DE102006032471A1 - Brennstoffzellensystem mit Reformer und Nachbrenner - Google Patents

Brennstoffzellensystem mit Reformer und Nachbrenner Download PDF

Info

Publication number
DE102006032471A1
DE102006032471A1 DE102006032471A DE102006032471A DE102006032471A1 DE 102006032471 A1 DE102006032471 A1 DE 102006032471A1 DE 102006032471 A DE102006032471 A DE 102006032471A DE 102006032471 A DE102006032471 A DE 102006032471A DE 102006032471 A1 DE102006032471 A1 DE 102006032471A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel
reformer
afterburner
cell system
supplied
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102006032471A
Other languages
English (en)
Inventor
Matthias Boltze
Michael Rozumek
Stefan Käding
Manfred Pfalzgraf
Andreas Engl
Beate Bleeker
Michael Süßl
Markus Bedenbecker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Enerday GmbH
Original Assignee
Webasto SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Webasto SE filed Critical Webasto SE
Priority to DE102006032471A priority Critical patent/DE102006032471A1/de
Priority to US12/305,814 priority patent/US20100212991A1/en
Priority to EP07764399A priority patent/EP2041821A1/de
Priority to EA200970027A priority patent/EA200970027A1/ru
Priority to JP2009518714A priority patent/JP2009543305A/ja
Priority to AU2007272142A priority patent/AU2007272142A1/en
Priority to KR1020097000653A priority patent/KR20090028628A/ko
Priority to PCT/DE2007/001101 priority patent/WO2008006334A1/de
Priority to CNA2007800265960A priority patent/CN101490886A/zh
Priority to BRPI0714215-3A priority patent/BRPI0714215A2/pt
Priority to CA002657457A priority patent/CA2657457A1/en
Publication of DE102006032471A1 publication Critical patent/DE102006032471A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem (10), umfassend einen Reformer (12) mit einer Oxidationszone (48), welcher bevorrateter Brennstoff mittels einer Brennstoffzuführeinrichtung (50) zur Umsetzung mit Oxidationsmittel zuführbar ist; und einen Nachbrenner (36) mit einer Oxidationszone (60), welcher bevorrateter Brennstoff mittels einer Brennstoffzuführeinrichtung (62) zur Umsetzung mit Oxidationsmittel zuführbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Brennstoffzuführeinrichtung (50) des Reformers (12) und die Brennstoffzuführeinrichtung (62) des Nachbrenners (36) dazu ausgelegt sind, Brennstoff derart zuzuführen, dass sich der von der Brennstoffzuführeinrichtung (50) des Reformers zugeführte Brennstoff von dem von der Brennstoffzuführeinrichtung (62) des Nachbrenners (36) zugeführten Brennstoff hinsichtlich Brennstoffsorte und/oder Aggregatzustand und/oder Zuführtemperatur unterscheidet. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit solch einem Brennstoffzellensystem und ein Verfahren zum Betreiben solch eines Brennstoffzellensystems.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem, umfassend einen Reformer mit einer Oxidationszone, welcher bevorrateter Brennstoff mittels einer Brennstoffzuführeinrichtung zur Umsetzung mit Oxidationsmittel zuführbar ist; und einen Nachbrenner mit einer Oxidationszone, welcher bevorrateter Brennstoff mittels einer Brennstoffzuführeinrichtung zur Umsetzung mit Oxidationsmittel zuführbar ist.
  • Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit solch einem Brennstoffzellensystem.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems, umfassend die Schritte: Zuführen von in einem Brennstofftank befindlichem Brennstoff zu einer Oxidationszone eines Reformers, in welcher der Brennstoff mit Oxidationsmittel umsetzbar ist; und Zuführen von in einem Brennstofftank befindlichem Brennstoff zu einer Oxidationszone eines Nachbrenners, in welcher der Brennstoff mit Oxidationsmittel umsetzbar ist.
  • Brennstoffzellensysteme dienen der Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie. Das zentrale Element bei derartigen Systemen ist eine Brennstoffzelle, bei der durch die kontrollierte Umsetzung von Wasserstoff und Sauerstoff elektrische Energie freigesetzt wird. Brennstoffzellensysteme müssen in der Lage sein, in der Praxis übliche Brennstoffe zu verarbeiten. Da in einer Brennstoffzelle Wasserstoff und Sauerstoff umgesetzt werden, muss der verwendete Brennstoff so aufbereitet werden, dass das der Anode der Brennstoffzelle zugeführte Gas einen möglichst hohen Anteil an Wasserstoff besitzt – dies ist Aufgabe des Reformers. Zu diesem Zweck werden einem Reformer Brennstoff und Oxidationsmittel, vorzugsweise Luft, zugeführt. In dem Reformer erfolgt dann eine Umsetzung des Brennstoffs mit dem Oxidationsmittel. Ein Reformer des Standes der Technik ist aus der DE 103 59 205 A1 bekannt. Um einerseits Verbrennungsabgase des Brennstoffzellensystems möglichst schadstofffrei an die Umwelt abzugeben und andererseits eine Wärmequelle zum Vorwärmen verschiedener Komponenten und Medienzuführungen des Brennstoffzellensystems zur Verfügung zu stellen, ist ein Nachbrenner im Brennstoffzellensystem vorgesehen. Ein Nachbrenner des Standes der Technik ist aus der DE 10 2004 049 903 A1 bekannt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es das gattungsgemäße Brennstoffzellensystem, das gattungsgemäße Kraftfahrzeug und das gattungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems derart weiterzubilden, dass ein optimierter Betrieb des Brennstoffzellensystems erreicht werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass die Brennstoffzuführeinrichtung des Reformers und die Brennstoffzuführeinrichtung des Nachbrenners dazu ausgelegt