BR112020007597A2

BR112020007597A2 - sistema de células de combustível, em particular, sistema sofc com um queimador, método de operação deste sistema, queimador para este sistema, uso deste queimador

Info

Publication number: BR112020007597A2
Application number: BR112020007597-3A
Authority: BR
Inventors: Lorenzo Holthaus; Bernd Reiter; Michael Reißig; Dominic Leipold; Thomas Krauss; Sepp Steiner; Rene Vötter
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2017-10-22
Filing date: 2018-10-22
Publication date: 2020-11-03
Also published as: WO2019075502A1; AT520612A1; AT520612B1; CN111226337A

Abstract

A invenção trata de um queimador (1) para um sistema de células de combustível (100), em particular, um sistema SOFC, em que: o queimador (1) é projetado e disposto como um queimador de partida e/ou pós-combustor, compreendendo uma primeira seção de condução de fluido operacional (2) e uma segunda seção de condução de fluido operacional (3), em que o queimador (1) compreende duas câmaras de reação (6, 7) dispostas uma após a outra que compreendem, respectivamente, uma entrada de câmara (4a, 4b) e uma saída de câmara (5a, 5b), em que, na direção de fluxo, uma entrada de câmara (4b) de uma segunda câmara de reação (7) segue uma saída de câmara (5a) de uma primeira câmara de reação (6), em que a câmara de reação (6, 7) compreende, respectivamente, um material catalítico. Adicionalmente, a invenção trata de um uso para um tal queimador (1) e um sistema de células de combustível com um tal queimador (1). Adicionalmente, a invenção trata de um método para operar um sistema de células de combustível com um tal queimador (1).

Description

SISTEMA DE CÉLULAS DE COMBUSTÍVEL, EM PARTICULAR, SISTEMA SOFC COM UM QUEIMADOR, MÉTODO DE OPERAÇÃO DESTE SISTEMA, QUEIMADOR PARA ESTE SISTEMA, USO DESTE QUEIMADOR

[0001] A invenção trata de um queimador para um sistema de células de combustível, em particular um sistema SOFC, em que o queimador é projetado e disposto como queimador de partida e/ou pós- combustor, compreendendo uma primeira seção de condução de fluido operacional e uma segunda seção de condução de fluido operacional.

[0002] Além disso, a invenção trata do uso de um tal queimador.

[0003] Adicionalmente, a invenção trata de um sistema de células de combustível com um tal queimador.

[0004] Ademais, a invenção trata de um método para operar um sistema de células de combustível.

[0005] Queimadores para sistemas de células de combustível são conhecidos a partir do estado da técnica. Em particular no caso de sistemas SOFC, os quais são operados com combustível líquido como diesel ou etanol ou uma mistura de água-etanol, pode ser necessário evaporar e reformar o combustível líquido em uma primeira etapa. Em particular no caso do uso de etanol contendo água, e em razão do alto teor te água (cerca de 55%), é difícil, ou mesmo impossível, queimar o combustível em um queimador a combustão, o qual, por exemplo, é usado em um sistema de células de combustível, o qual é operado com diesel.

[0006] Adicionalmente, é necessário aquecer o sistema de células de combustível, durante uma partida a frio, a uma temperatura operacional, para a qual, normalmente, um chamado queimador de partida é provido. Além disso, um pós-combustor também é necessário, normalmente, para queimar completamente gás de exaustão oriundo de uma seção de ânodo. Por consequência, um queimador de partida e um pós-combustor são geralmente providos em sistemas de células de combustível.

[0007] Sob o queimador de partida deve-se entender, normalmente, um queimador de partida para aquecimento de um pós- combustor de um sistema de células de combustível, que, por sua vez, é disponibilizado para o aquecimento de um reformador de um sistema de células de combustível. No caso de uma partida a frio do sistema de células de combustível, quando o pós-combustor ainda está frio e, por conseguinte, não é capaz de aquecer um reformador do sistema de células de combustível, o pós-combustor pode ser aquecido através do queimador de partida. Tão logo o pós-combustor esteja na temperatura operacional através da operação do sistema de células de combustível, o queimador de partida pode ser desativado.

[0008] A partir do documento DE 102 37 744 A1 tem-se, por exemplo, um sistema de células de combustível com um queimador de partida, o qual é montado em um compartimento de queimador. No compartimento de queimador, ar-bypass pode fluir externamente ao longo do queimador de partida antes que ele entre em uma zona de mistura junto com gás quente que escapa a partir do queimador de partida. Na zona de mistura, o ar-bypass é misturado de modo preferencialmente homogêneo com o gás quente para escapar como um fluxo de gás quente regulador de temperatura e aquecer o sistema de células de combustível.

[0009] Além disso, conhece-se a partir do documento DE 10 2006 048 984 A1 um uso de um dispositivo queimador em um sistema de células de combustível. O dispositivo queimador pode ser operado como um pós-combustor, em que uma zona de mistura pode ser fornecida com gás de exaustão de ânodo de uma célula de combustível ou de uma pilha de células de combustível por meio de uma tubulação de fornecimento de gás de combustão. O dispositivo queimador pode, adicionalmente, trabalhar como um queimador de partida durante uma fase de partida do sistema de células de combustível, na medida em que a mistura de queima fornecida pelo dispositivo queimador é queimada também na ausência de um fornecimento de gás de exaustão de ânodo. No entanto, não se observa a partir dessa publicação como um sistema de células de combustível operado com um combustível líquido, em particular, pode ser levado de modo eficiente à temperatura operacional.

[0010] O objetivo da invenção é aumentar uma eficiência de um queimador do tipo mencionado no início, através do qual é possível, de modo simultâneo, reduzir a quantidade de componentes de um sistema de células de combustível.

[0011] Um objetivo adicional é prover um uso para um tal queimador.

[0012] Ademais, é um objetivo prover um sistema de células de combustível com um tal queimador.

[0013] Além disso, é um objetivo prover um método aprimorado para operar um sistema de células de combustível.

[0014] Esse objetivo é resolvido de acordo com a invenção pelo fato de que o queimador do tipo mencionado anteriormente compreende duas câmaras de reação dispostas uma atrás da outra e as câmaras compreendendo, respectivamente, uma entrada de câmara e uma saída de câmara, em que, na direção do fluxo, uma entrada de câmara de uma segunda câmara de reação segue uma saída de câmara de uma primeira câmara de reação, em que as câmaras de reação compreendem, respectivamente, um material catalítico.

