[发明专利]用于飞行器的燃料电池和燃料电池系统

说明书

本发明涉及用于飞行器的燃料电池和燃料电池系统。为了改善混合动力电动飞行器或全电动飞行器的可用性，给出了一种具有经提高的效率和增大的、对体积特定或对重量特定的能量密度的燃料电池(10)。所述燃料电池(10)具有被设计为三重周期性平滑表面的自支撑的膜结构(12)，所述膜结构将被施加以燃料(40)的第一空腔(14)与被施加以氧化剂(42)的第二空腔(16)气密地分开，然而这两个空腔(14，16)以传导离子的方式相互连接。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池。本发明还涉及一种用于飞行器的燃料电池系统以及一种飞行器。

背景技术

具有高能量密度的能量储存系统被视为电动飞行器的先锋。替代的驱动方案和能量源不仅在私人交通中、而且在航空中都变得越来越重要。一种方案是电驱动器或通常在飞行器中生产电能。混合动力电动飞行器和全电动飞行器以及(在机动车辆、工业和休闲方面)其他系统和设备有时需要重量或体积较小的能量储存器。从航空的角度来看，重要的是高功率密度、简单的可维护性以及高的可扩展性。用于提供所需能量的候选是燃料电池，尤其是固体氧化物燃料电池。

目前尤其使用电池和基于氢气的系统。固体氧化物燃料电池(英文：solid oxidefuel cell，SOFC)是一种高温燃料电池，其将燃料(例如氢气)和氧化剂(例如空气)转化成电、热和诸如水的其他副产物。

SOFC通常具有电解质、阳极和阴极以及连接器(所谓的互连器)。互连器能够更好地导出所生成的电流，这是因为在常规的运行温度下，阳极和阴极的导电性可能过低而不能有效地导出电流。当今的架构基于扁平的或管状的电池，这是因为这些电池更易于制造并且有效面积与体积之比(也被称为：A/V)相对有利。

发明内容

本发明的目的是改进一种用于在航空中使用的燃料电池。

该目的通过独立权利要求的主题来实现。优选的改进方案是从属权利要求的主题。

本发明提供一种燃料电池，优选固体氧化物燃料电池，所述燃料电池用于燃料电池系统、优选飞行器的燃料电池系统，其中所述燃料电池包括自支撑的膜结构，其中所述膜结构将开孔的第一空腔与开孔的第二空腔以传导离子的方式相互连接并且以气密的方式将其彼此分开，其中所述第一空腔和所述第二空腔相互贯穿。

优选的是，每个空腔均被设计成用于容纳至少一个细长的、直的互连器本体。

优选的是，每个空腔均包括至少一个气体通道，所述至少一个气体通道被设计成细长的且直的，使得所述互连器本体能够被容纳在所述至少一个气体通道中。

优选的是，膜结构区域相应地将两个相邻的气体通道以传导离子的方式相互连接并且以气密的方式将其彼此分开。

优选的是，包含在所述第一空腔中的直的第一气体通道和包含在所述第二空腔中的直的第二气体通道被布置成相对于彼此扭转的。

优选的是，所述膜结构包含固体电解质。

优选的是，在所述膜结构上施加有导电的阳极层和导电的阴极层，其中所述阳极层布置在所述空腔中的一个空腔中，并且所述阴极层布置在所述空腔中的另一个空腔中。

优选地，所述燃料电池包括多个细长的互连器元件，所述互连器元件被设计成被插入到所述空腔中的每个空腔中并且接触所述膜结构和/或所述阳极层/阴极层。

优选的是，互连器元件具有带有柱形外周的互连器本体。优选的是，互连器本体被设计为实心的圆棒或者被设计成管状的。

优选的是，所述互连器元件中的至少一个互连器元件被设计成：当所述互连器元件被插入到所述空腔中的一个空腔中时，与所述膜结构和/或所述阳极层/阴极层形成线接触、优选螺旋形的线接触。