DE10010402A1 - Brennstoffzelle und Verfahren zur Aufbereitung des Prozeßgases für eine Brennstoffzelle - Google Patents

Brennstoffzelle und Verfahren zur Aufbereitung des Prozeßgases für eine Brennstoffzelle

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Abstract

Beschrieben werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Aufbereitung des Prozeßgases für eine Brennstoffzelle (7), wobei eine Leitung für den Abluftstrom (8) der Kathodenseite (9) der Brennstoffzelle (7) mit der Prozeßgaszuleitung (10, 14) zu mindestens einem Reaktor (1, 4) zur Gasaufbereitung verbunden ist, so daß der Wasser- und/oder Sauerstoffbedarf der Gasaufbereitung ganz oder teilweise aus dem Abluftstrom (8) der Kathodenseite (9) der Brennstoffzelle (7) gedeckt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzelle mit einer mindestens einem Reaktor umfassenden Vorrichtung zur Aufbereitung des Prozeßgases (Brennstoff) für die Brennstoffzelle und ein Verfahren zur Aufbereitung des Prozeßgases für eine Brennstoffzelle.
In einer Brennstoffzelle wird Wasserstoff mit dem Sauerstoff aus der Luft katalytisch verbrannt, wobei Energie in Form von Wärme und elektrischem Strom frei wird. Mit dem Begriff Brennstoffzelle sind im folgenden auch Brennstoffzellenanlagen gemeint, die aus einer Vielzahl elementarer Brennstoffzellen gebildet sind.
Es sind sogenannte PEM-Brennstoffzellen bekannt, bei denen protonenleitende Membranen als Elektrolyt und Platin als Anodenkatalysator vorgesehen sind. PEM- Brennstoffzellen werden im Vergleich zu sogenannten SOFC-Brennstoffzellen bei geringen Temperaturen von etwa 100°C betrieben.
Mehrere Brennstoffzellen werden in der Regel zur Erzielung großer Leistungen seriell miteinander zu einem sogenannten Brennstoffzellenstapel verbunden. Das verbindende Element zweier Brennstoffzellen ist unter der Bezeichnung Interkonnektor oder aber bipolare Platte bekannt.
Die für den Betrieb der Brennstoffzelle als Oxidationsmittel benötigte Luft wird aus der Umgebung angesaugt, der als Brennstoff benötigte Wasserstoff muß hergestellt werden.
Wasserstoff kann aus Kohlenwasserstoffen zum einen durch das Verfahren der partiellen Oxidation (POX) hergestellt werden, wobei der Reaktion Sauerstoff zugeführt werden muß. Alternativ kann Wasserstoff auch durch Dampfreformierung aus anderen Brennstoffen wie Methanol oder Methan gewonnen werden. Bei den Reformierungsreaktionen entsteht neben Wasserstoff und Kohlendioxid auch Kohlenmonoxid (CO) in Konzentrationen von etwa 0,5 bis 2 Vol.-%.
Anodenkatalysatoren wie Platin werden schon bei geringsten Kohlenmonoxidkonzentrationen "vergiftet", d. h. es treten schon bei Kohlenmonoxidkonzentrationen im Wasserstoff oberhalb von etwa 10 ppm hohe Spannungs- und Leistungsverluste auf. Dieses Kohlenmonoxid muß auf Brennstoffzellen-verträgliche Werte gesenkt werden.
Der Leistungsverlust einer Membranbrennstoffzelle bei CO-Anteilen zwischen 10 ppm und 250 ppm beträgt beispielsweise, je nach Anodenkatalysator und abhängig von der Belastung, zwischen 20 und 90%.
Weiterhin ist die Reinheit des Gases, das durch die Brennstoffzelle geleitet wird, maßgeblich für die Haltbarkeit und Lebensdauer der Brennstoffzelle. Da die Brennstoffzelle nur sehr geringe Konzentrationen an CO verträgt, muß auf die CO- Reinigung des Prozeßgases sehr viel Wert gelegt werden.
Es ist bekannt, zur Lösung des Problems im Anschluß an die Reformierung des Brenngases die CO-Konzentration im Wasserstoff mittels nachgeschalteter Reinigungsstufen zu verringern. So wird in der US 5,702,838 eine Brennstoffzelle mit einem Katalysator zur Entfernung von CO beschrieben.
