AT522939B1 - Burner for a fuel cell system - Google Patents

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AT522939B1 ATA50786/2019A AT507862019A AT522939B1 AT 522939 B1 AT522939 B1 AT 522939B1 AT 507862019 A AT507862019 A AT 507862019A AT 522939 B1 AT522939 B1 AT 522939B1
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Reissig Dipl Ing Michael (Fh)
Körösi Ing Michael
Leipold BSc Dominic
Pöschl Dr Robert
Hofer Bsc Marlies
Strasser-Krauss Dipl Ing Thomas
Funk Dipl Ing Bsc Johannes
Mathé Dipl Ing Jörg
Usuda Masahiro
Maeshima Susumu
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Nissan Motor
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Brenner (1) ein Brennstoffzellensystem (100), insbesondere ein SOFC-System, wobei der Brenner (1) als Startbrenner und/oder Nachbrenner ausgebildet und angeordnet ist und zwei nacheinander angeordnete Reaktionskammern (2, 3) umfasst, wobei in Strömungsrichtung eine zweite Reaktionskammer (3) mittelbar auf eine erste Reaktionskammer (2) folgt, wobei die Reaktionskammern (2, 3) jeweils ein katalytisches Material aufweisen, wobei eine Verdampfungseinrichtung (4) vorgesehen ist, wobei die Verdampfungseinrichtung (4) zwischen den Reaktionskammern (2, 3) angeordnet ist, wobei ein weiterer Verdampfer (6) zum Verdampfen von Brennstoff vorgesehen ist, wobei der weitere Verdampfer (6) stromaufwärts der Verdampfungseinrichtung (4) angeordnet ist. Weiter betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem (100) mit einem solchen Brenner (1). Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (100) mit einem Brenner (1).The invention relates to a burner (1), a fuel cell system (100), in particular an SOFC system, wherein the burner (1) is designed and arranged as a starting burner and / or afterburner and comprises two reaction chambers (2, 3) arranged one after the other, wherein in Direction of flow a second reaction chamber (3) indirectly follows a first reaction chamber (2), the reaction chambers (2, 3) each having a catalytic material, an evaporation device (4) being provided, the evaporation device (4) between the reaction chambers ( 2, 3), a further evaporator (6) being provided for evaporating fuel, the further evaporator (6) being arranged upstream of the evaporation device (4). The invention also relates to a fuel cell system (100) with such a burner (1). The invention also relates to a method for operating a fuel cell system (100) with a burner (1).

Description

Beschreibungdescription

BRENNER FÜR EIN BRENNSTOFFZELLENSYSTEM BURNER FOR A FUEL CELL SYSTEM

[0001] Die Erfindung betrifft einen Brenner für ein Brennstoffzellensystem, insbesondere ein SOFC-System, wobei der Brenner als Startbrenner und/oder Nachbrenner ausgebildet und angeordnet ist und zwei nacheinander angeordnete Reaktionskammern umfasst, wobei in Strömungsrichtung eine zweite Reaktionskammer mittelbar auf eine erste Reaktionskammer folgt, wobei die Reaktionskammern jeweils ein katalytisches Material aufweisen, wobei eine Verdampfungseinrichtung vorgesehen ist. The invention relates to a burner for a fuel cell system, in particular an SOFC system, wherein the burner is designed and arranged as a starting burner and / or afterburner and comprises two reaction chambers arranged one after the other, a second reaction chamber indirectly following a first reaction chamber in the flow direction , the reaction chambers each having a catalytic material, an evaporation device being provided.

[0002] Weiter betrifft die Erfindung eine Verwendung eines solchen Brenners. [0003] Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem mit einem solchen Brenner. The invention further relates to a use of such a burner. The invention also relates to a fuel cell system with such a burner.

[0004] Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems. The invention also relates to a method for operating a fuel cell system.

[0005] Brenner für Brennstoffzellensysteme sind aus dem Stand der Technik bekannt. Insbesondere bei SOFC-Systemen, welche mit flüssigem Brennstoff wie Diesel oder Ethanol bzw. einem Ethanol-Wasser-Gemisch betrieben werden, kann es notwendig sein, den flüssigen Brennstoff in einem ersten Schritt zu verdampfen und zu reformieren. Insbesondere bei einer Verwendung von wasserhaltigem Ethanol ist es aufgrund des hohen Wassergehaltes (etwa 55 %) schwierig bis unmöglich, den Brennstoff in einem Flammenbrenner, welcher beispielsweise bei Brennstoffzellensystemen, welche mit Diesel betrieben werden, eingesetzt wird, zu verbrennen. Burners for fuel cell systems are known from the prior art. In the case of SOFC systems in particular, which are operated with liquid fuel such as diesel or ethanol or an ethanol-water mixture, it may be necessary to vaporize and reform the liquid fuel in a first step. Particularly when using water-containing ethanol, it is difficult or even impossible to burn the fuel in a flame burner, which is used, for example, in fuel cell systems that run on diesel, due to the high water content (about 55%).

[0006] Weiter ist es notwendig, das Brennstoffzellensystem bei einem Kaltstart auf eine Betriebstemperatur zu erhitzen, wofür üblicherweise ein sogenannter Startbrenner vorgesehen ist. Darüber hinaus ist üblicherweise auch ein Nachbrenner notwendig, um Abgas aus einem Anodenabschnitt vollständig zu verbrennen. Folglich sind in bekannten Brennstoffzellensystemen zumeist ein Startbrenner und ein Nachbrenner vorgesehen. It is also necessary to heat the fuel cell system to an operating temperature during a cold start, for which a so-called starter burner is usually provided. In addition, an afterburner is usually also necessary in order to completely burn off exhaust gas from an anode section. Consequently, a starting burner and an afterburner are usually provided in known fuel cell systems.

[0007] Unter dem Startbrenner ist üblicherweise ein Startbrenner zum Erwärmen eines Nachbrenners des Brennstoffzellensystems, der wiederum zum Erwärmen eines Reformers des Brennstoffzellensystems bereitgestellt ist, zu verstehen. Bei einem Kaltstart des Brennstoffzellensystems, wenn der Nachbrenner noch kalt ist und somit nicht zum Erwärmen eines Reformers des Brennstoffzellensystems geeignet ist, kann durch den Startbrenner der Nachbrenner vorgeheizt werden. Sobald der Nachbrenner durch den Betrieb des Brennstoffzellensystems auf Betriebstemperatur ist, kann der Startbrenner deaktiviert werden. The starting burner is usually understood to mean a starting burner for heating an afterburner of the fuel cell system, which in turn is provided for heating a reformer of the fuel cell system. In the event of a cold start of the fuel cell system, when the afterburner is still cold and is therefore not suitable for heating a reformer of the fuel cell system, the afterburner can be preheated by the starting burner. As soon as the afterburner is at operating temperature due to the operation of the fuel cell system, the starting burner can be deactivated.

[0008] Aus der DE 102 37 744 A1 geht beispielweise ein Brennstoffzellensystem mit einem Startbrenner hervor, der in einem Brennergehäuse eingebaut ist. From DE 102 37 744 A1, for example, a fuel cell system with a starting burner, which is installed in a burner housing, emerges.

[0009] Ferner ist aus der DE 10 2006 048 984 A1 eine Verwendung einer Brennervorrichtung in einem Brennstoffzellensystem bekannt. Die Brennervorrichtung kann als Nachbrenner und Startbrenner betrieben werden. Furthermore, DE 10 2006 048 984 A1 discloses the use of a burner device in a fuel cell system. The burner device can be operated as an afterburner and starting burner.

[0010] Allerdings geht aus dieser Druckschrift nicht hervor, wie insbesondere ein mit einem flüssigen Brennstoff betriebenes Brennstoffzellensystem effizient auf Betriebstemperatur gebracht werden kann. However, this publication does not reveal how, in particular, a fuel cell system operated with a liquid fuel can be efficiently brought to operating temperature.

[0011] Weitere Brenner für ein Brennstoffzellensystem mit zwei Reaktionskammern sind beispielsweise aus der FR 2899022 A1, der EP 1465274 A2 und der WO 2019075502 A1 bekannt. Further burners for a fuel cell system with two reaction chambers are known, for example, from FR 2899022 A1, EP 1465274 A2 and WO 2019075502 A1.

[0012] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Effizienz eines Brenners der eingangs genannten Art zu steigern, durch welchen ein Brennstoffzellensystem rasch und effektiv auf Betriebstemperatur bringbar ist. The object of the invention is to increase the efficiency of a burner of the type mentioned at the outset, by means of which a fuel cell system can be brought to operating temperature quickly and effectively.

[0013] Weiter ist es ein Ziel, ein Brennstoffzellensystem mit einem solchen Brenner anzugeben. [0014] Ferner ist es ein Ziel ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellen-It is also an aim to specify a fuel cell system with such a burner. Furthermore, it is an aim to provide an improved method for operating a fuel cell

systems anzugeben. systems.

[0015] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem Brenner der eingangs genannten Art die Verdampfungseinrichtung zwischen den Reaktionskammern angeordnet ist, wobei ein weiterer Verdampfer zum Verdampfen von Brennstoff vorgesehen ist, wobei der weitere Verdampfer stromaufwärts der Verdampfungseinrichtung angeordnet ist. This object is achieved according to the invention in that in a burner of the type mentioned, the evaporation device is arranged between the reaction chambers, a further evaporator being provided for evaporating fuel, the further evaporator being arranged upstream of the evaporation device.