[0015] Uma vantagem obtida com isso é observável em particular no fato de que um queimador projetado desse modo é disposto, ou pode ser disposto, tanto como queimador de partida como também como pós-combustor. Isso quer dizer que um único componente estrutural funciona simultaneamente como queimador de partida e como pós- combustor, dependendo de um estado operacional do sistema de células de combustível no qual o queimador está disposto. O queimador é projetado como queimador de dois níveis, em que a primeira câmara de reação forma um primeiro nível e a segunda câmara de reação forma um segundo nível. O primeiro fluido operacional e/ou o segundo fluido operacional pode, no queimador de acordo com a invenção, por um lado, ser evaporado bem como pelo menos parcialmente reformado e, por outro lado, também ser completamente queimado bem como ser aquecido a uma temperatura necessária ou predefinida. Um gás de processo, o qual flui para fora a partir do queimador, compreende, através da modalidade de dois níveis do queimador, uma temperatura suficientemente alta para aquecer combustível, bem como ar ou fluidos operacionais para uma pilha de células de combustível por meio de um ou mais elementos de troca de calor. Além disso, gás de exaustão de células de combustível, o qual escapa a partir de uma seção de ânodo e uma seção de cátodo oriundas de uma pilha de células de combustível, é completamente passível de pós- combustão no queimador, em que um pós-combustor separado é, por conseguinte, dispensável, pois o queimador é utilizável em um único sistema de células de combustível como queimador de partida e pós- combustor. O queimador de acordo com a invenção possibilita, então, também um abandono de um elemento em um sistema de células de combustível, pois o queimador une dois elementos.

[0016] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, o queimador é disponibilizado para um sistema de células de combustível, em particular um sistema SOFC (SOFC significa “solid oxide fuel cell” ou célula de combustível de óxido sólido). Um tal tipo de sistema de células de combustível pode, por exemplo, ser operado com combustível líquido.

[0017] O queimador é especialmente projetado para queimar de modo catalítico combustível líquido, para isso ambas as câmaras de reação compreendem, respectivamente, um material catalítico. O conceito de um queimador possibilita, através da pré-evaporação e da pré-reforma parcial do combustível, em particular, um uso de uma mistura de água-etanol como combustível, a qual é, reconhecidamente, difícil de evaporar, e, por consequência, de queimar em razão de seu alto teor de água. Desse modo, é possível usar o combustível com forte teor de água, o qual é pensado para reforma à vapor sem recirculação necessária no lado de ânodo, também para o processo de partida. Quando o queimador de acordo com a invenção é disposto no sistema de células de combustível, então esse pode, sem adicionais, ser operado com uma mistura de água-combustível, como com uma mistura de água-etanol.

[0018] A primeira seção de condução de fluido operacional é disposta, em particular, como componente da primeira câmara de reação e projetada para o propósito de fornecer um primeiro fluido operacional ao queimador ou à primeira câmara de reação. Quando o queimador trabalha como queimador de partida, a segunda seção de condução de líquido operacional é projetada para fornecer ar ao queimador. Quando o queimador toma a função de um pós-combustor, então nenhum fluido operacional flui na primeira seção de condução de líquido operacional, no caso de uma modalidade variante, ao passo que, na segunda seção de condução de fluido operacional, gás de exaustão de ânodo ou gás de exaustão de células de combustível (gás de exaustão de ânodo ou gás de exaustão de cátodo) flui, o qual é fornecido ao queimador para ser completamente queimado. Como gás de exaustão de cátodo, em particular, é exclusivamente ar, o gás de exaustão de ânodo é queimado com o gás de exaustão de cátodo no queimador. No caso de temperatura excessivamente alta na operação do queimador como pós-combustor, pode ser vantajoso fornecer adicionalmente ao queimador ar.

[0019] No caso de uma modalidade adicional, pode ser também vantajoso quando, na operação do queimador como pós-combustor, o primeiro fluido operacional é levado para a primeira seção de condução de fluido operacional. As reações abaixo ocorrem, então, analogamente à operação do queimador de partida, excetuado que o segundo fluido operacional não é ar, mas sim gás de exaustão de ânodo ou gás de exaustão de células de combustível. O primeiro fluido operacional é, preferencialmente, uma mistura de água-combustível, especialmente uma mistura de água-etanol.

[0020] Ambas as câmaras de reação do queimador conectam- se, em particular, uma com a outra de modo imediato, de modo que a saída de câmara de uma primeira câmara de reação se conecta na entrada de câmara de uma segunda câmara de reação. Ambas as câmaras de reação são atravessadas, uma após a outra, por uma mistura feita de a e uma mistura de água-combustível ou um gás de exaustão de células de combustível; a segunda câmara de reação é, então, disposta a jusante da primeira câmara de reação. Elas são, então, dispostas de modo conectado, uma após a outra, na direção de fluxo.

[0021] É vantajoso, quando as câmaras de reação são projetadas, respectivamente, pelo menos parcialmente, rotacionalmente simétricas, em que essas compreendem pelo menos duas camadas especialmente cilíndricas. Mais preferencialmente, as câmaras de reação são projetadas, respectivamente, pelo menos seccionalmente, de modo cilíndrico e oco. As camadas cilíndricas são, nesse caso, inseridas coaxialmente uma na outra ou dispostas uma para outra. Entre as camadas cilíndricas podem, através disso, se formar câmaras.

[0022] É vantajoso quando uma primeira câmara de reação compreende um dispositivo de aquecimento. Através disso, o queimador pode ser aquecido eletricamente durante uma fase de partida do queimador. O meio de aquecimento elétrico é projetado, em especial, para o aquecimento do primeiro fluido operacional, o meio de aquecimento é, Mais preferencialmente, projetado exclusivamente para o aquecimento, evaporação e/ou reforma do primeiro fluido operacional durante uma fase de aquecimento do queimador que funciona como queimador de partida. O primeiro fluido operacional, o qual se se apresenta como combustível ou como mistura de água-combustível, consequentemente, pode não apenas ser aquecido, mas também ser evaporado e pré-reformado até um certo grau predeterminado. Através disso, o queimador pode ser operado de modo especialmente efetivo durante um uso como queimador de partida. Durante uma operação de aquecimento, o dispositivo de aquecimento elétrico pode, por exemplo, estar em operação por um espaço de tempo de cerca de 2 minutos até 10 minutos. Em um uso do queimador como pós- combustor, o meio de aquecimento elétrico não é usado, em regra. O suporte elétrico para a evaporação e reforma pode, em princípio, ser executado, em princípio, em um componente externo, no entanto, uma integração dessa função de deve ser visada por razões de limitação de espaço.