Es ist ferner bekannt, zur Lösung des Problems CO-resistente Anodenkatalysatoren zu entwickeln und einzusetzen. Zu diesem Zweck wurden Platin-Ruthenium-Legierungen als Katalysator verwendet.
Allerdings tritt auch bei diesen verbesserten Katalysatoren noch ein deutlicher Spannungsverlust aufgrund von im Wasserstoff auftretendem CO auf. Ferner sind die Legierungen teuer und müssen aufwendig verarbeitet werden.
Aus den Druckschriften DE 44 08 962 A1 sowie WO 94/09523 A1 geht hervor, daß CO aus dem Brenngas durch Carbonisieren bzw. durch Umsetzung mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasgemischen im isothermischen Reaktor aus dem Brennstoff entfernbar ist.
Es ist also bekannt, zur Lösung des Problems geringe Mengen Sauerstoff oder Luft zum Wasserstoffgas hinzuzugeben. Vergiftungseffekte aufgrund von CO lassen sich so eliminieren. Bei Zusatz von etwa 1% Sauerstoff zum Wasserstoff wurden die gleichen Leistungsdaten (Strom-Spannungs-Kurven) wie bei reinem, CO-freiem Wasserstoff erreicht.
Ein mögliches Verfahren zur Reinigung des Prozeßgases besteht in einer zweistufigen Behandlung, bei der das Prozeßgas zunächst in einer oder mehrerer Vorstufen, den sogenannten Shiftstufen (HTS Hochtemperatur-Shiftstufe und/oder TTS Tieftemperatur-Shiftstufe), durch eine homogene Wassergasreaktion vorgereinigt wird.
In einer nachfolgenden Stufe, der sogenannten präferentiellen Oxidation (PROX) wird das Prozeßgas durch die Zufuhr von Sauerstoff feingereinigt, indem das Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid oxidiert wird. Das so feingereinigte Prozeßgas wird der Anode der Brennstoffzelle zugeführt.
Wird der Wasserstoff durch dieses Verfahren feingereinigt, wird dafür Sauerstoff und Wasserdampf benötigt. Der Sauerstoff wird für die präferentielle Oxidation (PROX) benötigt, der Wasserdampf, bzw. das Wasser, für die homogene Wassergasreaktion in der Shiftstufe/den Shiftstufen.
Aus der DE 195 31 852 C1 ist eine Brennstoffzelle mit einem Entwässerungssystem bekannt, bei der das Produktwasser aus der Brennstoffzelle über einen Wasserabscheider entsorgt wird. Weiterhin ist eine externe Befeuchtung der Membran der Brennstoffzelle entbehrlich. Eine Verwendung des Produktwassers zur Reinigung des Produktgases wird dort jedoch nicht erwähnt.
Aus der DE 196 46 354 C1 ist eine Brennstoffzelle bekannt, die eine Brennstoffversorgungsleitung für die Brennstoffzelle sowie einen Elektrolyseur zur Einspeisung von Sauerstoff in die Brennstoffversorgungsleitung aufweist. Der eingespeiste Sauerstoff ist frei von Stickstoff, so daß die mit Stickstoff verbundenen Inertgasprobleme nicht mehr auftreten. Dort wird weiterhin vorgeschlagen, das Produktwasser der Brennstoffzelle für die Elektrolyse zur Herstellung des Sauerstoffs zu verwenden. Eine andere Verwendung des Produktwassers wird nicht erwähnt.
Ein Nachteil der oben genannten Vorrichtungen und Verfahren zur Prozeßgasreinigung und Produktwasserentsorgung für eine Brennstoffzelle ist in der Notwendigkeit zusätzlicher Komponenten zu sehen, zum Beispiel zur Wasserabscheidung. Diese zusätzlichen Bauelemente verteuern und verkomplizieren die Brennstoffzelle.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Reinigung des Prozeßgases für eine Brennstoffzelle zur Verfügung zu stellen, welche die oben erwähnten Nachteile des Standes der Technik überwinden.
Die Aufgabe wird durch eine Brennstoffzelle und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den rückbezogenen Unteransprüchen.
