AT15096U1 - Katalysatoreinheit für ein Hochtemperatur-Brennstoffzellensystem - Google Patents

Katalysatoreinheit für ein Hochtemperatur-Brennstoffzellensystem Download PDF

Info

Publication number
AT15096U1
AT15096U1 ATGM50126/2016U AT501262016U AT15096U1 AT 15096 U1 AT15096 U1 AT 15096U1 AT 501262016 U AT501262016 U AT 501262016U AT 15096 U1 AT15096 U1 AT 15096U1
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
catalyst
reforming
oxidation
reforming catalyst
unit
Prior art date
Application number
ATGM50126/2016U
Other languages
English (en)
Original Assignee
Avl List Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Avl List Gmbh filed Critical Avl List Gmbh
Priority to ATGM50126/2016U priority Critical patent/AT15096U1/de
Publication of AT15096U1 publication Critical patent/AT15096U1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0242—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly vertical
    • B01J8/025—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly vertical in a cylindrical shaped bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0285—Heating or cooling the reactor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/323—Catalytic reaction of gaseous or liquid organic compounds other than hydrocarbons with gasifying agents
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Katalysatoreinheit (10) für ein Hochtemperatur- Brennstoffzellensystem mit einem Reformerkatalysator (11) zur Aufbereitung eines Kraftstoffs für die Brennstoffzelle und einen Oxidationskatalysator (12) für die Abgasnachbehandlung der Brennstoffzelle, wobei der Oxidationskatalysator (12) ringförmig um den zylindrisch ausgeführten Reformerkatalysator (11) angeordnet ist. Erfindungsgemäß sind die Gaspfade des Oxidationskatalysators (12) und des Reformerkatalysators (11) durch ein den Reformerkatalysator (11) aufnehmendes Metallrohr (13) getrennt, wobei das Metallrohr (13) eine Hülse (14) aufweist, die ein Gehäuse für den Reformerkatalysator (11) bildet, sowie ein Innenrohr (15), das die Innenwand des ringförmigen Oxidationskatalysators (12) bildet.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Katalysatoreinheit für ein Hochtemperatur-Brennstoffzellensystem mit einem Reformerkatalysator zur Aufbereitung eines Kraftstoffs für die Brennstoffzelle und einen Oxidationskatalysator für die Abgasnachbehandlung der Brennstoffzelle, wobei der Oxidationskatalysator ringförmig um den zylindrisch ausgeführten Reformerkatalysator angeordnet ist.
[0002] Die oben beschriebene Katalysatoreinheit kann beispielsweise in einer kompakten Energieerzeugungseinheit (Auxiliary Power Unit APU) eines Kraftfahrzeuges zum Einsatz kommen, wo sie zur Bereitstellung von elektrischer und thermischer Energie dient.
[0003] So ist beispielsweise aus der AT 502 131 B1 eine Katalysatoreinheit für ein Hochtemperatur-Brennstoffzellensystem bekannt, bei welchem ein zylindrischer Reformerkatalysator in einen Oxidationskatalysator eingebaut ist. Dabei ist in einer Brennkammer für einen Flammenbrenner ein zylindrischer Reformerkatalysator angeordnet, der von einem Oxidationskatalysator ringförmig umfasst wird. Die nicht verbrauchten Brennstoffbestandteile des Anodenabgases werden zusammen mit dem Kathodenabgas in die Brennkammer geführt und im Oxidationskatalysator nachbehandelt. Die gasförmigen Produkte nach der katalytischen Umsetzung gelangen über randseitige Öffnungen des Oxidationskatalysators in eine Ringkammer und verlassen unter Abgabe von Wärme an einem Plattenwärmetauscher die Energieerzeugungseinheit.