[0023] Nesse caso, é vantajoso quando uma primeira camada cilíndrica radialmente mais externa da primeira câmara de reação é projetada como invólucro de evaporação, em que o dispositivo de aquecimento elétrico é disposto para se estender entre o invólucro de evaporação e uma segunda camada cilíndrica, e disposto, em particular para se estender pelo menos parcialmente em forma de espiral ao redor de uma segunda camada cilíndrica. Através disso, o meio de aquecimento é disposto, especialmente, de modo a poupar espaço no queimador de partida. Radialmente entre o invólucro de evaporação e a segunda camada cilíndrica, é projetada, vantajosamente, uma câmara de evaporação. O invólucro de evaporação envolve a câmara de evaporação radialmente por fora. As reações que ocorrem dentro da câmara de evaporação (evaporação e pré-reforma do primeiro fluido operacional) podem ser entendidas como fase preliminar ou subfase da primeira fase do queimador. O meio de aquecimento está, em particular por meio de um comprimento axial total aproximado da primeira câmara de reação, de modo espiral ao redor da segunda camada cilíndrica, ele forma uma espiral de calor. No contexto da invenção, deve-se entender sob todas as camadas cilíndricas, enquanto outra descrição não for dada de modo claro, camadas cilíndricas ocas.

[0024] Alternativamente a isso, a câmara de evaporação e/ou o invólucro de evaporação pode, também, ser disposta entre a primeira e a segunda câmara de reação. Nesse caso, pode ser vantajoso, novamente, quando o dispositivo de aquecimento elétrico é provido, o qual é disposto, preferencialmente, para se estender entre o invólucro de evaporação e uma camada cilíndrica da câmara de evaporação e, em particular, é disposto para se estender, pelo menos parcialmente, em formato espiral ao redor de uma camada cilíndrica. Radialmente entre o invólucro de evaporação e a camada cilíndrica é projetada, vantajosamente, uma câmara de evaporação. O invólucro de evaporação envolve a câmara de evaporação radialmente por fora.

[0025] Em ambas as variações, o primeiro fluido operacional, em particular uma mistura de água-combustível, como uma mistura de água-etanol ou um combustível, ou um combustível é introduzido em uma primeira etapa na câmara de evaporação, a qual é aquecida com o dispositivo de aquecimento elétrico. Na câmara de evaporação, o primeiro fluido operacional é pelo menos evaporado, esse é, em especial, evaporado e pré-reformado. Tão logo o queimador tenha alcançado uma temperatura predeterminada, o dispositivo de aquecimento elétrico é desativado. A jusante na direção de fluxo, o primeiro fluido operacional evaporado e, especialmente, pré-reformado, é conduzido para a primeira câmara de reação, na qual esse fluido é queimado de modo catalítico junto com o segundo fluido operacional, em especial, ar. A primeira câmara de reação é disposta ou completamente ou pelo menos parcialmente de modo radial dentro da câmara de evaporação, de modo que, durante a queima catalítica, o calor criado possa ser empregado para a evaporação e pré-

reforma do primeiro fluido operacional. Quando a câmara de evaporação é disposta entre a primeira e a segunda câmaras de reação, ou a primeira e/ou a segunda câmara de reação alcança de modo radial por dentro, pelo menos parcialmente, na câmara de evaporação, de modo que pelo menos uma parte do calor, o qual é gerado na queima catalítica, é entregue e pode ser usado para evaporação e, caso necessário, pré-reforma do primeiro fluido operacional.

[0026] No contexto da invenção em particular, é provido que calor seja extraído do queimador pelo menos ou exclusivamente na primeira câmara de reação para evaporar, e pré-reformar, se necessário, o primeiro fluido operacional.

[0027] É apropriado quando a primeira seção de condução de fluido operacional se estende pelo menos parcialmente em formato espiral ao redor da segunda camada cilíndrica. Em particular, a primeira seção de condução de fluido operacional, formada em formato espiral através disso, se estende de modo espiral entre a espiral de calor formada de modo que a espiral de calor seja envolvida por um fluxo do primeiro fluido operacional. Através disso, o primeiro fluido operacional conduzido à primeira seção de condução de fluido operacional é especialmente eficiente e pode ser aquecido em um período curto de tempo. O primeiro fluido operacional é introduzido em um lugar na primeira seção de condução de fluido que se estende em formato espiral, a qual está disposta mais próxima na saída de câmara do que na entrada de câmara da primeira câmara de reação. A primeira seção de condução de fluido que se estende em formato espiral termina, aproximadamente, na região da entrada de câmara da primeira câmara de reação, onde o primeiro fluido operacional é misturado com ar, em uma operação do queimador como queimador de partida, e é conduzido para dentro de uma camada cilíndrica radialmente mais interna. Um trecho restante do primeiro fluido operacional na primeira seção de condução de fluido operacional projetada em formato espiral é, consequentemente,

suficientemente longo para assegurar que o primeiro fluido operacional não apenas seja aquecido, mas também evaporado quase completamente ou completamente bem como pelo menos parcialmente reformado ou pré- reformado, antes que ele seja misturado com ar. O dispositivo de aquecimento elétrico e a primeira seção de condução de fluido operacional se estendem, pelo menos parcialmente, na parte de dentro da câmara de evaporação. Nesse caso, o dispositivo de aquecimento é projetado em formato espiral e o primeiro fluido operacional flui ao redor desse. Para prover uma direção de fluxo ao fluido operacional, chapas de guia são dispostas na câmara de evaporação, de modo que o primeiro fluido operacional flui em formato espiral na direção da entrada de câmara da primeira câmara. A segunda câmara cilíndrica pode, vantajosamente nesse caso, ser provida nas paredes com nervuras para aumentar a passagem de calor para a primeira câmara cilíndrica, tão logo o suporte elétrico seja desativado.

