[发明专利]一种催化重整惰化飞行器燃油箱的系统及其工作方法

权利要求书

1.一种催化重整惰化飞行器燃油箱的系统，其特征在于：包括油箱(1)、油冷凝器(4)、油分离器(5)、回热器(6)、气体分离器(9)、氢燃料电池(10)、辅助电源(11)、自动控制器(12)以及氧浓度传感器(13)，油箱(1)设有空气入口、惰气入口和气体出口，油冷凝器(4)设有热侧通道和冷侧通道，油分离器(5)设有气体通道和油通道，回热器(6)设有冷通道和热通道，气体分离器(9)设有入口、氢气出口和惰气出口，油箱(1)气体出口至气体分离器(9)之间通过管道连接依次有气体干燥器(2)、压缩机(3)、油冷凝器(4)热侧通道、油分离器(5)气体通道、回热器(6)冷通道、电加热器(7)、催化反应器(8)、气体分离器(9)入口，所述油冷凝器(4)冷侧通道通入冲压空气，气体分离器(9)氢气出口通过管道与氢燃料电池(10)连接，气体分离器(9)惰气出口与油箱(1)之间通过管道连接依次有回热器(6)热通道、节流阀(15)，所述油分离器(5)油通道与油箱(1)之间通过管道连接有止回阀(14)，所述氢燃料电池(10)与辅助电源(11)通过电缆并联并与自动控制器(12)电流输入端连接，自动控制器(12)电流输出端通过电缆分别与压缩机(3)电流输入端和电加热器(7)电流输入端连接，所述氧浓度传感器(13)信号输出端与自动控制器(12)信号输入端连接，氧浓度传感器(13)通过探头与油箱(1)连接，油箱(1)空气入口与大气环境相连通。

2.如权利要求1所述的催化重整惰化飞行器燃油箱的系统，其特征在于：所述回热器(6)热通道与油箱(1)惰气入口之间连接有膨胀机(16)。

3.如权利要求2所述的催化重整惰化飞行器燃油箱的系统，其特征在于：所述膨胀机(16)惰气出口与油冷凝器(4)冷侧通道入口相连，所述油冷凝器(4)冷侧通道出口与油箱(1)惰气入口连接。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的催化重整惰化飞行器燃油箱的系统，其特征在于：所述氢燃料电池(10)和辅助电源(11)提供电压和电流可调的交流电和直流电。

5.一种催化重整惰化飞行器燃油箱的系统的工作方法，其特征在于：步骤如下

1)催化重整反应过程：开启压缩机(3)抽吸油箱(1)中上部气相空间的可燃混合气体，混合气体流经气体干燥器(2)除去混合气体中的水蒸气，进入压缩机(3)进行加压，加压后的混合气进入油冷凝器(4)热侧通道中进行冷凝，油冷凝器(4)冷侧通道通入冲压空气，冷凝后的混合气进入油分离器(5)气体通道分离中出一部分液态燃油，液态燃油通过油分离器(5)的油通道，经过止回阀(14)进入油箱，可燃混合气体通过回热器(6)冷通道和电加热器(7)进行加热，升温后的可燃混合气体进行催化反应器(8)进行催化重整反应，可燃混合气体中的燃油蒸气与氧气在催化剂作用下发生催化重整反应最后生成二氧化碳和氢气，可燃混合气体中燃油蒸气含量降低，二氧化碳浓度升高；

2)反应生成物分离过程：由催化反应器(8)出口流出的含有氮气、二氧化碳、氢气及微量杂质的气体混合物进入气体分离器(9)，气体分离后氢气由气体分离器(9)氢气出口进入氢燃料电池，氮气、二氧化碳和微量杂质由气体分离器(9)惰气出口流出；

3)惰气冷却减压过程：从气体分离器(9)惰气出口流出的惰气混合气流经回热器(6)热通道释放热量，冷却后的惰气混合气进入节流阀(15)进行降压，降压后气体流经油箱(1)惰气入口；

4)冲洗惰化过程：从节流阀(15)流出的惰气混合气进入油箱(1)气相空间并与气相空间中原有气体混合后混合气体氧浓度降低，二氧化碳和氮气浓度升高，混合气体处于燃爆极限以下，达到惰化的目的；

5)催化重整惰化飞行器燃油箱的系统开启和关闭过程：

开启过程—氧浓度传感器(13)探测油箱(1)气相空间氧气浓度并将信号传输到自动控制器(12)，当氧气浓度大于给定值后，自动控制器(12)连通氢燃料电池(10)、辅助电源(11)与压缩机(3)、电加热器(7)之间的电路，辅助电源(11)向压缩机(3)和电加热器(7)供电，压缩机(3)抽吸油箱(1)气相空间的混合气体，催化重整惰化飞行器燃油箱的系统处于工作状态，由气体分离器(9)产生的氢气流入氢燃料电池(10)产生电能，同时氢燃料电池(10)为压缩机(3)和电加热器(7)供电；

关闭过程—氧浓度传感器(13)探测到油箱(1)气相空间氧气浓度小于设定值后，自动控制器(12)断开氢燃料电池(10)、辅助电源(11)与压缩机(3)、电加热器(7)之间的电路，压缩机(3)停止工作，催化重整惰化飞行器燃油箱的系统处于关闭状态。