[0004] Aus der EP 2 255 872 A2 ist ein Oxidationskatalysator mit mehreren Reaktionszonen bekannt. Die zu behandelnden Gase strömen zunächst durch einen zylindrischen, inneren Katalysator, werden dann umgelenkt und im Gegenstrom in einen ringförmigen, äußeren Katalysatorbereich geführt. Die beiden Bereiche sind durch eine zylindrische Trennwand getrennt. Sowohl der innere Katalysator, als auch der äußere Katalysator weisen ein metallisches Trägersubstrat (mash layer bzw. honeycomb layer) für die katalytische Substanz auf. Die dargestellte, serielle Hintereinanderschaltung mehrerer Oxidationsstufen eines Oxidationskatalysators soll den Wirkungsgrad der Vorrichtung erhöhen.
[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Katalysatoreinheit für ein Hochtemperatur-Brennstoffzellensystem der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine kompakte Baueinheit, insbesondere für die Anwendung in einer APU gegeben ist, wobei Verbesserungen beim Wärmeübergang sowie bei der Wartung und Pflege der Einheit erzielt werden sollen.
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Gaspfade des Oxidationskatalysators und des Reformerkatalysators durch ein den Reformerkatalysator aufnehmendes Metallrohr getrennt sind, wobei das Metallrohr eine Hülse aufweist, die ein Gehäuse für den Reformerkatalysator bildet, sowie ein Innenrohr, das die Innenwand des ringförmigen Oxidationskatalysators bildet. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Reformerkatalysator austauschbar in den ringförmigen Oxidationskatalysator einsetzbar ist. Trotz kompakter Bauform sind somit beide Katalysatoren in voneinander unabhängigen Gehäusen fixiert. Der Reformerkatalysator kann somit bei Bedarf auf einfache Weise ausgewechselt werden.
[0007] U m den Wärmeaustausch innerhalb der Katalysatoreinheit zu beschleunigen und zu optimieren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Oxidationskatalysator und/oder der Reformerkatalysator einen metallischen Katalysatorträger aufweisen, wobei die Hülse mit dem Katalysatorträger des Reformerkatalysators und das Innenrohr mit dem Katalysatorträger des Oxidationskatalysators in thermischem Kontakt stehen.
[0008] Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Katalysatorträger des Oxidationskatalysators und der Katalysatorträger des Reformerkatalysators durch Schweißen mit den jeweils benachbarten Teilen des Metallrohrs verbunden sind. Durch direktes Anschweißen der Substrate im Gehäuse des Reformerkatalysators bzw. des Oxidationskatalysators kann eine sonst übliche Dichtmatte entfallen, die den Wärmeaustausch behindert. Ein besonderer Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass durch die verbesserte Wärmeleitfähigkeit das Temperaturprofil der Katalysatoreinheit (axial und radial) homogenisiert werden kann. Durch die verbesserte Wärmeableitung können insbesondere heiße Zonen (hot spots) in den beiden Katalysatoren verhindert werden.