sind, Brennstoff derart zuzuführen, dass sich der von der Brennstoffzuführeinrichtung des Reformers zugeführte Brennstoff von dem von der Brennstoffzuführeinrichtung des Nachbrenners zugeführten Brennstoff hinsichtlich Brennstoffsorte und/oder Aggregatszustand und/oder Zuführtemperatur unterscheidet. Dies hat den Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, dass diese Parameter so ausgewählt und angepasst werden können, dass sich optimale Ausgangsbedingungen für die jeweilige Verdampfung in der entsprechenden Oxidationszone des Reformers bzw. des Nachbrenners ergeben. Dies hat den weiteren Vorteil, dass der Arbeitsbereich, des Brennstoffzellensystems verbreitert wird, weil der Reformer und der Nachbrenner in verbesserter Weise und angepasst auf die jeweilige konstruktive Ausgestaltung betrieben werden können. Dies ist vor allem dann von besonderem Vorteil, wenn man ein Brennstoffzellensystem so betreiben möchte, dass eine zusätzliche thermische Leistung im Nachbrenner, z.B. für Heizzwecke, unabhängig von der Stromerzeugung zur Verfügung gestellt wird. Durch Betrieb des Nachbrenners mit Brennstoff, welcher sich zum Brennstoff des Reformers hinsichtlich Brennstoffsorte und/oder Aggregatszustand und/oder Zuführtemperatur unterscheidet, kann eine besonders hohe thermische Leistung erzeugt werden ohne denselben Effekt im Reformer zu erzeugen. Der Reformer könnte dabei nur in Minimalbetrieb arbeiteten oder sogar abgeschaltet sein. Im stationären Betrieb kann die Verbrennung in der Oxidationszone des Nachbrenners so betrieben werden, dass möglichst viel thermische Leistung erzeugt wird, ohne dass dies einen Einfluss auf die anderen Komponenten im Brennstoffzellensystem hat.
  • Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem kann in vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet sein, dass die Brennstoffzuführeinrichtung des Reformers dazu ausgelegt ist, mit einem ersten Brennstofftank verbunden zu werden, und die Brennstoffzuführeinrichtung des Nachbrenners dazu ausgelegt ist, mit einem separaten zweiten Brennstofftank verbunden zu werden. Aufgrund der verschiedenen Verdampfungstemperaturen, -enthalpien und -geschwindigkeiten von verschiedenen Brennstoffsorten kann durch die Versorgung der Oxidationszone des Reformers und der Oxidationszone des Nachbrenners mit unterschiedlichen Brennstoffsorten die Brennstoffsorte so ausgewählt werden, dass in der jeweiligen Zone die Verdampfung und die damit verbundene Umsetzung optimal abläuft.
  • Des Weiteren stellt die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit solch einem Brennstoffzellensystem bereit, das die vorstehend beschriebenen Vorteile in übertragener Weise liefert.
  • Das gattungsgemäße Verfahren kann in vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet sein, dass sich der der Oxidationszone des Reformers zugeführte Brennstoff von dem der Oxidationszone des Nachbrenners zugeführten Brennstoff hinsichtlich Brennstoffsorte und/oder Aggregatszustand und/oder Zuführtemperatur unterscheidet. Auch im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens hat dies hat den Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, dass diese Parameter so ausgewählt und angepasst werden können, dass sich optimale Ausgangsbedingungen für die jeweilige Verdampfung in der entsprechenden Oxidationszone des Reformers bzw. des Nachbrenners ergeben. Dies hat auch den weiteren Vorteil, dass der Arbeitsbereich, des Brennstoffzellensystems verbreitert wird, weil der Reformer und der Nachbrenner in verbesserter Weise und angepasst auf die jeweilige konstruktive Ausgestaltung betrieben werden können. Dies ist vor allem dann von besonderem Vorteil, wenn man ein Brennstoffzellensystem so betreiben möchte, dass eine zusätzliche thermische Leistung im Nachbrenner, z.B. für Heizzwecke, unabhängig von der Stromerzeugung zur Verfügung gestellt wird. Durch Betrieb des Nachbrenners mit Brennstoff, welcher sich zum Brennstoff des Reformers hinsichtlich Brennstoffsorte und/oder Aggregatszustand und/oder Zuführtemperatur unterscheidet, kann eine besonders hohe thermische Leistung erzeugt werden ohne denselben Effekt im Reformer zu erzeugen. Der Reformer könnte dabei nur in Minimalbetrieb arbeiteten oder sogar abgeschaltet sein. Im stationären Betrieb kann die Verbren nung in der Oxidationszone des Nachbrenners so betrieben werden, dass möglichst viel thermische Leistung erzeugt wird, ohne dass dies einen Einfluss auf die anderen Komponenten im Brennstoffzellensystem hat.
  • Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Verfahren so weitergebildet sein, dass der der Oxidationszone des Reformers zugeführte Brennstoff aus einem ersten Brennstofftank und der der Oxidationszone des Nachbrenners zugeführte Brennstoff aus einem separaten zweiten Brennstofftank zugeführt wird. Aufgrund der verschiedenen Verdampfungstemperaturen, -enthalpien und -geschwindigkeiten von verschiedenen Brennstoffsorten kann durch die Versorgung der Oxidationszone des Reformers und der Oxidationszone des Nachbrenners mit unterschiedlichen Brennstoffsorten die Brennstoffsorte so ausgewählt werden, dass in der jeweiligen Zone die Verdampfung und die damit verbundene Umsetzung optimal abläuft.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beispielhaft erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 2 eine schematische Darstellung eines Reformers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 3 eine schematische Darstellung eines Nachbrenners gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; und