[0016] Ein damit erzielter Vorteil ist insbesondere darin zusehen, dass durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Brenners ein Wärmeübertrag besonders effektvoll funktioniert. Ein derart ausgebildeter Brenner kann sowohl als Startbrenner als auch als Nachbrenner ausgebildet und angeordnet sein. Das heißt, ein einziges Bauteil funktioniert gleichzeitig als Startbrenner und als Nachbrenner, abhängig von einem Betriebszustand eines Brennstoffzellensystems, in welchem der Brenner angeordnet ist. Der Brenner ist als mehrstufiger Brenner ausgebildet, wobei die erste Reaktionskammer eine erste Stufe, die zweite Reaktionskammer eine zweite Stufe und die Verdampfungseinrichtung eine weitere Stufe bildet. Der Brennstoff kann im erfindungsgemäßen Brenner einerseits verdampft sowie zumindest teilweise reformiert und andererseits auch vollständig verbrannt sowie auf eine notwendige oder vordefinierte Temperatur erhitzt werden. Ein Prozessgas, welches aus dem Brenner ausströmt, weist durch die mehrstufige Ausführung desselben eine genügend hohe Temperatur auf, um mehrere Elemente eines Brennstoffzellensystems zu erhitzen. Ferner ist im Brenner Brennstoffzellenabgas, welches aus einem Anodenabschnitt und einem Kathodenabschnitt aus dem Brennstoffzellenstapel austritt, vollständig nachverbrennbar, wobei ein separater Nachbrenner somit entbehrlich ist, da der Brenner in einem einzigen Brennstoffzellensystem als Startbrenner und Nachbrenner nutzbar ist. Die beiden Reaktionskammern werden nacheinander von einem Gemisch aus Luft und einem Brennstoff-Wasser-Gemisch oder Brennstoffzellenabgas durchflossen; die zweite Reaktionskammer ist also stromabwärts der ersten Reaktionskammer angeordnet, wobei die Verdampfungseinrichtung dazwischen angeordnet ist. Sie sind also in Strömungsrichtung nacheinander anschließend angeordnet. An advantage achieved in this way is seen in the fact that the design of the burner according to the invention means that heat transfer works particularly effectively. A burner designed in this way can be designed and arranged both as a starting burner and as an afterburner. That is, a single component functions simultaneously as a starting burner and as an afterburner, depending on an operating state of a fuel cell system in which the burner is arranged. The burner is designed as a multi-stage burner, the first reaction chamber forming a first stage, the second reaction chamber forming a second stage and the evaporation device forming a further stage. In the burner according to the invention, the fuel can on the one hand be vaporized and at least partially reformed and on the other hand it can also be completely burned and heated to a necessary or predefined temperature. A process gas which flows out of the burner has a sufficiently high temperature due to the multi-stage design of the burner to heat several elements of a fuel cell system. Furthermore, fuel cell exhaust gas, which exits from an anode section and a cathode section of the fuel cell stack, can be completely afterburned in the burner, a separate afterburner thus being unnecessary, since the burner can be used as a starting burner and afterburner in a single fuel cell system. A mixture of air and a fuel-water mixture or fuel cell exhaust gas flows through the two reaction chambers one after the other; the second reaction chamber is thus arranged downstream of the first reaction chamber, the evaporation device being arranged therebetween. So they are arranged one after the other in the direction of flow.

[0017] Erfindungsgemäß ist eine Verdampfungseinrichtung vorgesehen, wobei diese konstruktiv zwischen den beiden Reaktionskammern angeordnet ist. Das heißt, diese ist insbesondere unmittelbar nach einer ersten Reaktionskammer und insbesondere unmittelbar vor einer zweiten Reaktionskammer angeordnet. Die warme Seite der Verdampfungseinrichtung ist in Strömungsrichtung zwischen den Reaktionskammern angeordnet. Die Verdampfungseinrichtung ist dazu ausgebildet und angeordnet, flüssigen Kraftstoff aufzuheizen und diesen in einem gasförmigen Zustand zu versetzen. Beispielsweise tritt Kraftstoff mit etwa 25 °C in die kalte Seite der Verdampfungskammer ein und gasförmig mit etwa 800 °C aus dieser aus. Stromabwärts der kalten Seite der Verdampfungskammer wird der nun gasförmige Kraftstoff in die erste Reaktionskammer geleitet. Zusätzlich wird auch ein sauerstoffhaltiges, gasförmiges Fluid, insbesondere Luft in die erste Reaktionskammer geleitet, wobei der gasförmige Kraftstoff und die Luft insbesondere unmittelbar stromaufwärts der ersten Reaktionskammer miteinander vermischt werden. According to the invention, an evaporation device is provided, this being structurally arranged between the two reaction chambers. That is to say, this is arranged in particular immediately after a first reaction chamber and in particular immediately in front of a second reaction chamber. The warm side of the evaporation device is arranged between the reaction chambers in the direction of flow. The evaporation device is designed and arranged to heat up liquid fuel and to put it in a gaseous state. For example, fuel enters the cold side of the evaporation chamber at around 25 ° C and exits it in gaseous form at around 800 ° C. Downstream of the cold side of the evaporation chamber, the now gaseous fuel is directed into the first reaction chamber. In addition, an oxygen-containing, gaseous fluid, in particular air, is fed into the first reaction chamber, the gaseous fuel and the air being mixed with one another, in particular immediately upstream of the first reaction chamber.

[0018] Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Brenner für ein Brennstoffzellensystem, insbesondere für ein SOFC-System (SOFC steht für „solid oxide fuel cell“, bzw. Festoxidbrennstoffzelle), zur Verfügung gestellt. Ein derartiges Brennstoffzellensystem kann beispielsweise mit flüssigem Brennstoff betrieben werden. According to a first aspect of the present invention, a burner for a fuel cell system, in particular for an SOFC system (SOFC stands for "solid oxide fuel cell", or solid oxide fuel cell) is provided. Such a fuel cell system can be operated with liquid fuel, for example.

[0019] Als Luft ist im Rahmen der Erfindung ein sauerstoffhaltiges Fluid zu verstehen, welches insbesondere gasförmig ist. Insbesondere wird unter Luft Umgebungsluft verstanden. Der Brennstoff ist ein Kraftstoff, welcher bevorzugt ein flüssiges Brennstoff-Wasser-Gemisch, insbesondere ein Ethanol-Wasser-Gemisch ist. In the context of the invention, air is to be understood as an oxygen-containing fluid which is in particular gaseous. In particular, air is understood to mean ambient air. The fuel is a fuel, which is preferably a liquid fuel-water mixture, in particular an ethanol-water mixture.

[0020] Der Brenner ist insbesondere dazu ausgebildet, flüssigen Brennstoff katalytisch zu verbrennen, wofür beide Reaktionskammern jeweils ein katalytisches Material umfassen. Das Konzept des Brenners ermöglicht durch die Vorverdampfung und teilweise Vorreformierung des Brennstoffs insbesondere eine Verwendung eines Ethanol-Wasser-Gemisches als Brennstoff, welches bekanntlich aufgrund seines hohen Wasseranteiles schwierig zu verdampfen und in weiterer Folge zu verbrennen ist. Dadurch ist es möglich, den stark wasserhaltigen Brennstoff, wel-The burner is designed in particular to burn liquid fuel catalytically, for which purpose both reaction chambers each comprise a catalytic material. Due to the pre-evaporation and partial pre-reforming of the fuel, the concept of the burner in particular enables an ethanol-water mixture to be used as fuel, which is known to be difficult to evaporate and subsequently burn due to its high water content. This makes it possible to use the highly water-containing fuel,

cher für Dampfreformierung ohne nötige Rezirkulation auf der Anodenseite angedacht ist, auch für den Startvorgang zu verwenden. Ist der erfindungsgemäße Brenner in einem Brennstoffzellensystem angeordnet, kann dieses jedoch ohne Weiteres mit einem flüssigen Brennstoff-Wasser-Gemisch wie mit einem Ethanol-Wasser-Gemisch betrieben werden. cher for steam reforming without necessary recirculation on the anode side is also intended to be used for the starting process. If the burner according to the invention is arranged in a fuel cell system, this can, however, easily be operated with a liquid fuel-water mixture such as with an ethanol-water mixture.

[0021] Es ist günstig, wenn die Verdampfungseinrichtung zwei Verdampfungskammern umfasst. Dabei ist bevorzugt eine zweite Verdampfungskammer stromabwärts einer ersten Verdampfungskammer angeordnet. Vorteilhafterweise sind beide Verdampfungskammern für eine Aufnahme von Wärme angeordnet und ausgebildet, wobei die erste Verdampfungskammer Wärme von der ersten Reaktionskammer und die zweite Verdampfungskammer Wärme von der ersten Verdampfungskammer aufnimmt. Dies erfolgt jeweils über bzw. auf eine warme Seite der jeweiligen Verdampfungskammern. Günstig ist es, wenn für jede Verdampfungskammer eine separate Regeleinrichtung für eine separate Brennstoffzufuhr vorgesehen ist. Die Regeleinrichtung ist als Injektor oder als Ventil ausgebildet und bevorzugt stromaufwärts eines weiteren Verdampfers, welcher stromaufwärts der Verdampfungseinrichtung angeordnet ist, vorgesehen. Uber die erste Verdampfungskammer kann über eine kalte Seite Brennstoff verdampft werden (durch Wärme von der ersten Reaktionskammer) und über eine Warme Seite ein zumindest teilweise verbranntes Brennstoff-Luft-Gemisch zur zweiten Verdampfungskammer geleitet werden. Über die zweite Verdampfungskammer kann dementsprechend Brennstoff, welcher über eine zweite Regeleinrichtung, welche wieder als Injektor und/oder Ventil ausgebildet ist, in die kalte Seite der zweiten Verdampfungskammer geleitet wird, verdampft werden und anschließend in die zweite Reaktionskammer geleitet werden. Ebenso kann das zumindest teilweise verbrannte Brennstoff-LuftGemisch weiter in die zweite Reaktionskammer zur vollständigen Verbrennung geleitet werden. Dabei ist die erste Verdampfungskammer insbesondere stromabwärts des Kammerausgangs der ersten Reaktionskammer und die zweite Verdampfungskammer stromaufwärts des Kammereingangs der zweiten Reaktionskammer angeordnet. Die beiden Verdampfungskammern schließen insbesondere unmittelbar aneinander an. It is advantageous if the evaporation device comprises two evaporation chambers. A second evaporation chamber is preferably arranged downstream of a first evaporation chamber. Both evaporation chambers are advantageously arranged and designed to absorb heat, the first evaporation chamber absorbing heat from the first reaction chamber and the second evaporation chamber absorbing heat from the first evaporation chamber. This takes place over or on a warm side of the respective evaporation chambers. It is advantageous if a separate control device for a separate fuel supply is provided for each evaporation chamber. The control device is designed as an injector or as a valve and is preferably provided upstream of a further evaporator which is arranged upstream of the evaporation device. Via the first evaporation chamber, fuel can be evaporated via a cold side (by means of heat from the first reaction chamber) and an at least partially burned fuel-air mixture can be conducted to the second evaporation chamber via a warm side. Accordingly, fuel, which is fed into the cold side of the second evaporation chamber via a second control device, which is again designed as an injector and / or valve, can be evaporated via the second evaporation chamber and then fed into the second reaction chamber. Likewise, the at least partially burned fuel-air mixture can be passed on into the second reaction chamber for complete combustion. The first evaporation chamber is in particular arranged downstream of the chamber outlet of the first reaction chamber and the second evaporation chamber is arranged upstream of the chamber inlet of the second reaction chamber. In particular, the two evaporation chambers directly adjoin one another.