[0009] Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung kann das eingangs des Reformerkatalysators angeordnete Gasverteilergehäuse (Reformermanifold) einen Ringraum aufweisen, in welchen die Zuleitung für das aufzubereitende Kraftstoff-Gas-Gemisch einmündet, wobei ausgehend vom Ringraum radiale Zugangsöffnungen vom Ringraum zur Eintrittsfläche des Reformerkatalysators angeordnet sind. Durch diese Maßnahme wird eine Homogenisierung des Gasstroms durch den Katalysator erreicht.
[0010] Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante des Gasverteilergehäuses kann der axiale Abstand a des tangentialen Einlasses der Zuleitung für das Kraftstoff-Gas-Gemisch von der Eintrittsfläche des Reformerkatalysators zum Durchmesser D des Reformerkatalysators ein Verhältnis a : D im Bereich von 0,2 bis 1, vorzugsweise von 0,3 bis 0,6, aufweisen, wodurch sich eine gewünschte Ringströmung eingangsseitig des Reformerkatalysators etabliert. Der tangentiale Einlass kann in einen zylindrischen oder kegelstumpfförmigen Bereich des Gasverteilergehäuses einmünden.
[0011] Die Erfindung wird im Folgenden anhand von zum Teil schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: [0012] Fig. 1 eine erfindungsgemäße Katalysatoreinheit für ein Hochtemperatur-Brenn- stoffzellensystem in einer dreidimensionalen, teilweise aufgeschnittenen Darstellung, [0013] Fig. 2 eine schematische Darstellung des Funktionsprinzips und der Einbaulage der Katalysatoreinheit gemäß Fig. 1, [0014] Fig. 3 eine Schnittdarstellung der Katalysatoreinheit gemäß Fig. 1, [0015] Fig. 4 eine Ausführungsvariante der Katalysatoreinheit gemäß Fig. 1 in einer drei dimensionalen Darstellung.
[0016] Fig. 5 eine erste Ausführungsvariante eines Gasverteilergehäuses (Reformerma nifold) für den Reformerkatalysator der Katalysatoreinheit in einer Schnittdarstellung gemäß Linie V-V in Fig. 6, [0017] Fig. 6 das Gasverteilergehäuse gemäß Fig. 5 in einer axialen Draufsicht, sowie [0018] Fig. 7 eine zweite Ausführungsvariante eines Gasverteilergehäuses (Reformerma nifold) für den Reformerkatalysator der Katalysatoreinheit in einem Axialschnitt.
[0019] In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Katalysatoreinheit 10 für ein hier nicht weiter dargestelltes Hochtemperatur-Brennstoffzellensystem mit einem zylindrischen Reformerkatalysator 11 und einen den Reformerkatalysator ringförmig umschließenden Oxidationskatalysator 12 skizziert. Der Reformerkatalysator 11 dient zur Aufbereitung des Kraftstoffs für die Brennstoffzelle BZ (siehe Fig. 2), der mit einem Oxidationsmittel über die Zuleitung 23 zugeführt und mit einem kegelstumpfförmigen Gasverteilergehäuse bzw. Reformermanifold 24 möglichst homogen über die Eintrittsfläche des Reformerkatalysators 11 verteilt wird. Der Oxidationskatalysator 12 dient der Abgasnachbehandlung eines Starterbrenners und des Brennstoffzellensystems.
[0020] In der dargestellten Ausführungsvariante sind die Gaspfade des Oxidationskatalysators 12 und des Reformerkatalysators 11 durch ein den Reformerkatalysator 11 aufnehmendes Metallrohr 13 getrennt, das zweiteilig gestaltet ist und eine Hülse 14 aufweist, die ein Gehäuse für den Reformerkatalysator 11 bildet, sowie ein Außenrohr 15, das die Innenwand des ringförmigen Oxidationskatalysators 12 bildet. Der Reformerkatalysator 11 kann somit austauschbar in den ringförmigen Oxidationskatalysator 12 eingesetzt werden.