[0028] É adicionalmente vantajoso quando a primeira seção de condução de fluido operacional compreende pelo menos duas subseções, em que uma primeira subseção é projetada para o fornecimento de uma parte do primeiro fluido operacional para a entrada de câmara de uma primeira câmara de reação e uma segunda subseção é projetada para o fornecimento de uma segunda parte do primeiro fluido operacional para a entrada de câmara da primeira câmara de reação. A primeira subseção é, nesse caso, disposta em formato espiral, como descrito acima, ao redor da segunda camada cilíndrica e conduz, vantajosamente, cerca de 70% do primeiro fluido operacional, como descrito, para a entrada de câmara da primeira câmara de reação. A segunda subseção é projetada substancialmente mais curta do que a primeira, no entanto, se estende em formado espiral ao redor da segunda camada cilíndrica. Através da segunda subseção, cerca de 30% do primeiro fluido operacional é conduzido, em que essa parte do primeiro fluido operacional é conduzida na direção da saída de câmara da primeira câmara de reação. Isso ocorre especialmente durante uma operação do queimador como queimador de partida, também pode ser provido, no entanto, que, durante a operação do pós-combustor, o primeiro fluido operacional da primeira câmara pode ser fornecido, como descrito, pelo menos através da primeira ou segunda subseção.

[0029] É vantajoso quando a segunda seção de condução de fluido operacional é projetada para fornecer um segundo fluido operacional para a entrada de câmara da primeira câmara de reação, em que uma placa para redirecionamento do segundo fluido operacional está disposta na entrada de câmara da primeira câmara de reação. Na região da entrada de câmara da primeira câmara de reação ocorre uma mistura do primeiro fluido operacional especialmente parcialmente reformado em formato de gás com o segundo fluido operacional. O segundo fluido operacional é, no caso de uma operação como do queimador de partida, ar, em particular ar ambiente, o qual pode ser fornecido ou diretamente por meio de uma fonte externa ou, preferencialmente, por meio de um circuito de cátodo de um sistema de células de combustível. Através desse, o segundo fluido operacional projetado como mistura de água-combustível é queimado durante a operação como queimador de partida. Para alcançar uma mistura do segundo fluido operacional com a mistura de água-combustível especialmente eficiente, a placa é provida, a qual é projetada especialmente circular e de superfície completa, para se estender radialmente até, aproximadamente, a segunda camada cilíndrica. O segundo fluido operacional, que flui para dentro, atinge a placa e é conduzido por essa na direção da mistura de água-combustível que flui. Através dessa disposição, uma mistura ruim da mistura de água- combustível com o segundo fluido operacional é, em grande medida, evitada. Vantajosamente, a camada cilíndrica radialmente mais interna é projetada como um cilindro oco perfurado. O cilindro oco perfurado é, em particular, feito a partir de um metal ou de uma liga metálica e forma um elemento mais interno radialmente da primeira câmara de reação. O segundo fluido operacional ou uma mistura a partir do primeiro e do segundo fluidos operacionais é conduzido por meio de um elemento de condução em um compartimento interno do cilindro oco perfurado. Através das perfurações projetadas radialmente no cilindro oco, o segundo fluido operacional ou a mistura a partir do primeiro e do segundo fluido operacional é conduzida radialmente para fora na direção da segunda camada cilíndrica.

[0030] É vantajoso quando o material catalítico da pelo menos uma câmara de reação é projetado como tecido revestido de modo catalítico, em que esse está disposto, em particular, em formato anelar ao redor de uma camada cilíndrica radialmente mais interna. Em princípio, o material catalítico projetado como tecido revestido pode ser formado de qualquer modo. Pode ser vantajoso quando o tecido revestido de modo catalítico é metálico e compreende várias cavidades. No contexto da invenção, esse é disposto, preferencialmente, em formato anelar em uma parede da camada cilíndrica radialmente mais interna. O tecido compreende uma espessura radialmente maior que a camada radial mais interna, que a segunda camada cilíndrica, e o invólucro de evaporação. Uma extremidade que fica radialmente para dentro forma, vantajosamente, uma entrada de catalisador, ao passo que uma extremidade que fica radialmente para fora da camada catalítica forma uma saída de catalisador. O tecido é, preferencialmente, projetado com várias perfurações radiais ou canais, de modo que é possível fluir a partir de dentro para fora através desses, em que o primeiro e/ou segundo fluido operacional é queimado de modo catalítico. Em comparação com queimador conhecido a partir do estado da técnica para sistemas de células de combustível, isso tem a vantagem de que uma perda de pressão da mistura através do tecido formado de catalisador é consideravelmente reduzida. O material catalítico também pode ser enrolado em formato espiral ao redor da camada radialmente mais interna. Além disso, o material catalítico pode compreender perfurações. Para revestir o tecido, esse pode ser mergulhado em uma solução catalítica ou ser pulverizado com uma solução catalítica. É vantajoso quando o tecido é metálico.

[0031] Para utilizar o calor que surge durante a queima catalítica, elementos de condução de calor são dispostos, vantajosamente, entre o tecido revestido e a segunda camada cilíndrica. Por meio dos elementos de condução de calor, os quais podem ser projetados como, por exemplo, nervuras, o calor da queima catalítica em tecido pode ser transmitido radialmente para fora para a seção de condução de fluido operacional em formato de espiral. Isso possibilita que o dispositivo de aquecimento elétrico já possa ser desativado após um curto período de tempo, em particular já após um início de uma reação catalítica. A para a evaporação adicional do primeiro fluido operacional na primeira seção de condução de fluido operacional é disponibilizada através da queima catalítica.

[0032] Na primeira câmara de reação, o primeiro fluido operacional pode ser queimado especialmente por completo. Com o calor desperdiçado que aparece nessa situação, o primeiro fluido operacional pode, em uma consequência adicional, ser evaporado ou parcialmente reformado na primeira tubulação de fornecimento de fluido operacional, em particular na câmara de evaporação, antes dele ser introduzido na entrada de câmara da primeira câmara de reação. Consequentemente, tão logo surja calor desperdiçado, pode-se dispensar uma operação do dispositivo de aquecimento elétrico. Além disso, um gás de queima é, através dele, aquecido até apenas uma temperatura de cerca de 600°C; o calor residual é utilizado para a evaporação do primeiro fluido operacional. Através disso, por um lado, uma temperatura máxima permitida de material catalítico usual de cerca de 1000°C não é ultrapassada e, por outro lado, lugares quentes individuais na primeira câmara de reação são impedidos, através do que uma mistura possivelmente homogênea pode ser obtida.