[0022] Es ist vorteilhaft, wenn stromaufwärts der ersten Reaktionskammer ein Mischbereich vorgesehen ist, wobei der Mischbereich insbesondere bei einem Kammereingang der ersten Reaktionskammer angeordnet ist. Der Mischbereich ist folglich insbesondere unmittelbar stromaufwärts der ersten Reaktionskammer angeordnet und bevorzugt dazu ausgebildet bei einem Startvorgang des Brennstoffzellensystems, Luft und gasförmigen Brennstoff zu vermischen. Ein dadurch entstehendes Brennstoff-Luft-Gemisch wird anschließend in die erste Reaktionskammer geleitet und dort zumindest teilweise verbrannt. Bei einem laufenden bzw. nominalen Betrieb hat die Mischkammer in der Regel keine besondere Funktion, weil in diesem Betriebszustand der Brenner als Nachbrenner arbeitet und Brennstoffzellenstapelabgas in diesem verbrannt wird. Grundsätzlich ist es dabei günstig, wenn hierfür Anodenabgas bereits stromaufwärts der Mischkammer mit Kathodenabgas (Luft) vermischt wird. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass dieses in der Mischkammer erfolgt. Wichtig ist es, dass bereits ein Brennstoff-Luft-Gemisch in die erste Reaktionskammer eintritt. Der Mischbereich kann auch als Teil der ersten Reaktionskammer ausgebildet oder mit dieser verbunden sein. It is advantageous if a mixing area is provided upstream of the first reaction chamber, the mixing area being arranged in particular at a chamber inlet of the first reaction chamber. The mixing region is consequently arranged in particular directly upstream of the first reaction chamber and is preferably designed to mix air and gaseous fuel when the fuel cell system is started. A resulting fuel-air mixture is then passed into the first reaction chamber and is at least partially burned there. During ongoing or nominal operation, the mixing chamber generally has no special function, because in this operating state the burner works as an afterburner and fuel cell stack exhaust gas is burned in it. In principle, it is advantageous if anode exhaust gas is mixed with cathode exhaust gas (air) upstream of the mixing chamber for this purpose. However, it can also be provided that this takes place in the mixing chamber. It is important that a fuel-air mixture already enters the first reaction chamber. The mixing area can also be designed as part of the first reaction chamber or connected to it.

[0023] Es kann günstig sein, wenn die Reaktionskammern und die Verdampfungseinrichtung jeweils zumindest abschnittsweise rotationssymmetrisch ausgebildet sind, wobei diese jeweils zumindest zwei insbesondere zylindrische Schichten umfassen. Besonders bevorzugt sind die Reaktionskammern und die Verdampfungskammern jeweils zumindest abschnittsweise hohlzylindrisch ausgebildet. Die zylindrischen Schichten sind dabei insbesondere koaxial ineinandergesteckt oder zueinander angeordnet. Zwischen den zylindrischen Schichten können sich dadurch Kammern ausbilden. [0023] It can be advantageous if the reaction chambers and the evaporation device are each designed to be rotationally symmetrical at least in sections, these each comprising at least two, in particular, cylindrical layers. Particularly preferably, the reaction chambers and the evaporation chambers are each designed at least partially as a hollow cylinder. The cylindrical layers are in particular plugged into one another coaxially or arranged in relation to one another. As a result, chambers can form between the cylindrical layers.

[0024] Für einen Startbetrieb und/oder Aufheizbetrieb des Brenners ist ein weiterer Verdampfer vorgesehen, wobei der weitere Verdampfer stromaufwärts der Verdampfungseinrichtung angeordnet ist. Dieser ist bei einem Kaltstart des Brennstoffzellensystems, insbesondere des Brenners, notwendig, da die Verdampfungseinrichtung noch nicht warm ist, sodass in dieser keine Wärme zum Verdampfen des Brennstoffes zur Verfügung steht. Der weitere Verdampfer umfasst üblicherweise eine Heizeinrichtung, sodass dieser eine für die Verdampfung von Brennstoff not-A further evaporator is provided for a starting operation and / or heating operation of the burner, the further evaporator being arranged upstream of the evaporation device. This is necessary for a cold start of the fuel cell system, in particular the burner, since the evaporation device is not yet warm, so that no heat is available in it for evaporating the fuel. The further evaporator usually includes a heating device, so that this is a necessary for the evaporation of fuel

wendige Temperatur erreicht. Beim Kaltstart hat die Verdampfungseinrichtung somit erstmal keine Funktion. Vorteilhaft ist es auch, wenn der weitere Verdampfer eine Reformereinheit aufweist, sodass der Brennstoff beim Aufheizen nicht nur verdampft, sondern auch zumindest teilweise reformiert wird. Dadurch beträgt die Temperatur des Brennstoffes bei Austritt aus dem weiteren Verdampfer etwa 600 °C. agile temperature reached. During a cold start, the evaporation device therefore initially has no function. It is also advantageous if the further evaporator has a reformer unit so that the fuel not only evaporates when it is heated, but is also at least partially reformed. As a result, the temperature of the fuel when it exits the further evaporator is around 600 ° C.

[0025] Hierbei ist es günstig, wenn der weitere Verdampfer eine elektrische Heizeinrichtung umfasst. Brennstoff wird also durch die elektrische Heizeinrichtung verdampft, wobei dieser stromabwärts des weiteren Verdampfers etwa 600 °C aufweisen kann. Sobald der Brenner eine notwendige Betriebstemperatur aufweist, sodass in der ersten Reaktionskammer genügend Wärme für die erste Verdampfungskammer entsteht, kann die elektrische Heizeinrichtung ausgeschalten werden. Dies erfolgt insbesondere bereits dann, wenn in der ersten Reaktionskammer eine Zündung erfolgt. Nun hat der weitere Verdampfer keine Funktion mehr, da der Brennstoff in der Verdampfungseinrichtung verdampft wird. Durch die elektrische Heizeinrichtung ist der Brenner bei einer Startphase d. h. beim Kaltstart des Brenners elektrisch vorheizbar. Insbesondere ist die elektrische Heizeinrichtung zum Erwärmen des Kraftstoffes ausgebildet, besonders bevorzugt ist die elektrische Heizeinrichtung ausschließlich zum Erwärmen, Verdampfen und/oder Reformieren des Kraftstoffes bei einer Aufwärmphase des als Startbrenner funktionierenden Brenners ausgebildet. Der Kraftstoff, welcher als Brennstoff oder als Brennstoff-Wasser-Gemisch vorliegen kann, ist folglich nicht nur vorheizbar, sondern auch verdampfbar und bis zu einem gewissen vorbestimmten Grad vorreformierbar. Dadurch ist der Brenner bei einer Verwendung als Startbrenner besonders effektiv betreibbar. Bei einem Aufheizbetrieb kann die elektrische Heizeinrichtung zum Beispiel für einen Zeitraum von etwa 2 min bis 10 min in Betrieb sein. Nach dem Abschalten der elektrischen Heizeinrichtung wird noch so lange Brennstoff über den ersten Injektor in Richtung der ersten Verdampfungskammer geleitet bis ein nominaler Betriebspunkt des Brennstoffzellensystems erreicht ist. Der Brennstoff wird dann in der ersten Verdampfungskammer durch die Wärme, welcher bei der exothermen Reaktion in der ersten Reaktionskammer entsteht, verdampft. Bei einer Verwendung des Brenners als Nachbrenner wird die elektrische Heizeinrichtung in der Regel nicht verwendet. Die elektrische Unterstützung zur Verdampfung und Reformierung kann zwar grundsätzlich in einer externen Komponente durchgeführt werden, jedoch ist eine Integration dieser Funktion aus Platzgründen anzustreben. It is advantageous here if the further evaporator comprises an electrical heating device. Fuel is thus evaporated by the electrical heating device, whereby this can be about 600 ° C. downstream of the further evaporator. As soon as the burner has the necessary operating temperature so that sufficient heat is generated in the first reaction chamber for the first evaporation chamber, the electrical heating device can be switched off. This takes place in particular when an ignition takes place in the first reaction chamber. Now the other evaporator no longer has any function, since the fuel is evaporated in the evaporation device. The electric heating device means that the burner is in a starting phase d. H. Electrically preheatable when starting the burner from cold. In particular, the electrical heating device is designed to heat the fuel; the electrical heating device is particularly preferably designed exclusively to heat, vaporize and / or reform the fuel during a warm-up phase of the burner functioning as a starter burner. The fuel, which can be present as fuel or as a fuel-water mixture, is consequently not only preheatable, but also vaporizable and, to a certain predetermined degree, prereformable. As a result, the burner can be operated particularly effectively when used as a starting burner. In a heating operation, the electrical heating device can be in operation for a period of approximately 2 minutes to 10 minutes, for example. After the electrical heating device has been switched off, fuel continues to be directed via the first injector in the direction of the first evaporation chamber until a nominal operating point of the fuel cell system is reached. The fuel is then evaporated in the first evaporation chamber by the heat which is generated during the exothermic reaction in the first reaction chamber. When the burner is used as an afterburner, the electrical heating device is generally not used. The electrical support for evaporation and reforming can in principle be carried out in an external component, but integration of this function is desirable for reasons of space.