[0021] Der Oxidationskatalysator 12 und/oder der Reformerkatalysator 11 weisen bevorzugt einen metallischen Katalysatorträger 16, 17 auf, wobei die Hülse 14 des Metallrohrs 13 mit dem Katalysatorträger 16 des Reformerkatalysators 11 und das Außenrohr 15 mit dem Katalysatorträger 17 des Oxidationskatalysators 12 in thermischem Kontakt steht. Damit können für den Wärmeübergang weit bessere Werte erzielt werden, als bei der Verwendung keramischer Substrate, die üblicherweise mit einer Dichtmatte zum Gehäuse abgedichtet werden.
[0022] Bevorzugt besteht der Katalysatorträger 17 des Oxidationskatalysators 12 und der Katalysatorträger 16 des Reformerkatalysators 11 aus einem metallischen Drahtgeflecht oder einer metallischen Lamellenstruktur, die durch Schweißen mit den jeweils benachbarten Teilen 14, 15 des Metallrohrs 13 verbunden sind.
[0023] Die Hülse 14 des Reformerkatalysators 11 kann mittels einer Spielpassung, beispielsweise im Bereich von 0,2 mm bis 1,5 mm, auswechselbar in das Innenrohr 15 bzw. die Innenwand des ringförmigen Oxidationskatalysators 12 eingefügt werden.
[0024] Erfindungsgemäß weist die Hülse 14 des Reformerkatalysators 11 oder das Innenrohr 15 des Oxidationskatalysators 12 einen Dichtflansch 18 auf, wobei zwischen dem Dichtflansch 18 und dem Ende des Innenrohrs 15 in einer entsprechenden Ausnehmung eine Ringdichtung 25 vorgesehen ist. Am anderen Ende kann eine Quellmatte 19 angeordnet sein. Für Montage-und Demontagezwecke können an der Hülse 14 des Reformerkatalysators 11 Eingriffselemente oder Eingriffsöffnungen 20 für ein Abzugwerkzeug ausgebildet sein.
[0025] Der Oxidationskatalysator 12 weist eine rohrförmige Außenwand 21 mit Abgas-Auslassöffnungen 22 in einem über den Katalysatorträger (17) ragenden Bereich auf.
[0026] Fig. 2 zeigt in einer schematischen Übersichtsdarstellung die Anordnung der erfindungsgemäßen Katalysatoreinheit 10 samt zylindrischem Reformerkatalysator 11 und ringförmigem Oxidationskatalysator 12 im Verbund mit einem Hochtemperatur-Brennstoffzellensystem BZ mit der Anodenseite A und der Kathodenseite K.
[0027] Der Kraftstoff F wird während des Startzyklus mit Hilfe einer Kraftstoffpumpe 35 einem Starterbrenner 26 zugeführt, dessen Abgase in den ringförmigen Oxidationskatalysator 12 geführt werden und den zentral angeordneten Reformerkatalysator 11 aufheizen. Weiters wird der Kraftstoff F mittels Kraftstoffpumpe 36 der Verdampfungseinheit 37 zugeführt und in das Anodenabgas der Rezirkulationsleitung 27 eingebracht, sowie zusammen mit dem benötigten Oxidationsmittel, beispielweise Luft L, mittels Verdichter 28 dem Gasverteilergehäuse bzw. Reformermanifold 24 des Reformerkatalysators 11 zugeführt.
[0028] Der Verdichter 29 dient für die Zufuhr des Oxidationsmittels (z.B. Luft L) zur Kathodenseite K des Brennstoffzellensystems BZ, wobei das Oxidationsmittel über einen Wärmetauscher 38 geführt wird, der von den Abgasen des Oxidationskatalysators 12 mit Abwärme beaufschlagt wird. In der Startphase wird auch der Starterbrenner 26 über den Verdichter 29 mit der benötigten Luft versorgt.
