriadouro de ar externo 119 e uma bomba deágua fria secundária 120, por meio da qual um liquido refri-gerante pode ser bombeado através do circuito 118. Alémdisso, o circuito de resfriamento 118 compreende um exaustorde resfriamento 121.
Além disso, o circuito de resfriamento 118 estáacoplado a um cambiador térmico 122, que é usado a fim deresfriar a pilha de célula de combustível 102. A esse res-peito, um circuito de resfriamento adicional 123, do qual ocambiador térmico 122 é uma parte, compreende uma bomba deágua de fria principal.
Além disso, a pilha de célula de combustível 102está acoplada por via de cursos condutivos eletricamente 125e 126 com um conversor de voltagem 127, que está também aco-plado a uma rede elétrica 128 da aeronave.
A Figura 2 ilustra uma representação esquemáticade uma célula de combustível para suprir consumidores elé-tricos e para suprimento de água de uma aeronave de acordocom uma modalidade da invenção. O sistema de célula de com-bustível 200 compreende um tanque de célula de combustível201 para suprimento de combustível e uma pilha de célula decombustível 202. A pilha de célula de combustível 202 com-preende uma chapa de extremidade lateral de curso de supri-mento 203 ,e uma chapa de extremidade lateral de curso dedescarga 204. A pilha de célula de combustível 202 é provi-da de ar de suprimento por via de um primeiro curso de su-primento 205, que compreende um filtro de ar 206 e uma pri-meira válvula 208 para regulagem de fluxo de uma face catododa pilha de célula de combustível 202. Além disso, a pilhade célula de combustível 202 é provida de combustível porvia de um segundo curso de suprimento 209 proveniente dotanque de combustível 201 na face anodo. O segundo curso desuprimento compreende uma segunda válvula 210, por meio daqual é realizável uma regulagem de fluxo da face anodo.
A chapa de extremidade lateral de curso de descar-ga 204 é acoplada por via de uma terceira válvula, uma assimchamada válvula de purgação, com um condensador 212. O con-densador 212 é acoplado ao dreno condensado 213, por meio doqual a água condensada pode ser conduzida por via de umaprimeira conexão 214 ao sistema de água. Adicionalmente, odreno condensado 213 é acoplado a uma válvula de mão tripla229, que está acoplada à segunda conexão 215 em um nível depressão externa, isto é, ao ar externo fora da aeronave.Adicionalmente, a válvula de mão tripla 229 está acopladacom uma terceira conexão 230 a um sistema a vácuo da aerona-ve. O condensador 212 também está conectado por via de umaterceira válvula 216 e uma quarta válvula 217 a um circuitode resfriamento 218. O circuito de resfriamento 218 estáacoplado com um esfriadouro de ar externo 219 e com uma bom-ba de água fria secundária 220, por meio da qual pode serbombeado um líquido refrigerante através do circuito de res-friamento 218.
Além disso, o circuito de resfriamento 218 estáacoplado com um cambiador térmico 222, que é usado para res-friar a pilha de célula de combustível 202. Com relação aisso, um circuito de resfriamento adicional 223, do qual ocambiador térmico 222 é uma parte, compreende uma bomba deágua fria principal 224.
Além disso,, uma pilha de célula de combustível 202está acoplada por via dos cursos eletricamente condutivos225 e 226 com um conversor de voltagem 227, que também estáacoplado a uma rede elétrica 228 da aeronave.
A modalidade de acordo com a Figura 2 é caracteri-zada pelo fato de não ser dotada de um compressor, por meiodo qual um suprimento de ar de face catodo é levado para umapressão, que se estende acima da pressão de cabina. O su-primento de ar de face catodo é sugado somente por uma pres-são negativa, à qual está exposta a face de descarga de arda pilha de célula de combustível, através da face catodo dacélula de combustível. Com relação a isso, por um lado, éusado o ar externo, que proporciona uma pressão negativa du-rante um vôo, que corresponde à pressão externa em altitudede viagem. Por outro lado, no solo ou em uma altitude maisbaixa, pode ser usado um sistema de pressão negativa ou avácuo, que proporciona uma queda de pressão com relação àpressão de cabina. A comutação entre essas duas alternati-vas pode ser feita pela válvula de mão tripla.