Ausgehend von einer Brennstoffzelle mit einer mindestens einen Reaktor umfassenden Vorrichtung zur Aufbereitung des Prozeßgases für die Brennstoffzelle wird die Aufgabe gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß eine Abluftleitung aus der Kathodenseite der Brennstoffzelle mit einer Zuleitung des Prozeßgases zu dem mindestens einen Reaktor verbunden ist. Hierdurch kann der Wasser- und/oder Sauerstoffbedarf der Gasaufbereitung ganz oder teilweise aus dem Abluftstrom der Kathodenseite der Brennstoffzelle zur Verfügung gestellt werden.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Brennstoffzelle, deren Vorrichtung zur Prozeßgasaufbereitung mit einem ersten Reaktor zur Erzeugung des Prozeßgases aus Kohlenwasserstoffen mittels Partieller Oxidation (POX), einer ersten Reinigungskammer zur Reinigung des Prozeßgases mittels einer Hochtemperatur- Shiftstufe (HTS) und/oder einer zweiten Reinigungskammer zur Reinigung des Prozeßgases mittels einer Tieftemperatur-Shiftstufe (TTS) und/oder einem zweiten Reaktor zur Feinreinigung des Prozeßgases mittels Selektiver Oxidation (PROX) ausgestattet ist. Dabei ist die Abluftleitung der Kathodenseite der Brennstoffzelle mit mindestens einer der Prozeßgaszuleitungen zu den vorgenannten Aufbereitungsstufen verbunden.
Besonders bevorzugt ist eine Brennstoffzelle, bei der die Abluftleitung der Brennstoffzelle mit den jeweiligen Prozeßgaszuleitungen zu dem ersten Reaktor für die Partielle Oxidation (POX) und zu dem zweiten Reaktor für die Selektive Oxidation (PROX) verbunden ist. Dabei kann der jeweilige Anteil des Abluftstroms nach den Erfordernissen der jeweiligen Reaktion gewählt werden. Dies bedeutet, daß beispielsweise nur ein Teil der Abluft in den PROX-Reaktor und der Rest der Abluft der Brennstoffzelle in den POX-Reaktor geführt wird.
Es kann auch vorgesehen sein, daß die Vorrichtung zur Prozeßgasaufbereitung nur eine Zuführung des Abluftstromes der Brennstoffzelle vor der Selektiven Oxidation (PROX) aufweist.
Weiterhin kann die erfindungsgemäße Brennstoffzelle mit einer Vorrichtung zur Messung des O2-Gehaltes im Abluftstrom der Kathode versehen sein, um so den O2- Verbrauch an der Kathodenseite der Brennstoffzelle zu messen.
Mit besonderem Vorteil wird die erfindungsgemäße Brennstoffzeile als elektrische Batterie in einem Fahrzeug, insbesondere als Antriebsbatterie in einem Elektrofahrzeug verwendet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gemäß dem zweiten Aspekt gelöst durch ein Verfahren zur Aufbereitung des Prozeßgases für eine Brennstoffzelle mit zumindest teilweiser Deckung des Wasser- und/oder Sauerstoffbedarfs der Gasaufbereitung aus dem Abluftstrom der Kathode der Brennstoffzelle, indem zumindest ein Teil des Abluftstromes dem aufzubereitenden Prozeßgas zudosiert wird.
Bevorzugt ist ein Verfahren, beim dem das Prozeßgas eine oder mehrere der nachfolgenden Aufbereitungsstufen durchläuft: Es kann in einem ersten Reaktor mittels Partieller Oxidation (POX) aus Kohlenwasserstoffen erzeugt, anschließend in einer ersten Reinigungskammer mittels einer Hochtemperatur-Shiftstufe (HTS) vorgereinigt, dann in einer zweiten Reinigungskammer mittels einer Tieftemperatur-Shiftstufe (TTS) weiter gereinigt und schließlich in einem zweiten und/oder dritten und/oder weiteren Reaktor mittels selektiver Oxidation (PROX) feingereinigt werden, wobei der Abluftstrom der Kathodenseite der Brennstoffzelle vor mindestens einer der vorgenannten Aufbereitungsstufen dem Prozeßgas zudosiert wird.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem die Zudosierung des Abluftstromes der Brennstoffzelle in mindestens zwei Teilmengen unmittelbar vor mindestens zwei Aufbereitungsstufen, insbesondere vor der Partiellen Oxidation (POX) und vor der und/oder den Stufen der Selektiven Oxidation (PROX) erfolgt.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, den von der Brennstoffzelle erzeugten elektrischen Strom und den O2-Gehalt des Abluftstroms der Kathode zu messen und unter Berücksichtigung der ermittelten Werte der Kathodenseite genau soviel O2 zuzuführen, wie insgesamt für die vorgeschaltete(n) Aufbereitungsstufe(n) des Prozeßgases und den Betrieb der Brennstoffzelle benötigt wird. Aus der Höhe des elektrischen Stroms ergibt sich die aktuell benötigte Menge an aufbereitetem Prozeßgas. Die Aufbereitung des Prozeßgases wiederum erfordert eine bestimmte Mindestmenge an Sauerstoff. Daraus wiederum kann entsprechend dem Sauerstoffgehalt der Kathodenabluft die benötigte Sauerstoffzufuhrmenge zur Kathode bestimmt werden.