[0029] Fig. 3 zeigt eine Variante der erfindungsgemäßen Katalysatoreinheit 10 in einer vergrößerten Schnittdarstellung. Das Metallrohr 13, das die Gaspfade des Oxidationskatalysators 12 und des Reformerkatalysators 11 trennt, besteht im Wesentlichen aus der Hülse 14, die ein Gehäuse für den Reformerkatalysator 11 bildet, sowie aus dem Innenrohr 15, das die Innenwand des ringförmigen Oxidationskatalysators 12 bildet. Der umlaufende Dichtflansch 18 weist hier eine Dichtung 25 zur Stirnseite des Innenrohrs 15 auf.
[0030] Fig. 4 zeigt eine Ausführungsvariante der Vorrichtung gemäß Fig. 1, bei welcher sowohl der Oxidationskatalysator 12, als auch der Reformerkatalysator 11 einen metallischen Katalysatorträger 16, 17 aufweisen, wobei die Gaspfade der beiden Katalysatoren 11, durch ein den Reformerkatalysator 11 aufnehmendes Metallrohr 13 getrennt sind, welches mit dem Katalysatorträger 17 des Oxidationskatalysators 12 und dem Katalysatorträger 16 des Reformerkatalysators 11, beispielsweise durch Schweißen, in thermischem Kontakt steht.
[0031] In den Fig. 5 bis Fig. 7 sind zwei Ausführungsvarianten für das Gasverteilergehäuse 24 dargestellt, das eingangsseitig des Reformerkatalysators 11 angeordnet ist. Es dient dazu, das aufzubereitende Kraftstoff-Gas-Gemisch über die gesamte Eintrittsfläche 30 des Reformerkatalysators 11 zu verteilen, wobei die Zuleitung 23 für das Kraftstoff-Gas-Gemisch radial oder tangential in Bezug auf die Achse 11' des Reformerkatalysators 11 in das Gasverteilergehäuse 24 einmündet.
[0032] Bei der in den Fig. 5 und Fig. 6 dargestellten Ausführungsvariante weist das Gasverteilergehäuse 24 einen Ringraum 32 auf, in welchen die Zuleitung 23 für das Kraftstoff-Gas-Gemisch beispielsweise radial einmündet, wobei ausgehend vom Ringraum 32 radiale Zugangsöffnungen 33 in Form eines Lochkranzes vom Ringraum 32 zur Eintrittsfläche 30 des Reformerkatalysators 11 angeordnet sind, sodass der Reformerkatalysators 11 möglichst gleichmäßig mit dem Gemisch aus Anodenabgas, verdampftem Kraftstoff und Oxidationsmittel beaufschlagt wird. Das Reformermanifold gemäß Fig. 5 und Fig. 6 zeichnet sich durch eine kompakte Bauweise mit geringer axialer Bauhöhe aus. Im Rohr 34 kann eine Messeinrichtung, z.B. ein Temperatursensor, in den Ringraum 32 eingebracht werden (siehe Fig. 6).
[0033] In der Ausführungsvariante gemäß Fig. 7 weist der axiale Abstand a des tangentialen Einlasses 31 der Zuleitung 23 für das Kraftstoff-Gas-Gemisch von der Eintrittsfläche 30 des Reformerkatalysators 11 zum Durchmesser D des Reformerkatalysators 11 ein Verhältnis a : D im Bereich von 0,2 bis 1, vorzugsweise von 0,3 bis 0,6, auf, sodass sich eine optimale Ringströmung im Inneren des Reformermanifolds 24 ausbilden kann, die eine homogene Gasverteilung an der Eintrittsfläche 30 des Reformerkatalysators 11 erzeugt. Vorteile sind ein kompaktes Design und geringe Druckverluste.
[0034] Bevorzugt kann das Gasverteilergehäuse 24 einstückig mit der Innenwand 15 des ringförmigen Oxidationskatalysators 12 hergestellt oder durch Schweißen mit dieser verbunden sein.