  • 4 eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das in einem Kraftfahrzeug installierte Brennstoffzellensystem 10 umfasst einen Reformer 12, dem über einen ersten Brennstoffstrang 14 aus einem ersten Brennstofftank 16 Brennstoff zugeführt wird. Ferner wird dem Reformer 12 an einer weiteren Zuführstelle mittels eines zweiten Brennstoffstrangs 18 aus dem ersten Brennstofftank 16 Brennstoff zugeführt. Weiterhin wird dem Reformer 12 über einen ersten Oxidationsmittelstrang 22 Oxidationsmittel, beispielsweise Luft, zugeführt. Das von dem Reformer 12 erzeugte Reformat wird über einen Reformatstrang 24 einem Brennstoffzellenstapel 26 zugeführt. Bei dem Reformat handelt es sich um ein wasserstoffhaltiges Gas, das in dem Brennstoffzellenstapel 26 mit Hilfe von über einen Kathodenzuluftstrang 28 geförderter Kathodenzuluft unter Erzeugung von Strom und Wärme umgesetzt wird. Der erzeugte Strom ist über elektrische Anschlüsse 30 abgreifbar. Im dargestellten Fall wird das Anodenabgas über einen Anodenabgasstrang 32 einer Mischeinheit 34 eines Nachbrenners 36 zugeführt. Dem Nachbrenner 36 ist über einen dritten Brennstoffstrang 38 Brennstoff aus einem zweiten Brennstofftank 20 zuführbar. Als Brennstoffsorten für den ersten und zweiten Brennstofftank 16, 20 kommen Diesel, Benzin, Biogas, Erdgas und wei tere aus dem Stand der Technik bekannte Brennstoffsorten in Frage. Im Rahmen des ersten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich dabei die Brennstoffsorte im ersten Brennstofftank 16 von der Brennstoffsorte im zweiten Brennstofftank 20. Ferner ist dem Nachbrenner 36 über einen zweiten Oxidationsmittelstrang 40 Oxidationsmittel zuführbar. In dem Nachbrenner 36 erfolgt eine Umsetzung des abgereicherten Anodenabgases mit dem geförderten Brennstoff und Oxidationsmittel zu einem Verbrennungsabgas, welches in einer Mischeinheit 42 mit Kathodenabluft vermischt wird, die über einen Kathodenabluftstrang 44 von dem Brennstoffzellenstapel 26 zu der Mischeinheit 42 gefördert wird. Das Verbrennungsabgas, welches nahezu keine Schadstoffe enthält, durchströmt einen Wärmetauscher 46 zum Vorwärmen der Kathodenzuluft und verläßt schließlich das Brennstoffzellensystem 10.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung des Reformers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Der Reformer 12 umfasst eine Oxidationszone 48, welcher mit einer primären Brennstoffzuführeinrichtung 50 Brennstoff zuführbar ist. Die Brennstoffzuführeinrichtung 50 ist mit dem ersten Brennstoffstrang 14 verbunden, so dass der primären Brennstoffzuführeinrichtung 50 die Brennstoffsorte zugeführt wird, welche im ersten Brennstofftank 16 bevorratet ist. Ferner ist eine mit dem ersten Oxidationsmittelstrang 22 verbundene Oxidationsmittelzuführeinrichtung 52 vorgesehen, mittels der Oxidationsmittel der Oxidationszone 48 zuführbar ist. Innerhalb der Oxidationszone 48 findet eine Umsetzung von Brennstoff und Oxidationsmittel in einer Verbrennung bzw. exothermen vollständigen Oxidationsreaktion statt. Der dabei entstehende heiße Produktgasstrom tritt dann stromabwärts, d.h. rechts in 2 in eine Mischzone 54 ein. Die einzelnen Zonen des Reformers sind in 2 zeichnerisch durch gestrichelte Linien voneinander getrennt. Die Zonen können durch bauliche Merkmale voneinander getrennt sein oder fließend ineinander übergehen. In der Mischzone 54 wird dem entstandenen Produktgasstrom mittels einer sekundären Brennstoffzuführeinrichtung 56 zusätzlicher Brennstoff beigemischt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die primäre und sekundäre Brennstoffzuführeinrichtung 50, 56 jeweils eine Einspritzdüse und vorzugsweise eine Venturidüse, jedoch kann der Brennstoff auch mittels einer Brennstoffzuführeinrichtung der Verdampfungsbauart, die eine poröse Verdampfungseinheit aufweist, der Oxidationszone 48 bzw. der Mischzone 54 zugeführt werden. Die sekundäre Brennstoffzuführeinrichtung 56 ist mit dem zweiten Brennstoffstrang 18 verbunden, so dass im ersten Brennstofftank 16 bevorrateter Brennstoff, der sekundären Brennstoffzuführeinrichtung 56 zuführbar ist. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Mischzone 54 Oxidationsmittel zugeführt wird. Das mit dem zusätzlichen Brennstoff vermischte Gasgemisch tritt in eine Reformierungszone 58 ein, wo es in einer endothermen Reaktion in ein wasserstoffreiches Gasgemisch umgesetzt wird, vorzugsweise mittels eines dort angeordneten Katalysators. Dieses Reformat, d.h. wasserstoffreiche Gasgemisch, verläßt den Reformer 12 über den Reformatstrang 24 und steht zur weiteren Nutzung für den Brennstoffzellenstapel 26 zur Verfügung.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Nachbrenners gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Der Nachbrenner 36 umfasst eine Oxidationszone 60, welcher mit einer Brennstoffzuführeinrichtung 62 Brennstoff zuführbar ist. Die Brennstoffzuführeinrichtung 62 ist mit dem dritten Brennstoffstrang 38 verbunden, so dass der Brennstoffzuführeinrichtung 62 die Brennstoffsorte zugeführt wird, welche im zweiten Brennstofftank 20 bevorratet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Brennstoffzuführeinrichtung 62 eine Einspritzdüse und vorzugsweise eine Venturidüse, jedoch kann der Brennstoff auch mittels einer Brennstoffzuführeinrichtung der Verdampfungsbauart, die eine poröse Verdampfungseinheit aufweist, der Oxidationszone 60 zugeführt werden. Ferner ist eine mit dem zweiten Oxidationsmittelstrang 40 