[0026] Von Vorteil ist es, wenn eine erste Brennstoffzuführleitung vorgesehen ist, wobei über die erste Brennstoffzuführleitung Brennstoff über den weiteren Verdampfer und die Verdampfungseinrichtung, insbesondere eine erste Verdampfungskammer, in den Mischbereich und anschließend in die erste Reaktionskammer leitbar ist. Die Brennstoffzuführleitung dazu ausgebildet, dem Brenner bzw. der ersten Reaktionskammer ein erstes Betriebsfluid in Form von Brennstoff zuzuleiten. Stromaufwärts der ersten Brennstoffzuführleitung ist insbesondere ein erster Injektor und/oder ein erstes Ventil angeordnet. Uber den Injektor ist Brennstoff in die erste Brennstoffzuführleitung führbar, wobei dies insbesondere bei einem Startbetrieb, also bei der Verwendung des Brenners als Startbrenner, erfolgt. Sobald der Brenner und das Brennstoffzellensystem einen nominalen Betriebspunkt erreicht hat, wird die erste Regeleinrichtung in einen geschlossenen Zustand gebracht, sodass kein Brennstoff mehr zugeführt wird; der Brenner wird nun als Nachbrenner verwendet. It is advantageous if a first fuel supply line is provided, wherein fuel can be conducted via the further evaporator and the evaporation device, in particular a first evaporation chamber, into the mixing area and then into the first reaction chamber via the first fuel supply line. The fuel supply line is designed to supply a first operating fluid in the form of fuel to the burner or the first reaction chamber. In particular, a first injector and / or a first valve is arranged upstream of the first fuel supply line. Fuel can be fed into the first fuel supply line via the injector, this taking place in particular during a starting operation, that is to say when the burner is used as a starting burner. As soon as the burner and the fuel cell system have reached a nominal operating point, the first control device is brought into a closed state so that no more fuel is supplied; the burner is now used as an afterburner.

[0027] Gleichzeitig haben dann auch die Verdampfungskammern beim nominalen Betrieb keiner Funktion mehr. Die erste Brennstoffzuführleitung erstreckt sich also insbesondere von einer Brennstoffquelle über den weiteren Verdampfer, die Verdampfungseinrichtung bis in den Mischbereich und die erste Reaktionskammer und/oder verbindet dies Elemente miteinander. At the same time, the evaporation chambers no longer have any function during nominal operation. The first fuel supply line extends in particular from a fuel source via the further evaporator, the evaporation device to the mixing area and the first reaction chamber and / or connects these elements to one another.

[0028] Es ist weiter vorteilhaft, wenn eine Luftzuführleitung vorgesehen ist, wobei über die Luftzuführleitung Luft in den Mischbereich und anschließend in die erste Reaktionskammer leitbar ist. Der Mischbereich ist zum Vermischen des Brennstoffs und der Luft ausgebildet und angeordnet. Luft und Brennstoff werden also bei einer Verwendung des Brenners als Startbrenner in der Mischkammer zusammengeführt. Bei einer Verwendung des Brenners als Nachbrenner, insbesondere im nominalen Betrieb, wird bevorzugt ausschließlich Brennstoffzellenstapelabgas, welches insbesondere bereits Kathoden und Anodenabgas umfasst, in den Brenner geleitet. Es kann It is further advantageous if an air supply line is provided, with air being able to be conducted into the mixing area and then into the first reaction chamber via the air supply line. The mixing area is designed and arranged for mixing the fuel and the air. When the burner is used as a starting burner, air and fuel are therefore brought together in the mixing chamber. When the burner is used as an afterburner, in particular in nominal operation, preferably only fuel cell stack exhaust gas, which in particular already comprises cathode and anode exhaust gas, is fed into the burner. It can

jedoch auch vorgesehen sein, dass zusätzlich Luft über die Luftzuführleitung und/oder Brennstoff über die erste Brennstoffzuführleitung in die erste Reaktionskammer geleitet wird. Die Luftzuführleitung erstreckt sich also insbesondere von einer Luftquelle über den Mischbereich in die erste Reaktionskammer. however, it can also be provided that air is additionally fed into the first reaction chamber via the air supply line and / or fuel via the first fuel supply line. The air supply line therefore extends in particular from an air source via the mixing area into the first reaction chamber.

[0029] Günstig kann es auch sein, wenn eine zweite Brennstoffzuführleitung vorgesehen ist, wobei über die zweite Brennstoffzuführleitung Brennstoff über die zweite Verdampfungskammer in die zweite Reaktionskammer leitbar ist. Stromaufwärts der zweiten Brennstoffzuführleitung ist vorteilhafterweise wieder ein Injektor angeordnet, welcher zum Leiten von Brennstoff offen ist und geschlossen werden kann. Bei einer Startphase des Brenners ist über die zweite Brennstoffzuführleitung Brennstoff unmittelbar vom zweiten Injektor oder vom zweiten Ventil in die zweite Verdampfungskammer leitbar, welcher mit der Wärme des aus der ersten Verdampfungskammer austretenden, zumindest teilweise verbrannten BrennstoffLuft-Gemischs verdampfbar ist. Stromabwärts der zweiten Verdampfungskammer ist die zweite Reaktionskammer angeordnet, welche bei einer Startphase des Brenners durch den verdampften Brennstoff auf Betriebstemperatur gebracht wird. Im nominalen Betrieb wird in der Regel auch die zweite Regeleinrichtung ausgeschalten und dadurch kein Brennstoff mehr über die zweite Brennstoffzuführleitung geleitet. It can also be favorable if a second fuel supply line is provided, wherein fuel can be conducted via the second fuel supply line via the second evaporation chamber into the second reaction chamber. Upstream of the second fuel supply line, an injector is again advantageously arranged, which is open and can be closed for conveying fuel. During a start-up phase of the burner, fuel can be fed directly from the second injector or from the second valve into the second evaporation chamber via the second fuel supply line, which fuel can be evaporated with the heat of the at least partially burned fuel-air mixture exiting the first evaporation chamber. The second reaction chamber, which is brought to operating temperature by the evaporated fuel when the burner is started, is arranged downstream of the second evaporation chamber. In nominal operation, the second control device is generally also switched off and as a result no more fuel is passed through the second fuel supply line.

[0030] Es ist von Vorteil, wenn eine Systemabgasleitung vorgesehen ist, wobei über die Systemabgasleitung Systemabgas über den Mischbereich in den Brenner leitbar ist. Systemabgas ist Brennstoffzellenstapelabgas, zu welchem insbesondere unmittelbar stromabwärts des Brennstoffzellenstapels Anodenabgas und Kathodenabgas vermischt werden. Diese Leitung wird insbesondere ausschließlich beim nominalen Betrieb verwendet und verbindet den zumindest einen Brennstoffzellenstapel mit dem Brenner. Nimmt der Brenner die Funktion eines Nachbrenners ein, fließt in der Systemabgasleitung Anodenabgas oder Brennstoffzellenabgas (Anodenabgas und Kathodenabgas), welches dem Brenner zugeführt wird, um dieses vollständig zu verbrennen. Da Kathodenabgas insbesondere ausschließlich Luft ist, wird das Anodenabgas im Brenner mit dem Kathodenabgas verbrannt. Im Fall zu hoher Temperatur im Betrieb des Brenners als Nachbrenner, kann es günstig sein, dem Brenner zusätzlich Luft über die Luftzuführleitung zuzuführen. In der ersten und zweiten Brennstoffzuführleitung fließt hierbei in der Regel Nichts; diese sind nicht in Betrieb. Im Rahmen der Erfindung wird unter Systemabgas Stack Abgas verstanden. It is advantageous if a system exhaust line is provided, with system exhaust gas being able to be conducted via the mixing area into the burner via the system exhaust line. System exhaust gas is fuel cell stack exhaust gas, to which anode exhaust gas and cathode exhaust gas are mixed in particular immediately downstream of the fuel cell stack. In particular, this line is used exclusively in nominal operation and connects the at least one fuel cell stack to the burner. If the burner assumes the function of an afterburner, anode exhaust gas or fuel cell exhaust gas (anode exhaust gas and cathode exhaust gas) flows in the system exhaust line and is fed to the burner in order to burn it completely. Since the cathode exhaust gas is in particular exclusively air, the anode exhaust gas is burned in the burner with the cathode exhaust gas. If the temperature is too high when the burner is operating as an afterburner, it can be advantageous to additionally supply air to the burner via the air supply line. As a rule, nothing flows in the first and second fuel supply lines; these are not in operation. In the context of the invention, system exhaust gas stack is understood to mean exhaust gas.

[0031] Eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Brenners erfolgt mit Vorteil als Startbrenner und Nachbrenner in einem Brennstoffzellensystem, welches mit flüssigem Brennstoff betrieben wird. A burner according to the invention is advantageously used as a starting burner and afterburner in a fuel cell system which is operated with liquid fuel.