Claims (15)

  1. Ansprüche
    1. Katalysatoreinheit (10) für ein Hochtemperatur-Brennstoffzellensystem mit einem Reformerkatalysator (11) zur Aufbereitung eines Kraftstoffs für die Brennstoffzelle und einem Oxidationskatalysator (12) für die Abgasnachbehandlung der Brennstoffzelle, wobei der Oxidationskatalysator (12) ringförmig um den zylindrisch ausgeführten Reformerkatalysator (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaspfade des Oxidationskatalysators (12) und des Reformerkatalysators (11) durch ein den Reformerkatalysator (11) aufnehmendes Metallrohr (13) getrennt sind, wobei das Metallrohr (13) eine Hülse (14) aufweist, die ein Gehäuse für den Reformerkatalysator (11) bildet, sowie ein Innenrohr (15), das die Innenwand des ringförmigen Oxidationskatalysators (12) bildet.
  2. 2. Katalysatoreinheit (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reformerkatalysator (11) austauschbar in den ringförmigen Oxidationskatalysator (12) einsetzbar ist.
  3. 3. Katalysatoreinheit (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Oxidationskatalysator (12) und/oder der Reformerkatalysator (11) einen metallischen Katalysatorträger (16, 17) aufweisen, wobei die Hülse (14) mit dem Katalysatorträger (16) des Reformerkatalysators (11) und das Innenrohr (15) mit dem Katalysatorträger (17) des Oxidationskatalysators (12) in thermischem Kontakt stehen.
  4. 4. Katalysatoreinheit (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysatorträger (17) des Oxidationskatalysators (12) und der Katalysatorträger (16) des Reformerkatalysators (11) durch Schweißen mit den jeweils benachbarten Teilen des Metallrohrs (13) verbunden sind.
  5. 5. Katalysatoreinheit (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysatorträger (17) des Oxidationskatalysators (12) und der Katalysatorträger (16) des Reformerkatalysators (11) aus einem metallischen Drahtgeflecht oder einer metallischen Lamellenstruktur bestehen.
  6. 6. Katalysatoreinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (14) des Reformerkatalysators (11) mittels einer Spielpassung, beispielsweise im Bereich von 0,2 mm bis 1,5 mm, in das Innenrohr (15) des Oxidationskatalysators (12) eingefügt ist.
  7. 7. Katalysatoreinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (14) des Reformerkatalysators (11) oder das Innenrohr (15) des Oxidationskatalysators (12) einen Dichtflansch (18) aufweisen, und zwischen dem Dichtflansch (18) und dem Ende des Innenrohrs (15) eine Ringdichtung (25) vorgesehen ist.
  8. 8. Katalysatoreinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Hülse (14) des Reformerkatalysators (11) Eingriffselemente oder Eingriffsöffnungen (20) für ein Abzugwerkzeug ausgebildet sind.
  9. 9. Katalysatoreinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Oxidationskatalysator (12) eine rohrförmige Außenwand (21) mit Abgas-Auslassöff-nungen (22) in einem über den Katalysatorträger (17) ragenden Bereich aufweist.
  10. 10. Katalysatoreinheit (10) für ein Hochtemperatur-Brennstoffzellensystem mit einem Reformerkatalysator (11) zur Aufbereitung eines Kraftstoffs für die Brennstoffzelle und einem Oxidationskatalysator (12) für die Abgasbehandlung der Brennstoffzelle, wobei der Oxidationskatalysator (12) ringförmig um den zylindrisch ausgeführten Reformerkatalysator (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Oxidationskatalysator (12), als auch der Reformerkatalysator (11) einen metallischen Katalysatorträger (16, 17) aufweisen, wobei die Gaspfade des Oxidationskatalysators (12) und des Reformerkatalysators (11) durch ein den Reformerkatalysator (11) aufnehmendes Metallrohr (13) getrennt sind, welches mit dem Katalysatorträger (17) des Oxidationskatalysators (12) und dem Katalysatorträger (16) des Reformerkatalysators (11) in thermischem Kontakt steht.
  11. 11. Katalysatoreinheit (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysatorträger (17) des Oxidationskatalysators (12) und der Katalysatorträger (16) des Reformerkatalysators (11) durch Schweißen mit dem Metallrohr (13) verbunden sind.
  12. 12. Katalysatoreinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Reformerkatalysator (11) eingangsseitig ein Gasverteilergehäuse (24) aufweist, das das aufzubereitende Kraftstoff-Gas-Gemisch über die gesamte Eintrittsfläche (30) des Reformerkatalysators (11) verteilt, wobei die Zuleitung (23) für das Kraftstoff-Gas-Gemisch radial oder tangential in Bezug auf die Achse (11') des Reformerkatalysators (11) in das Gasverteilergehäuse (24) einmündet.
  13. 13. Katalysatoreinheit (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasverteilergehäuse (24) einen Ringraum (32) aufweist, in welchen die Zuleitung (23) für das Kraft-stoff-Gas-Gemisch einmündet, wobei ausgehend vom Ringraum (32) radiale Zugangsöffnungen (33) vom Ringraum (32) zur Eintrittsfläche (30) des Reformerkatalysators (11) angeordnet sind.
  14. 14. Katalysatoreinheit (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Abstand a des tangentialen Einlasses (31) der Zuleitung (23) für das Kraftstoff-Gas-Gemisch von der Eintrittsfläche (30) des Reformerkatalysators (11) zum Durchmesser D des Reformerkatalysators (11) ein Verhältnis a : D im Bereich von 0,2 bis 1, vorzugsweise von 0,3 bis 0,6, aufweist.
  15. 15. Katalysatoreinheit (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasverteilergehäuse (24) mit der Innenwand des ringförmigen Oxidationskatalysators (12) einstückig hergestellt oder durch Schweißen verbunden ist. Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
ATGM50126/2016U 2013-02-04 2013-02-04 Katalysatoreinheit für ein Hochtemperatur-Brennstoffzellensystem AT15096U1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATGM50126/2016U AT15096U1 (de) 2013-02-04 2013-02-04 Katalysatoreinheit für ein Hochtemperatur-Brennstoffzellensystem