verbundene Oxidationsmittelzuführeinrichtung 64 vorgesehen, mittels der Oxidationsmittel der Oxidationszone 60 zuführbar ist. Innerhalb der Oxidationszone 60 findet eine Umsetzung von Brennstoff und Oxidationsmittel in einer exothermen Oxidationsreaktion, d.h. einer möglichst vollständigen Verbrennung, statt. Das dabei entstehende Verbrennungsabgas tritt dann stromabwärts, d.h. rechts in 3 in eine Mischzone 66 ein. Die einzelnen Zonen des Nachbrenners 36 sind in 3 zeichnerisch durch gestrichelte Linien voneinander getrennt. Die Zonen können durch bauliche Merkmale voneinander getrennt sein oder fließend ineinander übergehen. In der Mischzone 66 wird dem entstandenen Verbrennungsabgas mittels der Mischeinheit 34 Anodenabgas beigemischt. Das mit dem Anodenabgas vermischte Gasgemisch tritt in eine Verbrennungszone 68 ein, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel von einem Porenkörper ausgefüllt wird, in dem das Gasgemisch nahezu vollständig verbrennt, d.h. das Gasgemisch verglüht an dem Porenkörper in der Verbrennungszone 68.
  • In einer Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels wird im ersten Brennstofftank 16 und im zweiten Brennstofftank 20 Brennstoff derselben Brennstoffsorte bevorratet, welcher sich jedoch durch seinen Aggregatszustand (d.h. gasförmig, flüssig) unterscheidet. Dabei kann beispielsweise in einem der Brennstofftanks ein bestimmter Brennstoff in flüssiger Form vorliegen und in dem anderen Brennstofftank Brennstoff derselben Brennstoffsorte in einem gasförmigen Zustand vorliegen, was dadurch erreicht wird, dass sowohl in einem Brennstofftank als auch im zugehörigen Brennstoffstrang ein höherer Druck vorliegt als im anderen Brennstofftank, der den Brennstoff in einem gasförmigen Zustand beibehält.
  • Bezugszeichen, welche im folgenden zu den im ersten Ausführungsbeispiel verwendeten identisch sind, kennzeichnen zum ersten Ausführungsbeispiel identische Elemente mit gleicher Funktionalität, deren Beschreibung zur Vermeidung von Wiederholungen weggelassen wird.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Brennstoffzellensystem 10 des zweiten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Brennstoffzellensystem dadurch, dass anstatt des ersten und zweiten Brennstofftanks 16 und 20 nur ein einziger Brennstofftank 70 in dem Kraftfahrzeug installiert ist. Dieser Brennstofftank 70 versorgt den ersten, zweiten und dritten Brennstoffstrang 14, 18 und 38 mit Brennstoff der selben Brennstoffsorte. Im zweiten Ausführungsbeispiel sind die primäre Brennstoffzuführeinrichtung 50 des Reformers 12 und die Brennstoffzuführeinrichtung 62 des Nachbrenners 36 so ausgebildet oder werden derart betrieben, dass der von der primären Brennstoffzuführeinrichtung 50 des Reformers 12 zugeführte Brennstoff bei der Zuführung in die entsprechende Zone des Reformers 12 eine andere Temperatur aufweist als der von der Brennstoffzuführeinrichtung 62 des Nachbrenners 36 zugeführte Brennstoff. Dazu ist die primäre Brennstoffzuführeinrichtung 50 und die Brennstoffzuführeinrichtung 62 mit einer nicht dargestellten Heiz- bzw. Kühlvorrichtung versehen. Alternativ dazu kann diese unterschiedliche Zuführtemperatur des Brennstoffes auch mittels einer Heiz- bzw. Kühlvorrichtung im ersten und/oder dritten Brennstoffstrang 14, 38 erreicht werden. Dieser Temperaturunterschied kann auch dazu führen, dass der Brennstoff an der primären Brennstoffzuführeinrichtung 50 des Reformers 12 in einem anderen Aggregatszustand zugeführt wird als an der Brennstoffzuführeinrichtung 62 des Nachbrenners 36.
  • Es wird explizit darauf hingewiesen, dass obwohl die einzelnen Ausführungsbeispiele und deren Abwandlungen separat anhand von zugeordneten Figuren beschrieben wurden, jegliche Kombination der einzelnen Ausführungsbeispiele und Abwandlungen innerhalb des Rahmens der Erfindung ist. Beispielsweise ist durchaus eine Kombination des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels möglich, bei der unterschiedliche Brennstoffsorten an einen Reformer und einen Nachbrenner zugeführt werden, welcher mit unterschiedlichen Temperaturen zugeführt wird.
  • Obwohl in den beschriebenen Figuren dies nicht explizit dargestellt ist, können in den Brennstoffsträngen 14, 18 und 38, in den Oxidationsmittelsträngen 22 und 40 sowie im Kathodenzuluftstrang 28 entsprechende Fördereinrichtungen wie beispielsweise Pumpen bzw. Gebläse und/oder Steuerventile zur Durchflussregelung vorgesehen sein.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
    • 10
    Brennstoffzellensystem
    12
    Reformer
    14
    erster Brennstoffstrang
    16
    erster Brennstofftank
    18
    zweiter Brennstoffstrang
    20
    zweiter Brennstofftank
    22
    erster Oxidationsmittelstrang
    24
    Reformatstrang
    26
    Brennstoffzellenstapel
    28
    Kathodenzuluftstrang
    30
    elektrische Anschlüsse
    32
    Anodenabgasstrang
    34
    Mischeinheit
    36
    Nachbrenner
    38
    dritter Brennstoffstrang
    40
    zweiter Oxidationsmittelstrang
    42
    Mischeinheit
    44
    Kathodenabluftstrang
    46
    Wärmetauscher
    48
    Oxidationszone
    50
    primäre Brennstoffzuführeinrichtung
    52
    Oxidationsmittelzuführeinrichtung
    54
    Mischzone
    56
    sekundäre Brennstoffzuführeinrichtung
    58
    Reformierungszone
    60
    Oxidationszone
    62
    Brennstoffzuführeinrichtung
    64
    Oxidationsmittelzuführeinrichtung
    66
    Mischzone
    68
    Verbrennungszone
    70
    Brennstofftank

