[发明专利]具有燃料电池的再热式燃气涡轮系统

权利要求书

1.一种燃气涡轮系统，该燃气涡轮系统包括：

压缩器；

上游燃料电池，所述上游燃料电池接收由所述压缩器压缩的气体，并且产生电力并加热通过所述上游燃料电池的气体；

中间涡轮，所述中间涡轮接收之前在所述上游燃料电池中被加热的气体，并且所述中间涡轮连接到所述压缩器并驱动所述压缩器；以及

输出涡轮，所述输出涡轮接收由所述中间涡轮输出的气体；其中：

离开所述中间涡轮的膨胀气体通过下游燃烧室和/或下游燃料电池中任一个或二者到达所述输出涡轮，藉此在所述膨胀气体在所述输出涡轮中膨胀之前再加热所述膨胀气体。

2.根据权利要求1所述的燃气涡轮系统，该燃气涡轮系统还包括：上游燃烧室，该上游燃烧室与接收并加热由所述压缩器压缩的气体的所述上游燃料电池并联布置。

3.根据权利要求1所述的燃气涡轮系统，该燃气涡轮系统还包括：上游燃烧室，该上游燃烧室与接收并加热由所述压缩器压缩的气体的所述上游燃料电池串联布置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃气涡轮系统，其中，下游燃烧室和下游燃料电池二者并联地布置在所述中间涡轮和所述输出涡轮之间。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的燃气涡轮系统，其中，下游燃烧室和下游燃料电池二者串联地布置在所述中间涡轮和所述输出涡轮之间。

6.根据前述权利要求中任一项所述的燃气涡轮系统，其中，在所述燃料电池、所述压缩器和所述涡轮仍然运转的同时，能够选择性地使用和停止使用所述燃烧室或所述燃烧室中的至少一个。

7.一种燃气涡轮系统，该燃气涡轮系统包括：

压缩器；

上游燃烧室，所述上游燃烧室接收由所述压缩器压缩的气体并加热通过所述上游燃烧室的气体；

中间涡轮，所述中间涡轮接收离开所述第一燃料室的加热气体，并且所述中间涡轮连接到所述压缩器并驱动所述压缩器；以及

输出涡轮，所述输出涡轮接收由所述中间涡轮级输出的气体；其中：

离开所述中间涡轮的膨胀气体通过下游燃料电池到达所述输出涡轮，藉此在所述膨胀气体在所述输出涡轮中膨胀之前再加热所述膨胀气体。

8.根据权利要求8所述的燃气涡轮系统，该燃气涡轮系统还包括与所述下游燃料电池并联布置的下游燃烧室。

9.根据权利要求7所述的燃气涡轮系统，该燃气涡轮系统还包括与所述下游燃料电池串联布置的下游燃烧室。

10.根据权利要求8或9所述的燃气涡轮系统，其中，能够选择性地使用和停止使用所述下游燃烧室。

11.根据前述权利要求中任一项所述的燃气涡轮系统，其中，所述中间涡轮以第一进口温度和第一膨胀比运行，并且所述输出涡轮以高于所述第一进口温度的第二进口温度和大于所述第一膨胀比的第二膨胀比运行。

12.一种混合动力陆上车辆，该混合动力陆上车辆具有：至少一个电动机，所述至少一个电动机用于驱动所述车辆的至少一个从动轮；电池，其用于储存电力；权利要求6或权利要求11所述的燃气涡轮系统；传动系统，其能够将所述燃气涡轮系统的所述输出涡轮选择性地连接到从动轮；以及控制器，其控制所述电动机、所述燃气涡轮系统和所述传动系统的运转，其中所述控制器能够在所述车辆的至少第一运行条件和第二运行条件之间进行选择：

在第一运行条件中，所述电动机驱动所述从动轮，停止使用所述燃气涡轮系统的至少一个燃烧室，所述传动系统将所述输出涡轮级与被驱动的车轮断开，并且所述燃气涡轮系统的所述燃料电池发电以向所述电动机供电；并且

在第二运行条件中，使用所述燃气涡轮系统的所有燃烧室，所述传动系统将所述输出涡轮级连接到被驱动的车轮，并且所述输出涡轮用于驱动所述从动轮，同时所述燃气涡轮系统的所述燃料电池发电以为所述电池充电或向所述电动机供电，在所述第二运行条件中，所述从动轮能够由所述输出涡轮独自驱动，或者能够由所述输出涡轮与所述电动机并行地驱动。