[0033] É vantajoso quando a segunda câmara de reação compreende um cilindro oco perfurado e um tecido revestido de modo catalítico, em que o tecido envolve, pelo menos parcialmente, o cilindro oco perfurado em direção circunferencial. Diferentemente da primeira câmara de reação, aqui, uma extremidade que fica radialmente para dentro, forma, de modo vantajoso, uma saída de catalisador, ao passo que uma extremidade que fica para fora forma uma entrada de catalisador. O tecido é, preferencialmente, projetado com várias perfurações radiais ou canais, de modo que seja possível fluir através desses a partir de fora radialmente para dentro. A segunda câmara de reação é projetada, em particular, para aumentar uma temperatura do gás de processo para a temperatura máxima em uma função do queimador como queimador de partida, em que essa é delimitada do material catalítico, e fica ao redor de 950°C no caso de materiais usados presentemente. Como uma parte do primeiro fluido operacional é fornecido já em uma extremidade axial da primeira câmara de reação, esse é queimado de modo catalítico em uma segunda câmara de reação, através do que a temperatura do gás de processo saindo do queimador é consideravelmente aumentada. Isso também é possibilitado pelo fato de que, na segunda câmara de reação, nenhum calor desperdiçado da queima é utilizado para outro objetivo. Através do queimador de dois níveis, uma temperatura máxima do gás de processo pode, então, ser alcançada sem danificar o material catalítico do queimador. Uma durabilidade do queimador é, consequentemente, aumentada, pois uma degradação do material catalítico é reduzida, em particular, quase que impedida. Na segunda câmara de reação, uma divisão entre o primeiro fluido operacional e a mistura em formato gasoso é mais homogênea, pois também uma divisão de temperatura na segunda câmara de reação é homogênea. Por conseguinte, uma temperatura máxima do gás de processo a ser produzida pode ser melhor aproximada. A funcionalidade da segunda câmara de reação é essencialmente a mesma no caso da operação como queimador de partida e no caso da operação como pós-combustor.

[0034] É vantajoso quando o queimador de acordo com a invenção é produzido ou feito pelo menos parcialmente, especialmente por completo, através de um método aditivo ou impressão 3D. Mais preferencialmente, esse pode, nesse caso, ser produzido como uma única peça.

[0035] Um uso de um queimador de acordo com a invenção ocorre, vantajosamente, como queimador de partida ou pós-combustor em um sistema de células de combustível, o qual é operado com combustível líquido.

[0036] De acordo com um aspecto adicional da presente invenção, um sistema de células de combustível é provido com um queimador como o representado em detalhes anteriormente. O sistema de células de combustível compreende, adicionalmente, uma pilha de células de combustível com uma seção de ânodo e uma seção de cátodo, bem como um evaporador e um reformador, em que o queimador é disposto e projetado para o aquecimento do reformador, do evaporador, e do trocador de calor, o qual é responsável pelo aquecimento do ar a ser fornecido da seção de cátodo. Com isso, um sistema de células de combustível de acordo com a invenção traz consigo as mesmas vantagens como se ele tivesse sido descrito extensivamente com relação ao queimador de acordo com a invenção. O sistema de células de combustível é, preferencialmente, um sistema SOFC. O reformador é, preferencialmente, projetado para a reforma de uma mistura de combustível, por exemplo, etanol e água, em uma outra mistura de combustível, nesse caso, hidrogênio e dióxido de carbono. O hidrogênio reformado pode ser usado em uma pilha de células de combustível para produção de energia. O queimador é projetado para o aquecimento do reformador por meio de gás de exaustão de células de combustível a partir da pilha de células de combustível. Em uma modalidade vantajosa da presente invenção, é possível que um trocador de calor adicional seja provido, em que o gás de processo, o qual sai do queimador sobre um lado quente, flui sobre um lado quente do trocador de calor e aquece o ar, o qual flui sobre um lado frio do trocador de calor para uma seção de cátodo da pilha de células de combustível. Ademais, pode ser vantajoso quando um trocador de calor está disposto, adicionalmente, a jusante da pilha de células de combustível e a montante do reformador ou do trocador de calor adicional. Esse é projetado para um ajuste da temperatura de entrada do fluido operacional (ar e mistura de água e combustível). O objetivo é manter a diferença de temperatura entre ambos os fluidos operacionais o mais baixa possível, de modo que estresses térmicos sejam evitados em sua maioria. O sistema de células de combustível de acordo com a invenção é empregado especialmente em um veículo motor.

[0037] O objetivo adicional é alcançado quando um método do tipo mencionado anteriormente compreende as seguintes etapas: - Colocar em funcionamento um dispositivo de aquecimento elétrico e introduzir um primeiro fluido operacional em uma primeira seção de condução de fluido operacional, para pelo menos evaporar o primeiro fluido operacional; - Introduzir um primeiro fluido operacional através de uma segunda seção de condução de fluido operacional para uma entrada de câmara de uma primeira câmara de reação. - Conduzir o primeiro fluido operacional passando pela primeira seção de condução de fluido operacional para a entrada de câmara da primeira câmara de reação;

- Misturar o primeiro fluido operacional com o segundo fluido operacional na entrada de câmara da primeira câmara de reação, em que o segundo fluido operacional é redirecionado por meio de uma placa. - Queimar de modo catalítico a mistura de fluidos operacionais; - Desligar do dispositivo de aquecimento elétrico.

[0038] Uma vantagem obtida nesse método pode ser observada pelo fato de que, através das etapas do método de acordo com a invenção, um sistema de células de combustível pode ser aquecido de modo eficiente e em um curto período de tempo, em que também o próprio queimador é aquecido de modo eficiente e rápido. Durante a operação do queimador como queimador de partida, o segundo fluido operacional é ar, ao passo que o primeiro fluido operacional é combustível ou uma mistura de água- combustível. Tão logo a mistura de fluido operacional é queimada, o dispositivo de aquecimento elétrico é desativado, pois calor é gerado através da queima, através do qual o primeiro fluido operacional é aquecido e evaporado antes da introdução no queimador. Em particular, o primeiro fluido operacional não é apenas evaporado por completo na primeira seção de condução de fluido operacional, mas também, pelo menos parcialmente, pré-reformado. Assim, o dispositivo de aquecimento elétrico pode, inicialmente, permanecer ativado para o aquecimento ou preaquecimento do primeiro fluido operacional até que uma temperatura operacional seja alcançada no queimador ou na parte catalítica do queimador. Tão logo a temperatura operacional definida é alcançada, o dispositivo de aquecimento elétrico pode ser desativado. As etapas de acordo com o método restantes são, então, repetidas. As vantagens e funções usuais conectadas com a funcionalidade do queimador como queimador de partida são as mesmas como foram extensamente descritas com relação ao queimador de acordo com a invenção bem como com o sistema de células de combustível de acordo com a invenção.