Claims (6)

  1. Brennstoffzellensystem (10), umfassend: – einen Reformer (12) mit einer Oxidationszone (48), welcher bevorrateter Brennstoff mittels einer Brennstoffzuführeinrichtung (50) zur Umsetzung mit Oxidationsmittel zuführbar ist; und – einen Nachbrenner (36) mit einer Oxidationszone (60), welcher bevorrateter Brennstoff mittels einer Brennstoffzuführeinrichtung (62) zur Umsetzung mit Oxidationsmittel zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzuführeinrichtung (50) des Reformers (12) und die Brennstoffzuführeinrichtung (62) des Nachbrenners (36) dazu ausgelegt sind, Brennstoff derart zuzuführen, dass sich der von der Brennstoffzuführeinrichtung (50) des Reformers zugeführte Brennstoff von dem von der Brennstoffzuführeinrichtung (62) des Nachbrenners (36) zugeführten Brennstoff hinsichtlich Brennstoffsorte und/oder Aggregatszustand und/oder Zuführtemperatur unterscheidet.
  2. Brennstoffzellensystem (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzuführeinrichtung (50) des Reformers (12) dazu ausgelegt ist, mit einem ersten Brennstofftank (16) verbunden zu werden, und die Brennstoffzuführeinrichtung (62) des Nachbrenners (36) dazu ausgelegt ist, mit einem separaten zweiten Brennstofftank (20) verbunden zu werden.
  3. Kraftfahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
  4. Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Brennstofftanks (16, 20) vorgesehen sind, wobei einer der Brennstofftanks (16) mit der Brennstoffzuführeinrichtung (50) des Reformers (12) verbunden ist und der zweite Brennstofftank (20) mit der Brennstoffzuführeinrichtung (62) des Nachbrenners (36) verbunden ist.
  5. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (10), umfassend die Schritte: – Zuführen von in einem Brennstofftank (16; 70) befindlichem Brennstoff zu einer Oxidationszone (48) eines Reformers (12), in welcher der Brennstoff mit Oxidationsmittel umsetzbar ist; und – Zuführen von in einem Brennstofftank (20; 70) befindlichem Brennstoff zu einer Oxidationszone (60) eines Nachbrenners (36), in welcher der Brennstoff mit Oxidationsmittel umsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich der der Oxidationszone (48) des Reformers (12) zugeführte Brennstoff von dem der Oxidationszone (60) des Nachbrenners (36) zugeführten Brennstoff hinsichtlich Brennstoffsorte und/oder Aggregatszustand und/oder Zuführtemperatur unterscheidet.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der der Oxidationszone (48) des Reformers (12) zugeführte Brennstoff aus einem ersten Brennstofftank (16) und der der Oxidationszone (60) des Nachbrenners (36) zugeführte Brennstoff aus einem separaten zweiten Brennstofftank (20) zugeführt wird.
DE102006032471A 2006-07-13 2006-07-13 Brennstoffzellensystem mit Reformer und Nachbrenner Ceased DE102006032471A1 (de)