Dabei ist ein Verfahren bevorzugt, bei dem der Sauerstoffbedarf der Kathodenseite der Brennstoffzelle durch Luftzufuhr gedeckt wird.
Weiterhin empfiehlt es sich, auch die Befeuchtung der Membran der Brennstoffzelle mit Hilfe ihres Abluftstromes vorzunehmen.
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe der Erfindung beruht somit auf dem Konzept der Deckung der Luft- und Wasserversorgung der Brennstoffzelle aus dem Abluftstrom der Brennstoffzelle.
Die Brennstoffzelle besteht aus zwei Elektrodenräumen. Der Anodenraum wird von Wasserstoff durchströmt, wobei sich unter Abgabe von Elektronen Wasserstoffionen bilden. Im Kathodenraum, welcher von Luft durchströmt wird, reagieren die Wasserstoffionen mit Sauerstoff unter Bildung von Wasser. Dies bedeutet, daß der Abluftstrom der Kathodenseite stets Wasser enthält.
Da für die Reaktion in der Brennstoffzelle Luft und damit auch Sauerstoff im Überschuß zugeführt werden muß, bedeutet dies, daß die Abluft der Kathode immer Sauerstoff enthält.
Bei der vorliegenden Erfindung wird nun die Luft vorzugsweise in solchen Mengen zudosiert, daß die Abluft der Brennstoffzelle genau so viel Sauerstoff enthält, wie für die Partielle Oxidation und die Selektive Oxidation benötigt wird. So kann der Abgasstrom der Kathode direkt zur Sauerstoffversorgung für die Partielle Oxidation dienen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nur ein Teil des Gasstroms der Kathodenabluft vor der Partiellen Oxidation und ein anderer Teil vor der Selektiven Oxidation zudosiert. Der in der Kathodenabluft enthaltene Sauerstoff versorgt die Partielle Oxidation, während der enthaltene Wasserdampf die nachfolgende homogene Wassergasreaktion versorgt.
Erfindungsgemäß konnte gefunden werden, daß der Wasserbedarf in den Shiftstufen regelmäßig durch den Wassergehalt im zugeführten Kathodenabluftstrom gedeckt werden kann. Das überschüssige und nicht verbrauchte Wasser wandert durch die Shiftstufe und die Selektive Oxidation und wird für die Befeuchtung der Membran auf der Anodenseite verwendet.
Ein entscheidender Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Vereinfachung der benötigten Technik für eine Brennstoffzelle.
So müssen gemäß der vorliegenden Erfindung die Membranen der Brennstoffzelle nicht aufwendig befeuchtet werden, und es muß keine aufwendige Kondensation zur Wassergewinnung durch Kühlung des Kathodenabgasstroms durchgeführt werden. Der durch die Kathodenzuluft zugeführte Stickstoff und überschüssiges Wasser verlassen auf der Anodenseite die Brennstoffzelle als Abgas und werden somit aus dem Kreislauf ausgeschleust.
Dies führt dazu, daß dieses System im Vergleich zu bisher bekannten Brennstoffzellen sehr einfach aufgebaut werden kann. Es fallen sehr viele Komponenten und Apparate weg, die herkömmliche Systeme sehr kompliziert und teuer machen.
Es konnte erfindungsgemäß gezeigt werden, daß der Wasserstoffverbrauch und der Sauerstoffbedarf in der Brennstoffzelle durch den Strom, den die Brennstoffzelle liefert, berechnet werden kann.