[0032] Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Brennstoffzellensystem mit einem wie vorstehend im Detail dargestellten Brenner zur Verfügung gestellt. Das Brennstoffzellensystem weist ferner einen Brennstoffzellenstapel mit einem Anodenabschnitt und einem Kathodenabschnitt, einen Reformer und Wärmetauscher auf, wobei der Brenner zum Erwärmen des Reformers und zumindest eines Wärmetauschers, welcher für das Erhitzen von dem Kathodenabschnitt zuzuleitender Luft zuständig ist, angeordnet und ausgestaltet ist. Damit bringt ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf den erfindungsgemäßen Brenner beschrieben worden sind. According to a further aspect of the present invention, a fuel cell system is provided with a burner as shown in detail above. The fuel cell system also has a fuel cell stack with an anode section and a cathode section, a reformer and heat exchanger, the burner being arranged and configured for heating the reformer and at least one heat exchanger, which is responsible for heating air to be fed to the cathode section. A fuel cell system according to the invention thus has the same advantages as have been described in detail with reference to the burner according to the invention.

[0033] Das Brennstoffzellensystem ist bevorzugt ein SOFC-System. Der Reformer ist bevorzugt zum Reformieren eines Brennstoffgemisches, beispielsweise Ethanol und Wasser, in ein anderes Brennstoffgemisch, in diesem Fall Wasserstoff und Kohlendioxid, ausgestaltet. Der reformierte Wasserstoff kann in einem Brennstoffzellenstapel zur Stromerzeugung verwendet werden. Der Brenner ist zum Erwärmen des Reformers mittels Brennstoffzellenabgas vom Brennstoffzellenstapel ausgestaltet. The fuel cell system is preferably an SOFC system. The reformer is preferably designed for reforming a fuel mixture, for example ethanol and water, into another fuel mixture, in this case hydrogen and carbon dioxide. The reformed hydrogen can be used in a fuel cell stack to generate electricity. The burner is designed to heat the reformer by means of fuel cell exhaust gas from the fuel cell stack.

[0034] Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass ein weiterer Wärmetauscher vorgesehen ist, wobei Prozessgas, welches aus dem Brenner austritt über eine warme Seite des Wärmetauschers strömt und Luft, welche über eine kalte Seite des Wärmetauschers zu einem Kathodenabschnitt des Brennstoffzellenstapels strömt, erwärmt. Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem wird insbesondere in einem Kraftfahrzeug verwendet. In an advantageous development of the present invention, it is possible that a further heat exchanger is provided, wherein process gas that exits the burner flows over a warm side of the heat exchanger and air that flows over a cold side of the heat exchanger to a cathode section of the Fuel cell stack flows, heated. The fuel cell system according to the invention is used in particular in a motor vehicle.

[0035] Das weitere Ziel wird erreicht, wenn ein Verfahren der eingangs genannten Art folgende Schritte umfasst: The further aim is achieved if a method of the type mentioned at the outset comprises the following steps:

[0036] - In Betrieb nehmen einer elektrischen Heizeinrichtung und Einbringen eines Brennstoffes über eine erste Regeleinrichtung in eine erste Brennstoffzuführleitung, wobei der Brennstoff über die erste Brennstoffzuführleitung in einen weiteren Verdampfer geleitet wird, um den Brennstoff zumindest zu verdampfen; [0036] An electrical heating device is put into operation and a fuel is introduced into a first fuel supply line via a first control device, the fuel being passed via the first fuel supply line into a further evaporator in order to at least evaporate the fuel;

[0037] - Einleiten von Luft durch eine Luftzuführleitung in einen Mischbereich stromaufwärts einer ersten Reaktionskammer; [0037] Introducing air through an air supply line into a mixing region upstream of a first reaction chamber;

[0038] - Leiten des Brennstoffes über die erste Brennstoffzuführleitung vom weiteren Verdampfer durch eine erste Verdampfungskammer zum Mischbereich stromaufwärts der ersten Reaktionskammer; [0038] Directing the fuel via the first fuel supply line from the further evaporator through a first evaporation chamber to the mixing area upstream of the first reaction chamber;

[0039] - Vermischen des Brennstoffes mit der Luft im Mischbereich und Einleiten dieses Brennstoff-Luft-Gemisches in die erste Reaktionskammer; - Mixing the fuel with the air in the mixing area and introducing this fuel-air mixture into the first reaction chamber;

[0040] - Katalytisches Verbrennen des Brennstoff-Luft-Gemisches; [0041] - Ausschalten der elektrischen Heizeinrichtung. - Catalytic combustion of the fuel-air mixture; - Switching off the electrical heating device.

[0042] Ein damit erzielter Vorteil ist insbesondere darin zu sehen, dass durch die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Brennstoffzellensystem effizient und in einer kurzen Zeit aufgewärmt werden kann, wobei auch der Brenner selbst effizient und schnell aufgewärmt und eine Kaltstartzeit reduziert wird. Sobald das Brennstoff-Luft-Gemisch verbrannt wird, wird die elektrische Heizeinrichtung ausgeschalten, da durch die Verbrennung Wärme erzeugt wird, durch welche eine erste Verdampfungskammer aufgewärmt wird. Durch die erste Verdampfungskammer wird nun der Brennstoff verdampft bis der nominale Betriebspunkt erreicht ist. Sobald die elektrische Heizeinrichtung ausgeschalten ist, ist ein selbsterhaltender Betriebspunkt erreicht. Durch ein Ausführen aller erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ist das Brennstoffzellensystem also aufgeheizt, sodass ein nominaler Betriebspunkt erreicht ist. Dabei werden nicht nur die Reaktionskammern des Brenners aufgewärmt, sondern insbesondere auch die Verdampfungseinrichtung aufgewärmt, welche zwischen zwei Reaktionskammern angeordnet ist. An advantage achieved in this way is to be seen in particular in the fact that a fuel cell system can be heated up efficiently and in a short time through the steps of the method according to the invention, the burner itself also being heated up efficiently and quickly and a cold start time being reduced. As soon as the fuel-air mixture is burned, the electrical heating device is switched off, since the combustion generates heat which warms up a first evaporation chamber. The fuel is now evaporated through the first evaporation chamber until the nominal operating point is reached. As soon as the electrical heating device is switched off, a self-sustaining operating point is reached. By carrying out all the method steps according to the invention, the fuel cell system is thus heated up, so that a nominal operating point is reached. Not only are the reaction chambers of the burner warmed up, but in particular the evaporation device, which is arranged between two reaction chambers, is also warmed up.

[0043] Insbesondere wird der Brennstoff im weiteren Verdampfer nicht nur vollständig verdampft, sondern bevorzugt auch überhitzt und auch zumindest teilweise vorreformiert. So kann die elektrische Heizeinrichtung zunächst so lange zum Heizen bzw. Vorheizen des Brennstoffes aktiviert sein bis im Brenner eine definierte Betriebstemperatur erreicht ist. Sobald die definierte Betriebstemperatur erreicht ist, kann die elektrische Heizeinrichtung deaktiviert werden. Die restlichen verfahrensmäßigen Schritte werden dann wiederholt. Die übrigen mit der Funktionsweise des Brenners als Startbrenner verbundenen Vorteile und Funktionen sind die gleichen wie sie vorstehend ausführlich mit Bezug auf den erfindungsgemäßen Brenner sowie das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem beschrieben worden sind. In particular, the fuel is not only completely evaporated in the further evaporator, but preferably also superheated and also at least partially pre-reformed. Thus, the electrical heating device can initially be activated for heating or preheating the fuel until a defined operating temperature is reached in the burner. As soon as the defined operating temperature is reached, the electrical heating device can be deactivated. The remaining procedural steps are then repeated. The other advantages and functions associated with the functioning of the burner as a starting burner are the same as have been described in detail above with reference to the burner according to the invention and the fuel cell system according to the invention.

[0044] Dabei ist es weiter von Vorteil, wenn das zumindest teilweise verbrannte Brennstoff-LuftGemisch von der ersten Verdampfungskammer in eine zweite Verdampfungskammer geleitet wird, wonach dieses in eine zweite Reaktionskammer geleitet wird. In der zweiten Reaktionskammer wird das Brennstoff-Luft-Gemisch vollständig katalytisch verbrannt und weist am Ausgang des Brenners, welcher gleichzeitig auch der Ausgang der zweiten Reaktionskammer ist, eine Temperatur im Bereich zwischen 800 °C und 900 °C auf und ist nun ein Prozessgas. It is also advantageous if the at least partially burned fuel-air mixture is passed from the first evaporation chamber into a second evaporation chamber, after which it is passed into a second reaction chamber. The fuel-air mixture is completely catalytically burned in the second reaction chamber and has a temperature in the range between 800 ° C. and 900 ° C. at the exit of the burner, which is also the exit of the second reaction chamber, and is now a process gas.