[0039] Nesse caso, é adicionalmente vantajoso quando uma segunda parte do primeiro fluido operacional é fornecida em uma saída de câmara da primeira câmara de reação, em que a segunda parte do primeiro fluido operacional e a mistura de fluido operacional em formato gasoso são conduzidos à segunda câmara de reação e são queimados de modo catalítico na segunda câmara de reação. Através disso, um gás de processo que sai do queimador é colocado em uma temperatura de processo desejada e determinada sem danificar a parte catalítica do queimador.

[0040] Nesse caso, é vantajoso quando o gás de processo que surge é utilizado a jusante do queimador pelo menos para o aquecimento de um reformador e um evaporador, em que o primeiro fluido operacional é fornecido ao reformador e o evaporador. No evaporador, o primeiro fluido operacional (líquido) é, por conseguinte, evaporado através do gás de processo aquecido no queimador, em que o primeiro fluido operacional é fornecido ao evaporador por meio de uma tubulação de fornecimento de ânodo. No reformador, o qual está disposto a jusante do evaporador, o primeiro fluido operacional é reformado através do gás de processo quente. O gás de processo que sai do queimador compreende uma temperatura de cerca de 950°C e pode ser usado, adicionalmente ou alternativamente, também para o aquecimento de pelo menos um trocador de calor, em que, através desse, o ar (o segundo fluido operacional) é aquecido, o qual é fornecido à seção de cátodo por meio de uma tubulação de fornecimento de cátodo. Em princípio, é vantajoso quando o primeiro e o segundo fluidos operacionais são introduzidos na pilha de células de combustível aproximadamente com a mesma temperatura, pois esses podem ser levados, vantajosamente, a jusante do trocador de calor através de um trocador de calor adicional, o qual equaliza as temperaturas de ambos os fluidos operacionais.

[0041] De acordo com o método, é vantajoso quando o combustível é fornecido a jusante do reformador para a seção de ânodo, em que, a jusante da pilha de células de combustível, gás de exaustão de ânodo é misturado com gás de exaustão de cátodo e a mistura é fornecida ao queimador por meio da segunda seção de condução de fluido operacional. Através dessa etapa do método, o queimador é usado como pós-combustor. Através disso, o queimador é usado tanto como queimador de partida. Com isso, o método de acordo com a invenção traz consigo as mesmas vantagens como as que foram descritas em detalhe anteriormente com relação ao queimador de partida de acordo com a invenção bem como o sistema de células de combustível de acordo com a invenção.

[0042] Nesse caso, é vantajoso quando o gás de exaustão de ânodo é queimado no queimador com o gás de exaustão de cátodo em dois níveis, em que um fornecimento do primeiro fluido operacional por meio da primeira seção de condução de fluido operacional é, preferencialmente, parado. Como o gás de exaustão de ânodo já é misturado com gás de exaustão de cátodo (ar), nenhum fornecimento de ar é mais necessário vantajosamente. Embora possa ser vantajoso, no caso de uma função do queimador como pós-combustor, quando nenhum primeiro fluido operacional é fornecido ao queimador, pode ser vantajoso quando combustível ou uma mistura de água-combustível é fornecido, pelo menos ocasionalmente, ao queimador por meio da primeira seção de condução de fluido operacional.

[0043] Após a implementação do queimador como queimador de partida, esse entrega gás de exaustão quente por meio do trocador de calor para uma seção de ânodo e uma seção de cátodo de um sistema de células de combustível. Através da entrega de ar ambiente sobre um lado frio de um trocador de calor no circuito de cátodo para a seção de cátodo, o sistema de células de combustível é aquecido. Tão logo uma temperatura operacional seja alcançada no sistema de células de combustível, um fluxo de ânodo pode ser ativado. Ao mesmo tempo, um fornecimento de combustível para o queimador de partida é desativado e o componente (queimador) vai para a operação passiva do pós-combustor, o qual faz um pós-tratamento do gás de exaustão de combustível através de oxidação total. Isso é possível pois o fluxo de saída da pilha é direcionado diretamente para dentro da entrada de câmara do queimador.

[0044] Vantagens, características, e efeitos adicionais surgem a partir das modalidades de exemplos descritas a seguir. Nas figuras, às quais referências são feitas nos casos, é mostrado: Fig. 1 um queimador de acordo com a invenção, Fig. 2 um queimador de acordo com a invenção adicional. Fig. 3 um corte através de um queimador de acordo com a invenção, Fig. 4 um diagrama de bloco para representar um sistema de células de combustível de acordo com uma modalidade de acordo com a invenção.

[0045] As Fig. 1 e Fig. 2 mostram um queimador 1 para um sistema de células de combustível 100. Esse compreende duas câmaras de reação 6, 7, as quais são dispostas na direção de fluxo uma após a outra. Cada câmara de reação 6, 7 compreende, respectivamente, uma entrada de câmara 4a, 4b e uma saída de câmara 5a, 5b. O queimador 1 compreende, adicionalmente, uma primeira seção de condução de fluido operacional 2 e uma segunda seção de condução fluido operacional 3, em que a primeira seção de condução 2 é projetada para o fornecimento de um primeiro fluido operacional e a segunda seção de condução de fluido operacional 3 é projetada para o fornecimento de um segundo fluido operacional. No contexto da invenção, uma mistura de água-etanol é usada, preferencialmente, como primeiro fluido operacional e, como segundo fluido operacional, ar é usado. A primeira seção de condução de fluido operacional 2 compreende, nesse caso, uma primeira subseção 2a e uma segunda subseção 2b.

[0046] Como visível nas Fig. 1 e 2, tanto uma primeira câmara de reação 6 como também uma segunda câmara de reação 7 do queimador 1 são construídas de modo cilíndrico e oco; essas compreendem, respectivamente, várias camadas cilíndricas 8, 9, 10, 14, 15, 18. Uma camada radialmente mais interna 10, 14 é, nesse caso, projetada, respectivamente, como cilindro oco perfurado metálico. Radialmente para fora, ambas câmaras de reação 6, 7 são fechadas com uma camada cilíndrica radialmente mais externa 8, 16. A camada cilíndrica radialmente mais externa 8, 16 da primeira câmara de reação 6 é projetada como invólucro de evaporação, entre a qual e uma segunda camada cilíndrica 9 é projetada uma câmara de evaporação. Na câmara de evaporação, o primeiro fluido operacional é evaporado e pré-reformado.