Zum stöchiometrischen Sauerstoffbedarf der eigentlichen Brennstoffzelle, d. h. dem theoretisch exakten Verbrauch muß ein Überschuß hinzugerechnet werden, der für die anschließende Reaktion in der Partiellen Oxidation oder den Reinigungsstufen der Hoch- und Tieftemperatur-Shiftstufe bzw. Selektiven Oxidation benötigt wird.
Der Überschuß ist nicht konstant und hängt von den Betriebsbedingungen ab.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung und Feinreinigung des Brennstoffgases für eine Brennstoffzelle mit den Schritten Partielle Oxidation (POX), Hochtemperatur-Shift (HTS), Tieftemperatur-Shift (TTS) und Selektive Oxidation (PROX).
In einem ersten Reaktor 1 für eine Partielle Oxidation wird der über eine Leitung 10 zugeführte Brennstoff (z. B. Methanol) mit dem Sauerstoff aus der durch eine Abluftleitung 8 zugeführten Kathodenabluft der Brennstoffzelle 7 partiell oxidiert. Das Prozeßgas wird anschließend über die Zuleitungen 12, 13 den Shiftstufen 2, 3 zugeführt. Der Wasseranteil aus dem Abluftstrom der Brennstoffzelle 7 wird zu einem Teil in der Hochtemperatur-Shiftstufe 2 und in der Tieftemperatur-Shiftstufe 3 verbraucht. Das überschüssige Wasser (Wasserdampf) steht für die Befeuchtung der Membran auf der Anodenseite 5 der Brennstoffzelle 7 zur Verfügung. Aus der Tieftemperatur-Shiftstufe 3 gelangt das Prozeßgas über eine Zuleitung 14 zu einem Reaktor 4 für eine Selektive Oxidation (PROX). Dort wird weiterer Sauerstoff benötigt, der ebenfalls über die Abluftleitung 8 zudosiert wird. Der nicht verbrauchte Wasserdampf, der in diesem Teil des Kathodenabluftstromes enthalten ist, steht ebenfalls für die Befeuchtung der Membran der Anodenseite 5 der Brennstoffzelle 7 zur Verfügung. Die Anodenseite 5 ist über eine Zuleitung 15 mit dem Reaktor 4 verbunden.
In der Brennstoffzelle 7 reagiert nun der Wasserstoff, der die Selektive Oxidation verlassen hat, unter Verbrauch von Sauerstoff aus der Zuluftleitung 6 und unter Bildung von Wasser auf der Kathodenseite 9 der Brennstoffzelle 7. Die über die Zuluftleitung 6 zugeführte Sauerstoffmenge muß mindestens so groß sein wie der Bedarf in der Brennstoffzelle 7 und in der Partiellen und in der Selektiven Oxidation 1 bzw. 4. Der in der Brennstoffzelle 7 nicht verbrauchte Sauerstoff verläßt mit dem entstanden Wasser die Brennstoffzelle 7 und wird vor den Reaktoren der Selektiven Oxidation 4 und der Partiellen Oxidation 1 dem Prozeßgas zudosiert. Der Sauerstoff ist nach der selektiven Oxidation vollständig verbraucht. Der durch die Luft zugeführte Stickstoff, überschüssiges Wasser und sonstiges Restgas (insbesondere CO2) verlassen auf der Anodenseite 5 die Brennstoffzelle 7 als Abgas.
In weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Reaktoren 1, 2, 3 und 4 auch in anderer geeigneter Weise angeordnet sein. Derartige Anordnungen sind dem Fachmann bekannt. So kann insbesondere die Selektive Oxidation einstufig oder zweistufig betrieben werden. Dabei können ein, zwei oder mehrere Reaktoren zur Anwendung kommen.