Priority Applications (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006032471A DE102006032471A1 (de) 2006-07-13 2006-07-13 Brennstoffzellensystem mit Reformer und Nachbrenner
US12/305,814 US20100212991A1 (en) 2006-07-13 2007-06-21 Fuel cell system comprising a reformer and an afterburner
EP07764399A EP2041821A1 (de) 2006-07-13 2007-06-21 Brennstoff zellensystem mit reformer und nachbrenner
EA200970027A EA200970027A1 (ru) 2006-07-13 2007-06-21 Система топливных элементов с устройством риформинга и камерой дожигания
JP2009518714A JP2009543305A (ja) 2006-07-13 2007-06-21 改質器およびアフターバーナを備えた燃料電池システム
AU2007272142A AU2007272142A1 (en) 2006-07-13 2007-06-21 Fuel cell system comprising a reformer and an afterburner
KR1020097000653A KR20090028628A (ko) 2006-07-13 2007-06-21 개질기와 애프터버너를 구비한 연료 전지 시스템
PCT/DE2007/001101 WO2008006334A1 (de) 2006-07-13 2007-06-21 Brennstoff zellensystem mit reformer und nachbrenner
CNA2007800265960A CN101490886A (zh) 2006-07-13 2007-06-21 具有重整器和后燃器的燃料电池系统
BRPI0714215-3A BRPI0714215A2 (pt) 2006-07-13 2007-06-21 sistema de cÉlulas de combustÍvel com reformador e pàs-queimador
CA002657457A CA2657457A1 (en) 2006-07-13 2007-06-21 Fuel cell system comprising a reformer and an afterburner