[0047] Na Fig. 3, um corte através do queimador 1 de acordo com a invenção é mostrado. A primeira câmara de reação 6 é construída radialmente a partir de fora para dentro como mostrado a seguir. A camada cilíndrica radialmente mais externa projetada como invólucro de evaporação envolve um dispositivo de aquecimento elétrico 11 em formato espiral, em que esse se estende de modo espiral ao redor de uma segunda camada cilíndrica 9 e, como visível na Fig. 1 e Fig. 2, entra no invólucro de evaporação na região da entrada de câmara 4a da primeira câmara 6. Do mesmo modo, e alternativamente com o dispositivo de aquecimento elétrico 11, a primeira seção de condução de fluido operacional 2 se estende ao redor da segunda camada cilíndrica 9. Através disso, um primeiro fluido operacional pode, durante uma partida a frio de um sistema de células de combustível 100, ser aquecido e evaporado. Radialmente dentro da segunda camada cilíndrica 9, elementos de condução de calor 13 são dispostos, os quais se conectam em uma camada catalítica 18. Radialmente dentro da camada catalítica 18 está disposta a camada radialmente mais interna 8 projetada como cilindro oco perfurado. A segunda câmara de reação 7 compreende menos subcomponente que a primeira câmara de reação 6 e é construída de fora para dentro como descrito a seguir: uma camada cilíndrica mais exterior 16 fecha a segunda câmara de reação 7 para fora. Dentro dessa, uma camada catalítica 18 é provida novamente. Essa é, em regra, projetada igual à camada catalítica 18 da primeira câmara de reação 6. Mais preferencialmente, as camadas catalíticas 18 da primeira e segunda câmaras de reação 6, 7 são projetadas como tecido revestido de modo catalítico 15; de acordo com a Fig. 3, a camada catalítica 18 corresponde, então, ao tecido 15, respectivamente. Radialmente para dentro, a camada radialmente mais interna 14 projetada como cilindro oco perfurado metálico conecta a isso. O tecido 15 se estende radialmente ao redor do cilindro oco perfurado, em que tanto o cilindro oco como também o tecido 15 são projetados com perfurações se estendendo radialmente.

[0048] Ambas as câmaras de reação 6, 7 compreendem, respectivamente, uma entrada de câmara 4a, 4b e uma saída de câmara 5a, 5b. Na região da entrada de câmara 4a da primeira câmara de reação 6, uma placa 12 é disposta para o redirecionamento do segundo fluido operacional. Para levar o seguindo fluido operacional ou uma mistura feita do primeiro e do segundo fluidos operacionais para dentro de uma região interna da camada 8 mais interna, elementos de condução 17 adicionais são providos. Gás de processo aquecido flui para fora pela saída de câmara 5b da segunda câmara de reação 7 a partir do queimador 1.

[0049] A Fig. 4 mostra um diagrama em bloco de um sistema de células de combustível 100 com um queimador 1. O sistema de células de combustível 1 compreende, adicionalmente, um evaporador 140, um reformador 150, dois trocadores de calor 150, 170 e uma pilha de células de combustível 110 com uma seção de ânodo 120 e uma seção de cátodo

130. O sistema de células de combustível 100 é operado com uma mistura líquida de água-combustível, a qual é fornecida por meio de uma tubulação de fornecimento de ânodo 20 para a seção de ânodo passando pelo evaporador 140 (lá a mistura de água-combustível vira gasosa), o reformador 150 (lá a mistura de água-combustível gasosa é reformada), e o trocador de calor adicional 170. Por meio de uma tubulação de fornecimento de cátodo, ar é fornecido à seção de cátodo 130 pelo trocador de calor 160 e o trocador de calor 170 adicional. Essas etapas são executadas quando o sistema de células de combustível 100 está em operação, ou seja, após uma operação de aquecimento.

[0050] Para o aquecimento do sistema de células de combustível 100, o queimador de acordo com a invenção 1 é usado como queimador de partida. O dispositivo de aquecimento elétrico 11 é posto em funcionamento e o primeiro fluido operacional é introduzido na primeira seção de condução de fluido operacional 2. Lá, esse é aquecido, evaporado e reformado parcialmente com o dispositivo de aquecimento 11. Logo após isso, ar é introduzido ou levado através de uma segunda seção de condução de fluido operacional 3 para a entrada de câmara 4a da primeira câmara de reação 6 e a mistura de água-combustível é introduzida lá também e lá são misturados. A mistura é levada radialmente para fora na direção da camada catalítica 18 e lá é queimada de modo catalítico. Como calor é liberado através da queima, o dispositivo de aquecimento elétrico 11 pode, então, ser desativado. Na saída de câmara 5a da primeira câmara de reação 6, uma segunda parte da mistura de água-combustível é fornecida, e essa é levada com a já gasosa mistura de água-combustível-ar para a câmara de reação 7. Lá ocorre, novamente, uma queima catalítica. Um gás de processo que escapa a partir da segunda câmara de reação tem uma temperatura de cerca de 950°C. Esse gás de processo aquece, como mostrado na Fig. 4, na direção de fluxo do reformador 150, o reformador 150, o trocador de calor 160 e o evaporador 140. O ar fluindo para o trocador de calor 160 aquece, por sua vez, a pilha de células de combustível 110. Tão logo todos os elementos compreendem uma temperatura operacional predefinida, a função do queimador 1 como queimador de partida se torna desnecessária, isso quer dizer, nenhum primeiro fluido operacional é, preferencialmente, fornecido por meio da primeira seção de condução de fluido operacional 2.

[0051] Durante a operação do sistema de células de combustível 100, o queimador 1 é usado como pós-combustor. O gás de exaustão de ânodo é misturado a jusante da pilha de células de combustível 110 com o gás de exaustão de cátodo. Esse gás de exaustão de pilha é fornecido ao queimador 1 por meio da segunda seção de condução de fluido operacional e lá é queimado em dois níveis especialmente.

[0052] De acordo com a Fig. 4, uma válvula 180 é provida adicionalmente no sistema de células de combustível 100 Essa válvula é projetada e disposta para resfriar o queimador 1, se necessário, com ar. Isso pode ser necessário, por exemplo, quando uma bateria, a qual é alimentada com energia elétrica disponibilizada pelo sistema de células de combustível 100, está cheia e não pode mais ser alimentada. Então a pilha de células de combustível 110 se desativa de modo automatizado. No entanto, o combustível que sobra é ainda transportado no sistema de células de combustível 110 e não usado na pilha de células de combustível 110, mas sim o combustível vai diretamente através da pilha de células de combustível 110 para o queimador 1. Nesse caso, há o perigo de que a temperatura máxima permitida no queimador seja ultrapassada, por isso o queimador 1 é resfriado com ar a partir da tubulação de fornecimento de cátodo 30 pela abertura da válvula 180.