[0045] Um die katalytische Reaktion in der zweiten Reaktionskammer zu verbessern und/oder zu beschleunigen, wird günstigerweise über eine zweite Regeleinrichtung Brennstoff über eine zweite Brennstoffzuführleitung in eine kalte Seite der zweiten Verdampfungskammer geleitet, verdampft und stromabwärts davon in die zweite Reaktionskammer geleitet. Dieser Brennstoff wird in der zweiten Verdampfungskammer verdampft, wofür Wärme des Brennstoff-Luft-Gemisches, welches aus der ersten Verdampfungskammer austritt, verwendet wird. Der verdampfte Brennstoff wird anschließend in die zweite Reaktionskammer geleitet, dort mit dem in der ersten Reaktionskammer zumindest teilweise reformierten Brennstoff-Luft-Gemisch vermischt und vollständig In order to improve and / or accelerate the catalytic reaction in the second reaction chamber, fuel is expediently passed via a second control device via a second fuel supply line into a cold side of the second evaporation chamber, evaporated and passed downstream thereof into the second reaction chamber. This fuel is evaporated in the second evaporation chamber, for which purpose heat from the fuel-air mixture which emerges from the first evaporation chamber is used. The vaporized fuel is then passed into the second reaction chamber, where it is completely mixed with the fuel-air mixture which has been at least partially reformed in the first reaction chamber

katalytisch verbrannt. Das Brennstoff-Luft-Gemisch weist stromabwärts der zweiten Verdampfungskammer etwa eine Temperatur von 650 °C oder weniger auf, da diese Wärme an insbesondere beide Verdampfungskammern zum Verdampfen von Brennstoff abgegeben hat. catalytically burned. The fuel-air mixture has a temperature of approximately 650 ° C. or less downstream of the second evaporation chamber, since this has given off heat to both evaporation chambers in particular to evaporate fuel.

[0046] Vorteilhaft ist es dabei, wenn das in der zweiten Reaktionskammer vollständig reformierte Brennstoff-Luft-Gemisch stromabwärts des Brenners zumindest zur Erwärmung eines Reformers und eines Wärmetauschers genutzt wird. Ein aus dem Brenner austretendes Prozessgas weist eine Temperatur zwischen 800 °C und 900 °C, insbesondere etwa 950 °C, auf und kann zusätzlich oder alternativ auch zur Erwärmung von einem Verdampfer verwendet werden. Sind alle Elemente eines Brennstoffzellensystems auf Betriebstemperatur wird das nun abgekühlte Prozessgas an die Umgebung abgegeben. It is advantageous if the fuel-air mixture, which has been completely reformed in the second reaction chamber, is used downstream of the burner at least for heating a reformer and a heat exchanger. A process gas emerging from the burner has a temperature between 800 ° C. and 900 ° C., in particular approximately 950 ° C., and can additionally or alternatively also be used to heat an evaporator. If all elements of a fuel cell system are at operating temperature, the now cooled process gas is released into the environment.

[0047] Die erste und/oder zweite Regeleinrichtung kann im Rahmen der Erfindung vorteilhaft als Injektor ausgebildet sein. Alternativ kann die erste und/oder zweite Regeleinrichtung auch als zumindest ein, insbesondere steuerbares, Ventil ausgebildet sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die erste und/oder zweite Regeleinrichtung einen Injektor und zumindest ein Ventil umfasst. The first and / or second regulating device can advantageously be designed as an injector within the scope of the invention. Alternatively, the first and / or second regulating device can also be designed as at least one, in particular controllable, valve. However, it can also be provided that the first and / or second control device comprises an injector and at least one valve.

[0048] Es ist vorteilhaft, wenn die Regeleinrichtungen ausgeschalten werden, sodass eine Brennstoffzufuhr über die Brennstoffzuführleitungen gestoppt wird, sobald ein selbsterhaltender Betriebspunkt des Brennstoffzellensystems erreicht ist. Der Brenner wird dann also als Nachbrenner verwendet, wobei diesem Brennstoffzellenstapelabgas, welches insbesondere Anodenabgas und Kathodenabgas umfasst, zugeführt wird. Das Brennstoffzellenstapelabgas wird stromabwärts des Brennstoffzellenstapels der ersten Reaktionskammer zugeführt, dort zumindest teilweise katalytisch verbrannt und über die beiden Verdampfungskammern in die zweite Reaktionskammer geleitet, um vollständig verbrannt zu werden. Da kein Brennstoff den Verdampfungskammern mehr zugeführt wird, sind diese auch außer Betrieb. Wenngleich es bei einer Funktion des Brenners als Nachbrenner günstig sein kann, wenn dem Brenner keine Luft mehr zugeführt wird, kann es vorteilhaft sein, wenn dem Brenner über die Luftzuführleitung zumindest zeitweise Luft zugeführt wird. It is advantageous if the control devices are switched off so that a fuel supply via the fuel supply lines is stopped as soon as a self-sustaining operating point of the fuel cell system is reached. The burner is then used as an afterburner, fuel cell stack exhaust gas, which in particular comprises anode exhaust gas and cathode exhaust gas, being fed to this. The fuel cell stack exhaust gas is fed to the first reaction chamber downstream of the fuel cell stack, where it is at least partially burned catalytically and passed through the two evaporation chambers into the second reaction chamber in order to be completely burned. Since no more fuel is fed to the evaporation chambers, these are also out of operation. Although it can be beneficial when the burner is functioning as an afterburner if air is no longer supplied to the burner, it can be advantageous if air is supplied to the burner at least temporarily via the air supply line.

[0049] Weitere Vorteile, Merkmale und Wirkungen ergeben sich aus den nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen. Die Zeichnungen, auf welche dabei Bezug genommen wird, zeigen: Further advantages, features and effects result from the exemplary embodiments presented below. The drawings to which reference is made show:

[0050] Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Brenners, [0051] Fig. 2 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Brenner; 1 shows a schematic representation of a burner according to the invention; FIG. 2 shows a section through a burner according to the invention;

[0052] Fig. 3 ein Blockdiagramm zum Darstellen eines Brennstoffzellensystems gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Fig. 3 is a block diagram showing a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.

[0053] Fig. 1 und 2 zeigen einen erfindungsgemäßen Brenner 1 bzw. Ausschnitte davon für ein Brennstoffzellensystem 100. Dieser umfasst zwei Reaktionskammern 2, 3, welche in Strömungsrichtung mittelbar hintereinander angeordnet sind. Jede Reaktionskammer 2, 3 weist jeweils einen Kammereingang und einen Kammerausgang auf. Der Brenner 1 weist weiter eine erste Brennstoffzuführleitung 7 und eine Luftzuführleitung 8 auf, wobei die erste Brennstoffzuführleitung 7 zum Führen eines Brennstoffes und die Luftzuführleitung 8 zum Führen von Luft ausgebildet ist. Im Rahmen der Erfindung wird als Brennstoff bevorzugt ein EthanolWasser-Gemisch verwendet. Zwischen den beiden Reaktionskammern 2, 3 ist eine zwei Verdampfungskammern 4a, 4b aufweisende Verdampfungseinrichtung 4 vorgesehen. Stromaufwärts der Verdampfungseinrichtung 4 ist ein weiterer Verdampfer 6 angeordnet, welcher eine nicht dargestellte elektrische Heizeinrichtung umfasst. Der weitere Verdampfer 6 ist derart ausgebildet, dass in einem in Strömungsrichtung ersten Teil desselben Brennstoffes verdampft und in einem in Strömungsrichtung zweiten Teil des Verdampfers der Brennstoff zumindest teilweise reformiert wird. Dadurch ist der weitere Verdampfer 6 gleichzeitig auch als Reformer ausgebildet, dieser umfasst eine Verdampfer Einheit 6a und eine Reformereinheit 6b, wobei die Reformereinheit 6b stromabwärts der Verdampfereinheit 6a angeordnet und etwa doppelt so viel Volumen beansprucht wie die Verdampfereinheit 6a. Weiter umfasst der weitere Verdampfer 6 eine elektrische Heizeinrichtung. Zum Einleiten und Weiterleiten von Brennstoff ist eine Brennstoffzuführleitung 7 vorgesehen, in 1 and 2 show a burner 1 according to the invention or sections thereof for a fuel cell system 100. This comprises two reaction chambers 2, 3 which are arranged indirectly one behind the other in the direction of flow. Each reaction chamber 2, 3 each has a chamber inlet and a chamber outlet. The burner 1 also has a first fuel supply line 7 and an air supply line 8, the first fuel supply line 7 being designed to guide a fuel and the air supply line 8 to be designed to guide air. In the context of the invention, an ethanol / water mixture is preferably used as fuel. An evaporation device 4 having two evaporation chambers 4a, 4b is provided between the two reaction chambers 2, 3. A further evaporator 6 is arranged upstream of the evaporation device 4 and comprises an electrical heating device (not shown). The further evaporator 6 is designed such that the same fuel is evaporated in a first part in the flow direction and the fuel is at least partially reformed in a second part of the evaporator in the flow direction. As a result, the further evaporator 6 is also designed as a reformer, this comprises an evaporator unit 6a and a reformer unit 6b, the reformer unit 6b being arranged downstream of the evaporator unit 6a and taking up about twice as much volume as the evaporator unit 6a. The further evaporator 6 further comprises an electrical heating device. A fuel feed line 7 is provided for introducing and forwarding fuel, in FIG