A Figura 3 ilustra uma representação esquemáticade uma pilha fixada 300. A pilha fixada 300 compreende umachapa de extremidade lateral de curso de suprimento 301 euma chapa de extremidade lateral de curso de descarga 301.Além disso, na Figura 3, está ilustrada uma correia de ten-são 303, compreendendo uma trava, de tensão 304, por meio dadita correia de tensão 303, a pilha 300 pode ser fixada. NaFigura 3, também estão ilustradas as células de combustívelindividuais 305 da pilha de célula de combustível 300, comocursos perpendiculares. Na face esquerda da Figura 3, estáilustrada uma vista perpendicular ao eixo geométrico longi-tudinal da célula de combustível, na qual um primeiro cursode descarga 306 para ar e/ou oxigênio e um segundo curso dedescarga 307 para purgação H2.
A figura 4 ilustra uma representação em corte es-quemático de uma chapa de extremidade com válvulas. A chapade extremidade 400 compreende um primeiro curso de suprimen-to 401 para hidrogênio e múltiplos segundos cursos 402 paraar e/ou oxigênio. Além disso, a chapa de extremidade 400compreende um filtro 403, por exemplo, um filtro de aparafu-sar, por meio do qual o ar e/ou oxigênio, que é conduzidoatravés dos segundos cursos 402, pode ser filtrado. A ju-sante do filtro 403, a chapa de extremidade 400 compreendeum distribuidor ou uma tubulação 404, por meio do qual o are/ou o oxigênio pode ser distribuído. Além disso, a chapade extremidade 4 00 compreende uma chapa universal de torno406. A chapa de extremidade 400 pode ser formada como peçaúnica ou inteiriça com essa chapa universal de torno 406 oua chapa universal de torno 406 pode ser incorporada como umcomponente separado e pode estar conectada à chapa de extre-midade 400, na qual é proporcionada uma vedação 405 entre achapa universal de torno 406 e a chapa de extremidade 400.Adicionalmente, na Figura 4, está ilustrada uma parte de umacélula de combustível 408, na qual está fixada a chapa deextremidade 400. Por meio de um cano 409 ilustrado esquema-ticamente na Figura 4, a pilha de célula de combustível podeser suprida com hidrogênio. Além disso, a chapa de extremi-dade 400 compreende uma pluralidade de válvulas de controle410, por meio das ditas válvulas de controle pode ser con-trolado ou regulado um suprimento de ar e/ou de oxigênio.Os cursos de suprimento para o suprimento de ar / hidrogênioestão projetados na Figura 4 esquematicamente pelas setas411 a 417, onde a seta 411 representa o suprimento de ar /hidrogênio para as células X a Xa, a seta 412 representa osuprimento de ar / hidrogênio para as células Xa+i a Xb, aseta 413 representa o suprimento de ar / hidrogênio para ascélulas Xb+i, a seta 414 representa o suprimento de ar / hi-drogênio para as células Xc+i, a seta 415 representa o supri-mento de ar / hidrogênio para as células Xd+i a Xe, a seta416 representa o suprimento de ar / hidrogênio para as célu-las Xe+i, a Xf e a seta 417 representa o suprimento de ar /hidrogênio para as células Xf+i a Xg.
A Figura 5 ilustra uma representação em corte es-quemática das chapas bipolares 500. Na parte superior daFigura 5a, está ilustrada uma chapa bipolar 500, que compre-ende os canais de gás 501 em uma primeira lateral e compre-ende os canais de gás 502 em uma segunda lateral oposta àprimeira lateral. Na Figura 5a, cada canal de gás 501 naprimeira lateral está voltado para um canal de gás respecti-vo 502. Na Figura 5b inferior, está ilustrada uma segundachapa bipolar 500, que compreende os canais de gás 501 emuma primeira lateral e em uma segunda lateral oposta à pri-meira lateral compreende os canais de gás 502. Na Figura5b, um respectivo canal de gás 501 na primeira face não estávoltado para um canal de gás 502. Em outras palavras, oscanis de gás 501 e 502 se alternam ao longo da chapa bipo-lar, os mesmos estão alternativamente dispostos. Dessa ma-neira, é possível reduzir a espessura da chapa bipolar, pormeio da qual pode ser possível reduzir um peso da chapa bi-polar .