Bezugszeichenliste
1
erster Reaktor (POX)
2
erste Shiftstufe (HTS)
3
zweite Shiftstufe (TTS)
4
zweiter Reaktor (PROX)
5
Anodenseite der Brennstoffzelle
6
Zuluftleitung zur Kathodenseite der Brennstoffzelle
7
Brennstoffzelle
8
Abluftleitung aus der Kathodenseite der Brennstoffzelle
9
Kathodenseite der Brennstoffzelle
10
Brennstoff-Zuleitung
11
Anodenabluftleitung
12
Zuleitung zur ersten Shiftstufe
13
Zuleitung zur zweiten Shiftstufe
14
Zuleitung zum zweiten Reaktor
15
Zuleitung zur Anodenseite der Brennstoffzelle

Claims (15)

1. Brennstoffzelle mit einer mindestens einen Reaktor (1-4) umfassenden Vorrichtung zur Aufbereitung des Prozeßgases für die Brennstoffzelle (7), dadurch gekennzeichnet, daß eine Abluftleitung (8) aus der Kathodenseite (9) der Brennstoffzelle (7) mit einer Zuleitung (10, 14) des Prozeßgases zu dem mindestens einen Reaktor (1, 4) wobei der Wasser- und/oder Sauerstoffbedarf der Gasaufbereitung mindestens teilweise aus dem Abluftstrom der Kathodenseite (9) der Brennstoffzelle (7) gedeckt ist.
2. Brennstoffzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen ersten Reaktor (1) zur Erzeugung des Prozeßgases mittels Partieller Oxidation (POX) umfaßt.
3. Brennstoffzelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Reaktor (1) eine erste Reinigungskammer (2) zur Reinigung des Prozeßgases mittels einer Hochtemperatur-Shiftstufe (HTS) nachgeschaltet ist.
4. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Reaktor (1) eine zweite Reinigungskammer (3) zur Reinigung des Prozeßgases mittels einer Tieftemperatur-Shiftstufe (TTS) nachgeschaltet ist.
5. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Reaktor (1) ein zweiter Reaktor (4) zur Feinreinigung des Prozeßgases mittels Selektiver Oxidation (PROX), nachgeschaltet ist.
6. Brennstoffzelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluftleitung (8) der Brennstoffzelle (7) mit den Zuleitungen (10 und 14) des ersten Reaktors (1) und des zweiten Reaktors (4) verbunden ist.
7. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Messung des O2-Gehaltes in der Abluftleitung (8) aus der Kathodenseite (9) der Brennstoffzelle (7) vorgesehen ist.
8. Verwendung einer Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7 als elektrische Batterie in einem Fahrzeug, insbesondere einem Elektrofahrzeug.
9. Verfahren zur Aufbereitung des Prozeßgases für eine Brennstoffzelle mit Deckung des Wasser- und/oder Sauerstoffbedarfs der Gasaufbereitung zumindest teilweise aus dem Abluftstrom der Kathodenseite (9) der Brennstoffzelle (7) durch Zudosierung zumindest eines Teils des Abluftstroms zu dem aufzubereitenden Prozeßgas.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Prozeßgas mindestens eine der folgenden Aufbereitungsstufen durchläuft:
  • - einen ersten Reaktor (1) für eine Partielle Oxidation (POX),
  • - eine erste Reinigungskammer (2) zur Vorreinigung des Prozeßgases mittels einer Hochtemperatur-Shiftstufe (HTS),
  • - eine zweite Reinigungskammer (3) zur Reinigung des Prozeßgases mittels einer Tieftemperatur-Shiftstufe (TTS)
  • - und einen zweiten Reaktor (4) zur Feinreinigung des Prozeßgases mittels Selektiver Oxidation (PROX).
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Teil des Abluftstromes der Kathodenseite (9) der Brennstoffzelle (7) unmittelbar vor mindestens zwei der Aufbereitungsstufen dem Prozeßgas zudosiert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zudosierung eines Teils des Abluftstromes der Kathodenseite (9) der Brennstoffzelle (7) unmittelbar vor dem ersten Reaktor (1) und eines weiteren Teils des Abluftstromes unmittelbar vor dem zweiten Reaktor (2) erfolgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man den von der Brennstoffzelle (7) erzeugten elektrischen Strom und den O2-Gehalt des Abluftstroms (8) der Kathode (9) mißt und unter Berücksichtigung der ermittelten Werte der Kathodenseite (9) der Brennstoffzelle (7) genau soviel O2 zuführt, wie man insgesamt für die vorgeschaltete(n) Aufbereitungsstufe(n) des Prozeßgases und den Betrieb der Brennstoffzelle (7) benötigt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffbedarf der Kathodenseite (9) der Brennstoffzelle (7) durch Luftzufuhr gedeckt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Befeuchtung der Membran der Brennstoffzelle (7) mittels ihres Abluftstromes (8) erfolgt.
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