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006032471A DE102006032471A1 (de) 2006-07-13 2006-07-13 Brennstoffzellensystem mit Reformer und Nachbrenner

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102006032471A1 true DE102006032471A1 (de) 2008-01-17

Family

ID=38535509

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006032471A Ceased DE102006032471A1 (de) 2006-07-13 2006-07-13 Brennstoffzellensystem mit Reformer und Nachbrenner

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20100212991A1 (de)
EP (1) EP2041821A1 (de)
JP (1) JP2009543305A (de)
KR (1) KR20090028628A (de)
CN (1) CN101490886A (de)
AU (1) AU2007272142A1 (de)
BR (1) BRPI0714215A2 (de)
CA (1) CA2657457A1 (de)
DE (1) DE102006032471A1 (de)
EA (1) EA200970027A1 (de)
WO (1) WO2008006334A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008019942A1 (de) 2008-04-21 2009-10-22 Enerday Gmbh Brennstoffzellensystem mit einem Nachbrenner

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5750341B2 (ja) * 2011-05-12 2015-07-22 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
CN104092376B (zh) * 2014-07-20 2016-09-21 国网山东省电力公司泰安供电公司 一种新型直流多级降压稳压电路

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10028331A1 (de) * 2000-06-05 2002-04-04 Atecs Mannesmann Ag Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Hochfahren eines Brennstoffzellensystems
DE10359205A1 (de) * 2003-12-17 2005-07-14 Webasto Ag Reformer und Verfahren zum Umsetzen von Brennstoff und Oxidationsmittel zu Reformat
DE102004049903A1 (de) * 2004-10-13 2006-04-20 Webasto Ag Brennervorrichtung mit einem Porenkörper