A Figura 6 ilustra uma representação esquemáticaem vista plana de uma chapa bipolar 600. A chapa bipolar600 compreende um furo 602 para um pino guia. Adicionalmen-te, estão dispostos um curso de suprimento de gás 603 e umdistribuidor de gás lateral de suprimento 604 na chapa bipo-lar 600. Na Figura 6, estão ilustrados um chamado campo defluxo 605, através do qual é conduzido o gás suprido, e umavedação 606. Adicionalmente, a chapa bipolar 600 compreendeum dispositivo de coleta de gás de descarga de curso lateral607 e um curso de descarga de gás 608.
Além disso, deve ser observado que "compreendendo"não exclui outros elementos ou etapas e "um" / "uma" não ex-clui uma pluralidade. Além disso, deve ser observado que ascaracterísticas ou etapas, que foram descritas com relação auma das modalidades acima podem também ser usadas em combi-nação com outras características ou etapas de outras modali-dades acima descritas. Os sinais de referência não devemser vistos como limitações.

Claims (25)

1. Aeronave com uma cabina de passageiro e um sis-tema de célula de combustível, CARACTERIZADA pelo fato deque o sistema de célula de combustível compreende:uma célula de combustível, onde a célula de com-bustível compreende:uma primeira conexão de entrada;uma primeira conexão de saída;uma face catodo; e uma face anodo;onde a primeira conexão de entrada é formada comouma conexão de entrada da face catodo;onde a primeira conexão de saída é formada comouma conexão de saída da face catodo; e onde o sistema de célula de combustível é projeta-do de tal maneira que na primeira conexão de entrada é apli-cável um gás com uma pressão, que corresponde a uma pressãode ar na cabina de passageiro.
2. Aeronave, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o sistema de célula de com-bustível compreende uma pluralidade de células de combustí-vel .
3. Aeronave, de acordo com a reivindicação 1 ou 2,CARACTERIZADA pelo fato de que a célula de combustível éformada como uma célula de combustível de membrana de polí-mero eletrolite, como uma célula de combustível de metanoldireto e/ou uma célula de combustível de ácido fosfórico.
4. Aeronave, de acordo com uma das reivindicaçõesde 1 a 3, CARACTERIZADA pelo fato de que o sistema de célulade combustível compreende adicionalmente:um terminal de saída,onde o terminal de saída é projetado de tal manei-ra que seja acoplável à primeira conexão de saída da célulade combustível e ao ambiente circundante da aeronave.
5. Aeronave, de acordo com uma das reivindicaçõesde 1 a 4, CARACTERIZADA pelo fato de que o sistema de célulade combustível compreende adicionalmente:um sistema de pressão negativa,onde o sistema de pressão negativa é acoplável àprimeira conexão de saída da célula de combustível.
6. Aeronave, de acordo com a reivindicação 5,CARACTERIZADA pelo fato de que o sistema de célula de com-bustível compreende adicionalmente:uma válvula de mão tripla,onde a válvula de mão tripla é acoplável entre aprimeira conexão de saída da célula de combustível, o siste-ma de pressão negativa e o terminal de saída.
7. Aeronave, de acordo com uma das reivindicaçõesde 2 a 6, CARACTERIZADA pelo fato de que a pluralidade decélulas de combustível é formada como uma pilha.
8. Aeronave, de acordo com a reivindicação 7,CARACTERIZADA pelo fato de que a pilha compreende uma plura-lidade de unidades parciais,onde cada unidade parcial compreende uma válvulade regulagem, que é projetada de tal maneira que um supri-mento de gás para as unidades parciais é individualmentecontrolável.
9. Aeronave, de acordo com a reivindicação 8,CARACTERIZADA pelo fato de que a pilha compreende adicional-mente uma chapa de extremidade eonde as válvulas de regulagem estão dispostas nachapa de extremidade.
10. Aeronave, de acordo com a reivindicação 9,CARACTERIZADA pelo fato de que a chapa de extremidade é fei-ta de um material com uma densidade menor do que 1 kg/dm3.
11. Aeronave, de acordo com a reivindicação 9 ou-10, CARACTERIZADA pelo fato de que a chapa de extremidade éprojetada de tal maneira que a pilha pode ser fixada pelascorreias de tensão.
12. Aeronave, de acordo com uma das reivindicaçõesde 7 a 11, CARACTERIZADA pelo fato de que a pilha compreendeelementos guias internos.
13. Aeronave, de acordo com uma das reivindicaçõesde 7 a 12, CARACTERIZADA pelo fato de que o sistema de célu-la de combustível compreende adicionalmente uma haste de re-tenção, onde a haste de retenção é projetada de tal maneiraque a pilha é fixável pela haste de retenção.