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATGM50126/2016U AT15096U1 (de) 2013-02-04 2013-02-04 Katalysatoreinheit für ein Hochtemperatur-Brennstoffzellensystem

Publications (1)

Publication Number Publication Date
AT15096U1 true AT15096U1 (de) 2016-12-15

Family

ID=57472148

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ATGM50126/2016U AT15096U1 (de) 2013-02-04 2013-02-04 Katalysatoreinheit für ein Hochtemperatur-Brennstoffzellensystem

Country Status (1)

Country Link
AT (1) AT15096U1 (de)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007039594B4 (de) Energieerzeugungseinheit mit zumindest einer Hochtemperaturbrennstoffzelle
AT521065B1 (de) Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Aufheizen eines Brennstoffzellensystems
AT523488B1 (de) Schutz-Reformervorrichtung zum Schutz eines Anodenabschnitts eines Brennstoffzellenstapels
EP1394102A1 (de) Verdampferanordnung, insbesondere zur Erzeugung eines in einem Reformer zur Wasserstoffgewinnung zersetzbaren Kohlenwasserstoff/Mischmaterial-Gemisches
DE102008063540B4 (de) Modulares Brennstoffzellensystem
WO2018146172A1 (de) Startbrenner für ein brennstoffzellensystem
AT520612B1 (de) Brenner für ein Brennstoffzellensystem mit zwei Reaktionskammern
EP1795499A2 (de) Reformeranordnung, System mit dieser Reformeranordnung und Verfahren zum Betreiben einer Reformeranordnung
AT513932B1 (de) Katalysatoreinheit für ein Hochtemperatur-Brennstoffzellensystem
AT519834A1 (de) Brennstoffzelleneinheit mit gestapelten Hilfsvorrichtungen
EP1830128B1 (de) Wandstruktur für einen Brenner
DE102019208893B4 (de) Brennstoffzellensystem
WO2019178627A1 (de) Brennstoffzellensystem und verfahren zum aufheizen eines brennstoffzellensystem
AT15096U1 (de) Katalysatoreinheit für ein Hochtemperatur-Brennstoffzellensystem
AT519859B1 (de) Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit Reformer und Brenner für ein SOFCSystem
AT513912B1 (de) Energieerzeugungseinheit mit einem Hochtemperatur-Brennstoffzellenstack und einer Verdampfungseinheit
AT513911B1 (de) Energieerzeugungseinheit mit einem Hochtemperatur-Brennstoffzellenstack
EP3035431B1 (de) Brennstoffzellenmodul und verfahren zum betrieb eines brennstoffzellenmoduls
DE102010039022B4 (de) Brenner und Brennstoffzellensystem
EP1919018A1 (de) Brennstoffzellensystem
AT523317B1 (de) Aufheizvorrichtung für ein Aufheizen eines Brennstoffzellenstapels
AT525722B1 (de) Brennstoffzellensystem
AT513931B1 (de) Reformereinheit für Brennstoffzellensystem
AT519617B1 (de) Startbrenner für ein Brennstoffzellensystem
AT525583A1 (de) Brennstoffzellensystem mit Heizeinheit

Legal Events

Date Code Title Description
MM01 Lapse because of not paying annual fees

Effective date: 20170228

HA Change or addition of new inventor

Inventor name: MICHAEL REISSIG, AT

Effective date: 20180926

Inventor name: JUERGEN RECHBERGER, AT

Effective date: 20180926