welche über eine erste als ersten Injektor ausgebildete Regeleinrichtung 11 Brennstoff in den weiteren Verdampfer 6 leitbar ist. Die Brennstoffzuführleitung 7 führt weiter in die erste Verdampfungskammer 4a und dann weiter in den Mischbereich 5 und in die erste Reaktionskammer 2. Der verdampfte und zumindest teilweise reformierte Brennstoff weist stromabwärts des weiteren Verdampfers 6 und stromaufwärts der ersten Verdampfungskammer 4a eine Temperatur von etwa 600 °C auf. Dieser wird durch die erste Verdampfungskammer 4a geleitet, welche bei einer Startphase keine weitere Funktion hat. Im Mischbereich 5 wird der verdampfte und teilweise reformierte Brennstoff mit Luft vermischt, welche über eine Luftzuführleitung 8 in den Mischbereich 5 geleitet wird. Das dadurch entstandene Brennstoff-Luft-Gemisch wird durch die erste Reaktionskammer 2, durch die erste Verdampfungskammer 4a, durch die zweite Verdampfungskammer 4b und durch die zweite Reaktionskammer 3 geleitet, um diese Komponenten auf Betriebstemperatur zu bringen. Durch das heiße Brennstoff-Luft-Gemisch werden die beiden Reaktionskammern 4a, 4b erhitzt; das katalytische Material derselben wird auf Betriebstemperatur gebracht und gezündet. Sobald dies erfolgt ist, wird die Heizeinrichtung ausgeschalten. Dies dauert üblicherweise etwa 2 min bis 10 min. Nun wird über den ersten Injektor noch solange Brennstoff zugeführt bis ein nominaler Betriebspunkt erreicht ist. Der flüssige Brennstoff wird bis zu der ersten Verdampfungskammer 4a geleitet, wo dieser verdampft wird (über die Wärme des Brennstoff-LuftGemisches, welches über eine heiße Seite desselben geführt wird). Der nun gasförmige Brennstoff wird im Mischbereich mit Luft vermischt und in die erste Reaktionskammer 2 geführt, in welcher das Brennstoff-Luft-Gemisch zumindest teilweise katalytisch verbrannt wird. Stromabwärts der ersten Reaktionskammer ist die erste Verdampfungskammer 4a angeordnet, in welcher das zumindest teilweise verbrannte Brennstoff-Luft-Gemisch zum Verdampfen bzw. Wärmeaustausch mit dem Brennstoff verwendet wird, welcher über eine kalte Seite der ersten Verdampfungskammer 4a strömt. Solange der nominale Betriebspunkt noch nicht erreicht ist, wird über eine zweite als zweiten Injektor ausgebildete Regeleinrichtung 12 Brennstoff über eine zweite Brennstoffzuführleitung 9 in die zweite Verdampfungskammer 4b geleitet. Dieser strömt also über eine kalte Seite der zweiten Verdampfungskammer 4b. Über die warme Seite der zweiten Verdampfungskammer wird das zumindest schon teilweise verbrannte Brennstoff-Luft-Gemisch geleitet, wobei die Wärme des Brennstoff-Luft-Gemisches (etwa 650 °C) zur Verdampfung des Brennstoffes in der zweiten Brennstoffzuführleitung 9 genutzt wird. Sowohl das Brennstoff-LuftGemisch als auch der nun verdampfte Brennstoff werden in die zweite Reaktionskammer 3 geleitet, wo eine vollständige katalytische Verbrennung erfolgt. Das aus der zweiten Reaktionskammer 3 und somit aus dem Brenner 1 austretende Gas weist nun eine Temperatur im Bereich von 800 °C bis 900 °C auf und ist zur Erwärmung der übrigen Komponenten des Brennstoffzellensystems 100 nutzbar. Sobald alle Komponenten des Brennstoffzellensystems 100 auf Betriebstemperatur gebracht sind, ist ein nominaler Betriebspunkt erreicht und die beiden als Injektoren ausgebildeten Regeleinrichtungen 11, 12 werden ausgeschalten. which fuel can be conducted into the further evaporator 6 via a first regulating device 11 designed as a first injector. The fuel supply line 7 leads further into the first evaporation chamber 4a and then further into the mixing area 5 and into the first reaction chamber 2. The evaporated and at least partially reformed fuel has a temperature of about 600 ° C. downstream of the further evaporator 6 and upstream of the first evaporation chamber 4a on. This is passed through the first evaporation chamber 4a, which has no further function during a start phase. In the mixing area 5, the vaporized and partially reformed fuel is mixed with air, which is passed into the mixing area 5 via an air supply line 8. The resulting fuel-air mixture is passed through the first reaction chamber 2, through the first evaporation chamber 4a, through the second evaporation chamber 4b and through the second reaction chamber 3 in order to bring these components to operating temperature. The two reaction chambers 4a, 4b are heated by the hot fuel-air mixture; the catalytic material of the same is brought to operating temperature and ignited. As soon as this is done, the heating device is switched off. This usually takes about 2 minutes to 10 minutes. Now fuel is supplied via the first injector until a nominal operating point is reached. The liquid fuel is directed to the first evaporation chamber 4a, where it is evaporated (via the heat of the fuel-air mixture, which is passed over a hot side of the same). The now gaseous fuel is mixed with air in the mixing area and fed into the first reaction chamber 2, in which the fuel-air mixture is at least partially burned catalytically. Downstream of the first reaction chamber is the first evaporation chamber 4a, in which the at least partially burned fuel-air mixture is used for evaporation or heat exchange with the fuel which flows over a cold side of the first evaporation chamber 4a. As long as the nominal operating point has not yet been reached, fuel is fed via a second fuel supply line 9 into the second evaporation chamber 4b via a second control device 12 designed as a second injector. This therefore flows over a cold side of the second evaporation chamber 4b. The at least partially burned fuel-air mixture is passed over the warm side of the second evaporation chamber, the heat of the fuel-air mixture (approx. 650 ° C.) being used to evaporate the fuel in the second fuel supply line 9. Both the fuel-air mixture and the fuel that has now evaporated are fed into the second reaction chamber 3, where complete catalytic combustion takes place. The gas emerging from the second reaction chamber 3 and thus from the burner 1 now has a temperature in the range from 800 ° C. to 900 ° C. and can be used to heat the other components of the fuel cell system 100. As soon as all the components of the fuel cell system 100 are brought to operating temperature, a nominal operating point is reached and the two control devices 11, 12 designed as injectors are switched off.

[0054] Im nominalen Betrieb wird der Brenner 1 als Nachbrenner verwendet, wobei diesem über eine Systemabgasleitung 10 Stack Abgas zugeführt wird, sodass dieses im Brenner 1 vollständig katalytisch verbrannt wird. In nominal operation, the burner 1 is used as an afterburner, exhaust gas being fed to it via a system exhaust line 10, so that it is completely catalytically burned in the burner 1.

[0055] Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm eines Brennstoffzellensystems 100 mit dem Brenner 1, wobei nicht alle Details des Brenners 1 dargestellt sind. Das Brennstoffzellensystem 1 umfasst weiter zwei Brennstoffzellenstapel 200 mit jeweils einem Anodenabschnitt 300 und einem Kathodenabschnitt 400. Darüber hinaus ist ein Reformer 500 und ein Wärmetauscher vorgesehen. Darüber hinaus umfasst das Brennstoffzellensystem 100 einen Verdampfer 800 zum Verdampfen von Brennstoff welcher in Richtung des Reformers 500 geleitet wird, und einen UÜberhitzer 700 zum Überhitzen des durch den Verdampfer 800 verdampften Brennstoffes. Über eine warme Seite des Reformers 500, des Überhitzer 700 und des Verdampfers 800 wird das Stackabgas geführt, welches die für die oben angesprochenen Prozesse notwendige Wärme zur Verfügung stellt. Das Brennstoffzellensystem 100 wird mit einem flüssigen Brennstoff-Wasser-Gemisch betrieben, welches im Rahmen der Erfindung in der Regel als Brennstoff bezeichnet, wird. Dieses wird von einer Brennstoffquelle 13 über eine Anodenzuführleitung über den Verdampfer 800 (dort wird das Brennstoff-Wasser-Gemisch gasförmig), den Überhitzer 700 und den Reformer 500 (dort wird das gasförmige Brennstoff-Wasser-Gemisch reformiert) dem Anodenabschnitt 300 zuge-3 shows a block diagram of a fuel cell system 100 with the burner 1, not all details of the burner 1 being shown. The fuel cell system 1 further comprises two fuel cell stacks 200, each with an anode section 300 and a cathode section 400. In addition, a reformer 500 and a heat exchanger are provided. In addition, the fuel cell system 100 comprises an evaporator 800 for evaporating fuel, which is directed in the direction of the reformer 500, and a superheater 700 for superheating the fuel evaporated by the evaporator 800. The stack exhaust gas, which provides the heat required for the above-mentioned processes, is passed over a warm side of the reformer 500, the superheater 700 and the evaporator 800. The fuel cell system 100 is operated with a liquid fuel-water mixture, which is usually referred to as fuel in the context of the invention. This is fed from a fuel source 13 via an anode feed line via the evaporator 800 (there the fuel-water mixture becomes gaseous), the superheater 700 and the reformer 500 (there the gaseous fuel-water mixture is reformed) to the anode section 300.

führt. Über eine Kathodenzuführleitung 10 wird Luft durch ein Gebläse 14 über einen Wärmetauscher 600 dem Kathodenabschnitt 400 zugeführt. Diese Schritte werden durchgeführt, sobald das Brennstoffzellensystem 100 in Betrieb ist, also nach einem Aufheizbetrieb. leads. Via a cathode supply line 10, air is supplied to the cathode section 400 by a fan 14 via a heat exchanger 600. These steps are carried out as soon as the fuel cell system 100 is in operation, that is to say after a heating-up operation.

[0056] Zum Aufheizen des Brennstoffzellensystems 100 wird der erfindungsgemäße Brenner 1 wie oben beschrieben als Startbrenner verwendet. To heat the fuel cell system 100, the burner 1 according to the invention is used as a starting burner, as described above.

[0057] Beim Betrieb des Brennstoffzellensystems 100 wird der Brenner 1 als Nachbrenner verwendet. Das Anodenabgas wird stromabwärts der Brennstoffzellenstapel 200 mit dem Kathodenabgas vermischt. Dieses Stackabgas wird über dem Brenner 1 zugeführt und dort insbesondere zweistufig verbrannt. When operating the fuel cell system 100, the burner 1 is used as an afterburner. The anode off-gas is mixed with the cathode off-gas downstream of the fuel cell stacks 200. This stack exhaust gas is fed in via the burner 1 and there, in particular, is burned in two stages.