14. Aeronave, de acordo com a reivindicação 13,CARACTERIZADA pelo fato de que a haste de retenção compreen-de como um material plástico reforçado de fibra de carbono.
15. Aeronave, de acordo com uma das reivindicaçõesde 1 a 14, CARACTERIZADA pelo fato de que o sistema de célu-la de combustível compreende adicionalmente:uma primeira válvula de ar de escapamento,onde a primeira válvula de ar de escapamento estáacoplada à primeira conexão de saida.
16. Aeronave, de acordo com uma das reivindicaçõesde 1 a 15, CARACTERIZADA pelo fato de que o sistema de célu-la de combustível compreende:uma segunda válvula de ar de escapamento, eonde a célula de combustível compreende adicional-mente:uma segunda conexão de saída, que é formada comouma conexão de saída da face anodo, eonde a segunda válvula de descarga de ar é acopla-da à segunda conexão de saída.
17. Aeronave, de acordo com uma das reivindicaçõesde 1 a 16, CARACTERIZADA pelo fato de que o sistema de célu-Ia de combustível compreende adicionalmente:um elemento de aquecimento,onde o elemento de aquecimento é projetado de talmaneira que a célula de combustível pode ser aquecida peloelemento de aquecimento.
18. Aeronave, de acordo com uma das reivindicaçõesde 7 a 16, CARACTERIZADA pelo fato de que a pilha compreendeuma pluralidade de elementos de aquecimento eonde os elementos de aquecimento estão integradosentre as célula de combustível individuais.
19. Aeronave, de acordo com a reivindicação 17 ou-18, CARACTERIZADA pelo fato de que os elementos de aqueci-mento são formados de elementos de aquecimento catalíticos.
20. Aeronave, de acordo com uma das reivindicaçõesde 1 a 19, CARACTERIZADA pelo fato de que a célula de com-bustível compreende uma chapa bipolar, cuja chapa bipolarcompreende como um material um plástico condutivo.
21. Aeronave, de acordo com a reivindicação 20,CARACTERIZADA pelo fato de que a chapa bipolar compreende:uma primeira face principal;uma segunda face principal; euma pluralidade de canais,onde uma primeira parte da pluralidade de canaisestá disposta na primeira face principal, eonde uma segunda parte da pluralidade de canaisestá disposta na segunda face principal, de tal maneira queos canais da primeira parte da pluralidade de canais não es-tão voltados para os canais da segunda parte da pluralidadede canais.
22. Aeronave, CARACTERIZADA pelo fato de que com-preende um sistema de suprimento de água, o sistema de su-primento de água compreendendo:um sistema de célula de combustível como definidoem uma das reivindicações de 1 a 21;um tanque de combustível;um conversor; eum cambiador térmico,onde o conversor é projetado como um conversorDC/DC/AC;onde o cambiador térmico é projetado de tal manei-ra que, por meio do mesmo, o calor produzido pelo sistema decélula de combustível pode ser conduzido para longe; eonde o tanque de combustível é projetado de talmaneira que, por meio do mesmo, pode ser suprido combustívelpara o sistema de célula de combustível.
23. Aeronave, de acordo com a reivindicação 22,CARACTERIZADA pelo fato de que um ponto de operação do sis-tema de suprimento de água é otimizado com relação ao pesototal de um sistema de suprimento de água.
24. Método para operar um sistema de célula decombustível em uma aeronave com uma cabina de passageiro,onde o sistema de célula de combustível compreende uma célu-la de combustível, onde a célula de combustível compreendeuma primeira conexão de entrada, uma primeira conexão de sa-ída, uma face catodo e uma face anodo, onde a primeira cone-xão de entrada é formada como a conexão de entrada da facecatodo e onde a primeira conexão de saída é formada como aconexão de saída da face catodo, o método CARACTERIZADO pelofato de que compreende:aplicar, na primeira conexão de entrada, um gáscom uma pressão, cuja pressão corresponde a uma pressão dear na cabina de passageiro.colocar uma pressão negativa na conexão de saídada célula de combustível; esugar gás para a face catodo da célula de combus-tível pela pressão negativa.
25. Uso de um sistema de célula de combustível emuma aeronave, CARACTERIZADO pelo fato de ser como definidoem uma das reivindicações de 1 a 23.
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