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000123846A (ja) 1998-10-19 2000-04-28 Aisin Seiki Co Ltd 燃料電池システム
DE10013597A1 (de) 2000-03-18 2001-09-27 Proton Motor Fuel Cell Gmbh Kombinationsanlage mit einer Brennstoffzelle und einem Verbrennungsmotor und/oder Brenner
DE10025668A1 (de) * 2000-05-24 2001-12-06 Bosch Gmbh Robert Brennstoffzellenanlage mit einem Reformer
US20030223926A1 (en) * 2002-04-14 2003-12-04 Edlund David J. Steam reforming fuel processor, burner assembly, and methods of operating the same
DE10306234B4 (de) * 2003-02-04 2009-09-17 Daimler Ag Verfahren zur Luftversorgung einer Brennstoffzelle und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE10349075B4 (de) * 2003-10-22 2016-01-07 Airbus Operations Gmbh Vorrichtung zur Zufuhr von Brennstoff zu einem Brenner in einem Brennstoffzellensystem mit einem Reformer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10028331A1 (de) * 2000-06-05 2002-04-04 Atecs Mannesmann Ag Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Hochfahren eines Brennstoffzellensystems
DE10359205A1 (de) * 2003-12-17 2005-07-14 Webasto Ag Reformer und Verfahren zum Umsetzen von Brennstoff und Oxidationsmittel zu Reformat
DE102004049903A1 (de) * 2004-10-13 2006-04-20 Webasto Ag Brennervorrichtung mit einem Porenkörper

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008019942A1 (de) 2008-04-21 2009-10-22 Enerday Gmbh Brennstoffzellensystem mit einem Nachbrenner

Also Published As

Publication number Publication date
US20100212991A1 (en) 2010-08-26
AU2007272142A1 (en) 2008-01-17
CA2657457A1 (en) 2008-01-17
WO2008006334A1 (de) 2008-01-17
BRPI0714215A2 (pt) 2013-01-29
CN101490886A (zh) 2009-07-22
EA200970027A1 (ru) 2009-06-30
KR20090028628A (ko) 2009-03-18
JP2009543305A (ja) 2009-12-03
EP2041821A1 (de) 2009-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2791007B1 (de) Luftfahrzeug mit einem triebwerk, einem brennstofftank und einer brennstoffzelle
EP2153485B1 (de) Mit flüssiggas betriebenes brennstoffzellensystem
DE19727588C1 (de) Vorrichtung zur Erzeugung eines wasserstoffreichen und kohlenmonoxidarmen Gases
DE102007003114A1 (de) Energiebereitstellungssystem
DE102006032471A1 (de) Brennstoffzellensystem mit Reformer und Nachbrenner
DE102006032956B4 (de) Reformer und Verfahren zum Umsetzen von Brennstoff und Oxidationsmittel zu gasförmigem Reformat
EP1129987B1 (de) Gaserzeugungsvorrichtung
EP1129988B1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Gaserzeugungsvorrichtung bzw. eines Brennstoffzellensystems, Gaserzeugungsvorrichtung und Brennstoffzellensystem
DE102006032470B4 (de) Brennstoffzellensystem mit Reformer und Nachbrenner sowie dessen Verwendung in einem Kraftfahrzeug
DE10231126A1 (de) Verfahren zum Starten eines Gaserzeugungssystems
DE102010042678B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung von mechanischer und elektrischer Energie aus einem Brennstoff
DE102006032469B4 (de) Reformer für ein Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betreiben eines Reformers sowie deren Verwendung
DE102008008907A1 (de) Brennstoffzellensystem
DE102007055135A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems
DE102007018311A1 (de) Zweistufiger Reformer und Verfahren zum Betreiben eines Reformers
EP2075226B1 (de) Reformer, Brennstoffzelle und zugehörige Betriebsverfahren
DE102007033151B4 (de) Betriebsverfahren für ein Brennstoffzellensystem
DE10010068A1 (de) Multifuel-Brennstoffzellensystem und Verfahren zu seinem Betrieb
DE102007026923A1 (de) Zweistufiger Gasreformer
DE102008005838B4 (de) Kraftfahrzeug mit Reformer
DE102008037028B4 (de) Brennstoffzellensystem für gasförmige Kohlenwassserstoffe und dazugehöriges Betriebsverfahren
DE10296673T5 (de) Brennstoffzellen-Stromerzeugungsanlage
DE10359231A1 (de) System und Verfahren zur Erzeugung eines Reformats
DE102022125444A1 (de) Verfahren zur Entfernung eines Methananteils aus Offgas und Biogasanlage
DE10318865A1 (de) Vorrichtung zur Erzeugung eines wasserstoffhaltigen Gases

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: ENERDAY GMBH, 82131 STOCKDORF, DE

R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final

Effective date: 20120221