[0053] O queimador 1 de acordo com a invenção pode, em um sistema de combustível 100 ser usado tanto como queimador de partida como também como pós-combustor. Durante um aquecimento do sistema de células de combustível 100, esse é utilizado como queimador de partida, e durante a operação sistema de células de combustível 100 é utilizado como pós-combustor.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Queimador (1) para um sistema de células de combustível (100), em particular, um sistema SOFC, em que o queimador (1) é projetado e disposto como queimador de partida e/ou pós-combustor, compreendendo uma primeira seção de condução de fluido operacional (2) e uma segunda seção de condução de fluido operacional (3), caracterizado pelo fato de que o queimador (1) compreende duas câmaras de reação (6, 7) dispostas uma após a outra que compreendem, respectivamente, uma entrada de câmara (4a, 4b) e uma saída de câmara (5a, 5b), em que, na direção de fluxo, uma entrada de câmara (4b) de uma segunda câmara de reação (7) segue uma saída de câmara (5a) de uma primeira câmara de reação (6), em que a câmara de reação (6, 7) compreende, respectivamente, um material catalítico.

2. Queimador (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as câmaras de reação (6, 7) são projetadas, respectivamente, de modo rotacionalmente simétrico, pelo menos parcialmente, em que essas compreendem, cada uma, pelo menos duas camadas especialmente cilíndricas (8, 9, 10, 14, 15, 18).

3. Queimador (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a primeira câmara de reação (6) compreende um dispositivo de aquecimento elétrico (11).

4. Queimador (1), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que uma primeira camada cilíndrica radialmente mais exterior (8) da primeira câmara de reação (6) é projetada como um invólucro de evaporação, em que o dispositivo de aquecimento elétrico (11) é disposto para se estender entre o invólucro de evaporação e uma segunda camada cilíndrica (9), e o dispositivo se estende, e, particularmente, pelo menos parcialmente em formato espiral, ao redor da segunda camada cilíndrica (9).

5. Queimador (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a seção de condução de fluido operacional (2) se estende pelo menos parcialmente em formato espiral ao redor da segunda camada cilíndrica (9).

6. Queimador (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a seção de condução de fluido operacional (2) compreende pelo menos duas subseções (2a, 2b), em que uma primeira subseção (2a) é projetada para o fornecimento de uma primeira parte de um primeiro fluido operacional para a entrada de câmara (4a) da primeira câmara de reação (6) e uma segunda subseção (2b) para o fornecimento de uma segunda parte do primeiro fluido operacional para a entrada de câmara (5a) da primeira câmara de reação (6).

7. Queimador (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a segunda seção de condução de fluido operacional (3) é projetada para o fornecimento de um segundo fluido operacional para a entrada de câmara (4a) da primeira câmara de reação, em que uma placa (12) é disposta para o redirecionamento do segundo fluido operacional.

8. Queimador (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a camada cilíndrica radialmente mais interna (10, 14) da câmara de reação (6, 7) é projetada, respectivamente, como cilindro oco perfurado.

9. Queimador (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o material catalítico (18) da pelo menos primeira câmara de reação (6) é projetado como um tecido revestido de modo catalítico (15), em que esse está disposto em formato anelar ao redor da camada cilíndrica radialmente mais interna (10).

10. Queimador (1), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que entre os tecidos revestidos (15) e a segunda camada cilíndrica (9) são dispostos elementos de condução de calor (13).

11. Queimador (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a câmara de reação (7) compreende um cilindro oco perfurado (14) e um tecido revestido de modo catalítico (15), em que o tecido (15) envolve, pelo menos parcialmente, o cilindro oco perfurado (14).

12. Uso de um queimador (1), conforme qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o queimador é usado como queimador de partida ou pós-combustor em um sistema de células de combustível (100), o qual é operado com combustível líquido.

13. Sistema de células de combustível (100), em particular, sistema SOFC com um queimador (1) conforme qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o sistema de células de combustível (100) compreende, adicionalmente, uma pilha de células de combustível (110) com uma seção de ânodo (120) e uma seção de cátodo (130) bem como um evaporador (140) e um reformador (150).

14. Método para operação de um sistema de células de combustível (100) com um queimador (1) conforme qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, em particular, um sistema de células de combustível (100) conforme a reivindicação 13, caraterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas de: - Colocar em funcionamento um dispositivo de aquecimento elétrico (11) e introduzir um primeiro fluido operacional em uma primeira seção de condução de fluido operacional (2), para pelo menos evaporar o primeiro fluido operacional; - Introduzir um primeiro fluido operacional através de uma segunda seção de condução de fluido operacional (3) para uma entrada de câmara (4a) de uma primeira câmara de reação (6).

- Conduzir o primeiro fluido operacional passando pela primeira seção de condução de fluido operacional (2) para a entrada de câmara (4a) da primeira câmara de reação (6); - Misturar o primeiro fluido operacional com o segundo fluido operacional na entrada de câmara (4a) da primeira câmara de reação (6), em que o segundo fluido operacional é redirecionado por meio de uma placa (12); - Queimar, de modo catalítico, a mistura de fluidos operacionais; - Desligar o dispositivo de aquecimento elétrico (11).

15. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que, em uma saída de câmara (5a), uma primeira parte do primeiro fluido operacional é fornecida à primeira câmara de reação (6), em que a segunda parte do primeiro fluido operacional e a mistura de fluido operacional em forma gasosa é conduzida para a segunda câmara de reação (7) e são queimados de modo catalítico na segunda câmara de reação (7).

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o gás surgido do processo a jusante do queimador (1) é utilizado para o aquecimento do reformador e de um evaporador, em que o primeiro fluido operacional é fornecido ao reformador e ao evaporador.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o combustível a jusante do reformador (150) é fornecido à seção de ânodo (120), em que, a jusante da pilha de células de combustível (110), gás de exaustão de ânodo é misturado com gás de exaustão de cátodo e são fornecidos ao queimador (1) passando pela segunda seção de condução de fluido operacional (3).

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o gás de exaustão de ânodo é queimado no queimador (1) em dois níveis com o gás de exaustão de cátodo, em que o fornecimento do primeiro fluido operacional é, preferencialmente, parado por meio da seção de condução de fluido operacional (2).