[0058] Der erfindungsgemäße Brenner 1 kann in einem Brennstoffzellensystem 100 sowohl als Startbrenner als auch als Nachbrenner verwendet werden. Bei einem Aufheizen des Brennstoffzellensystems 100 wird dieser als Startbrenner und beim Betrieb des Brennstoffzellensystems 100 als Nachbrenner verwendet. Der Brenner 1 wird in einem ersten Schritt beim Kaltstart (elektrische Heizeinrichtung ist in Betrieb), bei einer Aufwärmphase (elektrische Heizeinrichtung ist ausgeschalten, aber Injektoren sind offen) als Startbrenner und bei einem nominalen Betrieb (es wird kein Brennstoff mehr über die Ventile zugeführt) als Nachbrenner verwendet. The burner 1 according to the invention can be used in a fuel cell system 100 both as a starting burner and as an afterburner. When the fuel cell system 100 is heated up, it is used as a starting burner and when the fuel cell system 100 is operated as an afterburner. In a first step, the burner 1 is used as a starting burner during a cold start (electrical heating device is in operation), during a warm-up phase (electrical heating device is switched off, but injectors are open) and in nominal operation (no more fuel is supplied via the valves). used as an afterburner.

Claims (14)

PatentansprücheClaims 1. Brenner (1) für ein Brennstoffzellensystem (100), insbesondere ein SOFC-System, wobei der Brenner (1) als Startbrenner und/oder Nachbrenner ausgebildet und angeordnet ist und zwei nacheinander angeordnete Reaktionskammern (2, 3) umfasst, wobei in Strömungsrichtung eine zweite Reaktionskammer (3) mittelbar auf eine erste Reaktionskammer (2) folgt, wobei die Reaktionskammern (2, 3) jeweils ein katalytisches Material aufweisen, wobei eine Verdampfungseinrichtung (4) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungseinrichtung (4) zwischen den Reaktionskammern (2, 3) angeordnet ist, wobei ein weiterer Verdampfer (6) zum Verdampfen von Brennstoff vorgesehen ist, wobei der weitere Verdampfer (6) stromaufwärts der Verdampfungseinrichtung (4) angeordnet ist. 1. Burner (1) for a fuel cell system (100), in particular an SOFC system, the burner (1) being designed and arranged as a starting burner and / or afterburner and comprising two reaction chambers (2, 3) arranged one after the other, with in the direction of flow a second reaction chamber (3) indirectly follows a first reaction chamber (2), the reaction chambers (2, 3) each having a catalytic material, an evaporation device (4) being provided, characterized in that the evaporation device (4) is between the Reaction chambers (2, 3) is arranged, a further evaporator (6) being provided for evaporating fuel, the further evaporator (6) being arranged upstream of the evaporation device (4). 2. Brenner (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungseinrichtung (4) zwei Verdampfungskammern (4a, 4b) umfasst. 2. Burner (1) according to claim 1, characterized in that the evaporation device (4) comprises two evaporation chambers (4a, 4b). 3. Brenner (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts der ersten Reaktionskammer (2) ein Mischbereich (5) vorgesehen ist, wobei der Mischbereich (5) insbesondere bei einem Kammereingang der ersten Reaktionskammer (2) angeordnet ist. 3. Burner (1) according to claim 1 or 2, characterized in that a mixing area (5) is provided upstream of the first reaction chamber (2), the mixing area (5) being arranged in particular at a chamber inlet of the first reaction chamber (2). 4. Brenner (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Verdampfer eine elektrische Heizeinrichtung umfasst. 4. Burner (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the further evaporator comprises an electrical heating device. 5. Brenner (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Brennstoffzuführleitung (7) vorgesehen ist, wobei über die erste Brennstoffzuführleitung (7) Brennstoff über den weiteren Verdampfer (6) und die Verdampfungseinrichtung (4), insbesondere eine erste Verdampfungskammer (4a), in den Mischbereich (5) und anschließend in die erste Reaktionskammer (2) leitbar ist. 5. Burner (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that a first fuel supply line (7) is provided, wherein via the first fuel supply line (7) fuel via the further evaporator (6) and the evaporation device (4), in particular a first evaporation chamber (4a) can be directed into the mixing region (5) and then into the first reaction chamber (2). 6. Brenner (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Luftzuführleitung (8) vorgesehen ist, wobei über die Luftzuführleitung (8) Luft in den Mischbereich (5) und anschließend in die erste Reaktionskammer (2) leitbar ist. 6. Burner (1) according to one of claims 3 to 5, characterized in that an air supply line (8) is provided, air being conducted into the mixing region (5) and then into the first reaction chamber (2) via the air supply line (8) is. 7. Brenner (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Brennstoffzuführleitung (9) vorgesehen ist, wobei über die zweite Brennstoffzuführleitung (9) Brennstoff über die zweite Verdampfungskammer (4b) in die zweite Reaktionskammer (3) leitbar ist. 7. Burner (1) according to one of claims 2 to 6, characterized in that a second fuel supply line (9) is provided, wherein via the second fuel supply line (9) fuel via the second evaporation chamber (4b) into the second reaction chamber (3) is controllable. 8. Brenner (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Systemabgasleitung (10) vorgesehen ist, wobei über die Systemabgasleitung (10) Systemabgas über den Mischbereich (5) in den Brenner (1) leitbar ist. 8. Burner (1) according to one of claims 3 to 7, characterized in that a system exhaust line (10) is provided, wherein the system exhaust line (10) via the mixing area (5) in the burner (1) can be conducted. 9. Brennstoffzellensystem (100), insbesondere SOFC-System, mit einem Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffzellensystem ferner zumindest einen Brennstoffzellenstapel (200) mit einem Anodenabschnitt (300) und einem Kathodenabschnitt (400), einen Reformer (500) und Wärmetauscher (600) aufweist. 9. Fuel cell system (100), in particular SOFC system, with a burner according to one of claims 1 to 8, characterized in that the fuel cell system further comprises at least one fuel cell stack (200) with an anode section (300) and a cathode section (400), a Has reformer (500) and heat exchanger (600). 10. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (100) mit einem Brenner (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, insbesondere eines Brennstoffzellensystems (100) nach Anspruch 9, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: 10. A method for operating a fuel cell system (100) with a burner (1) according to one of claims 1 to 8, in particular a fuel cell system (100) according to claim 9, the method comprising the following steps: - In Betrieb nehmen einer elektrischen Heizeinrichtung und Einbringen eines Brennstoffes über eine erste Regeleinrichtung in eine erste Brennstoffzuführleitung (7), wobei der Brennstoff über die erste Brennstoffzuführleitung (7) in einen weiteren Verdampfer (6) geleitet wird, um den Brennstoff zumindest zu verdampfen; - An electrical heating device is put into operation and a fuel is introduced into a first fuel supply line (7) via a first control device, the fuel being passed via the first fuel supply line (7) into a further evaporator (6) in order to at least evaporate the fuel; - Einleiten von Luft durch eine Luftzuführleitung (8) in einen Mischbereich (5) stromaufwärts einer ersten Reaktionskammer (2); - Introducing air through an air supply line (8) into a mixing region (5) upstream of a first reaction chamber (2); - Leiten des Brennstoffes über die erste Brennstoffzuführleitung (7) vom weiteren Verdampfer (6) durch eine erste Verdampfungskammer (4a) zum Mischbereich (5) stromaufwärts der ersten Reaktionskammer (2); - Directing the fuel via the first fuel supply line (7) from the further evaporator (6) through a first evaporation chamber (4a) to the mixing region (5) upstream of the first reaction chamber (2); - Vermischen des Brennstoffes mit der Luft im Mischbereich (5) und Einleiten dieses Brennstoff-Luft-Gemisches in die erste Reaktionskammer (2); - Mixing the fuel with the air in the mixing area (5) and introducing this fuel-air mixture into the first reaction chamber (2); - Katalytisches Verbrennen des Brennstoff-Luft-Gemisches; - Catalytic combustion of the fuel-air mixture; - Ausschalten der elektrischen Heizeinrichtung. - Switching off the electrical heating device. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest teilweise verbrannte Brennstoff-Luft-Gemisch von der ersten Verdampfungskammer (4a) in eine zweite Verdampfungskammer (4b) geleitet wird, wonach dieses in eine zweite Reaktionskammer (3) geleitet wird. 11. The method according to claim 10, characterized in that the at least partially burned fuel-air mixture from the first evaporation chamber (4a) is passed into a second evaporation chamber (4b), after which it is passed into a second reaction chamber (3). 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass über eine zweite Regeleinrichtung (12) Brennstoff über eine zweite Brennstoffzuführleitung (9) in eine kalte Seite der zweiten Verdampfungskammer (4b) geleitet, verdampft und straomabwärts davon in die zweite Reaktionskammer (3) geleitet wird. 12. The method according to claim 11, characterized in that fuel is passed via a second fuel supply line (9) into a cold side of the second evaporation chamber (4b) via a second control device (12), evaporates and directed downstream thereof into the second reaction chamber (3) will. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das in der zweiten Reaktionskammer (3) vollständig verbrannte Brennstoff-Luft-Gemisch stromabwärts des Brenners (1) zumindest zur Erwärmung eines Reformers (500) und eines Wärmetauschers (600) genutzt wird. 13. The method according to claim 12, characterized in that the fuel-air mixture completely burned in the second reaction chamber (3) is used downstream of the burner (1) at least to heat a reformer (500) and a heat exchanger (600). 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtungen (11, 12) ausgeschalten werden, sodass eine Brennstoffzufuhr über die Brennstoffzuführleitungen (7, 9) gestoppt wird, sobald ein selbsterhaltender Betriebspunkt des Brennstoffzellensystems (100) erreicht ist. 14. The method according to any one of claims 10 to 13, characterized in that the control devices (11, 12) are switched off so that a fuel supply via the fuel supply lines (7, 9) is stopped as soon as a self-sustaining operating point of the fuel cell system (100) is reached . Hierzu 3 Blatt Zeichnungen In addition 3 sheets of drawings
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