DE102006033441A1 - Reformer für ein Brennstoffzellensystem - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Reformer (10) für ein Brennstoffzellensystem, umfassend eine Oxidationszone (12), welcher Brennstoff mittels einer primären Brennstoffzuführeinrichtung (14) zur Umsetzung mit Oxidationsmittel zuführbar ist, und eine stromabwärts der Oxidationszone (12) angeordnete Mischzone (18), welcher Brennstoff mittels einer sekundären Brennstoffzuführeinrichtung (20) zur Vermischung mit aus der Oxidationszone (12) austretenden Stoffen zuführbar ist. Die Erfindung zeichnet sich dabei vorteilhafterweise dadurch aus, dass die primäre und die sekundäre Brennstoffzuführeinrichtung (14, 20) baugleich ausgeführt sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem mit solch einem Reformer (10).

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Reformer für ein Brennstoffzellensystem, umfassend eine Oxidationszone, welcher Brennstoff mittels einer primären Brennstoffzuführeinrichtung zur Umsetzung mit Oxidationsmittel zuführbar ist, und eine stromabwärts der Oxidationszone angeordnete Mischzone, welcher Brennstoff mittels einer sekundären Brennstoffzuführeinrichtung zur Vermischung mit aus der Oxidationszone austretenden Stoffen zuführbar ist.
  • Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem mit solch einem Reformer.
  • Reformer dienen der Umsetzung von Kohlenwasserstoffen und Oxidationsmittel zu Reformat, d.h. einem wasserstoffreichen Gasgemisch.
  • Bisher wurden in gattungsgemäßen Reformern der zweistufigen Bauart Brennstoffzuführeinrichtungen verwendet, die auch bei herkömmlichen Brennern zum Einsatz kommen, beispielsweise bei Brennern von Kraftfahrzeugstandheizungen. Dabei wurde auf vorhandene und räumlich passende Bauteile zurückgegriffen, wobei für jede Brennstoffzuführstufe eine individuelle Auswahl und Anpassung der Brennstoffzuführeinrichtung erforderlich war. Ein derartiger Reformer ist beispielsweise in der DE 103 59 205 A1 offenbart.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, gattungsgemäße Reformer und Brennstoffzellensysteme mit solch einem Reformer derart weiterzubilden, dass Kosteneinsparungen erzielbar sind.
  • Diese Aufgabe wird durch den Reformer gemäß Anspruch 1 und das Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 4 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Der erfindungsgemäße Reformer baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass die primäre und die sekundäre Brennstoffzuführeinrichtung baugleich ausgeführt sind. Dadurch ergeben sich Kosteneinsparungen in zweifacher Hinsicht. Zum einen ist es kostengünstiger, nur eine Bauart an Brennstoffzuführeinrichtungen herzustellen und zum ande ren können weitere Kosteneinsparungen durch einen Stückzahleffekt realisiert werden, weil dadurch doppelt so viele Brennstoffzuführeinrichtungen der verbliebenen Bauart benötigt werden und sich der Stückpreis mit zunehmender Stückzahl verringert. Es wurde somit erkannt, dass die Auslegung des Reformers derart, dass er mit baugleichen Brennstoffzuführeinrichtungen bestückt werden kann, rationeller ist, als eine andersweitig orientierte Auslegung, die eine individuelle Auswahl und Anpassung der Brennstoffzuführeinrichtungen erforderlich macht. Die Bestückung mit baugleichen Brennstoffzuführeinrichtungen kann sogar angesichts der Tatsache vorteilhaft sein, dass im Bereich der beiden Brennstoffzuführeinrichtungen durchaus unterschiedliche physikalische und chemische Umgebungsbegingungen vorliegen und durchaus unterschiedliche Zuführraten zu wählen sind. Eine an sich vorteilhafte individuelle Auslegung der einzelnen Brennstoffzuführeinrichtungen ist bei angepasster Auslegung des Reformers und des Reformierungsprozesses unter Umständen von geringerem Nutzen, als der Nutzen, der durch den erwähnten Stückzahleffekt erzielt wird. Weitere Vorteile sind in der vereinheitlichten Lagerhaltung zu erkennen, sowohl im Produktionsbetrieb als auch in der Werkstatt.
  • Dabei ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die primäre und die sekundäre Brennstoffzuführeinrichtung Brennstoffeinspritzdüsen sind.
  • Alternativ können die vorstehend genannten Vorteile in dem Zusammenhang erreicht werden, dass die primäre und die se kundäre Brennstoffzuführeinrichtung Brennstoffzuführeinrichtungen der Verdampfungsbauart sind.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem mit solch einem Reformer.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die begleitende Zeichnung beispielhaft erläutert.
  • Es zeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Reformers.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Reformers. Ein Reformer 10 umfasst eine Oxidationszone 12, welcher mittels einer primären Brennstoffzuführeinrichtung 14 Brennstoff zuführbar ist. Als Brennstoff kommen beispielsweise Benzin oder Diesel in Betracht. Im vorliegenden Beispiel ist diese primäre Brennstoffzuführeinrichtung 14 eine Einspritzdüse, jedoch kann der Brennstoff auch mittels einer Brennstoffzuführeinrichtung der Verdampfungsbauart, die eine poröse Verdampfereinheit aufweist, der Oxidationszone 12 zugeführt werden. Ferner ist eine Oxidationsmittelzuführeinrichtung 16 vorgesehen, mittels der Oxidationsmittel, d.h. insbesondere Luft, der Oxidationszone 12 zuführbar ist. Innerhalb der Oxidationszone 12 findet eine Umsetzung von Brennstoff und Oxidationsmittel in einer Verbrennung bzw. exothermen vollständigen Oxidationsreaktion statt. Das dabei entste hende Produktgas tritt dann stromabwärts, d.h. rechts in 1, in eine Mischzone 18 ein. Die einzelnen Zonen des Reformers sind dabei zeichnerisch durch gestrichelte Linien voneinander getrennt. Die Zonen können durch bauliche Merkmale voneinander getrennt sein oder fließend ineinander übergehen. In der Mischzone 18 wird dem entstandenen Produktgas mittels einer sekundären Brennstoffzuführeinrichtung 20 zusätzlicher Brennstoff beigemischt. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Mischzone 18 Oxidationsmittel zugeführt wird. Das mit dem zusätzlichen Brennstoff vermischte Produktgas tritt als Gasgemisch in eine Reformierungszone 22 ein, wo es in einer endothermen Reaktion in ein wasserstoffreiches Gasgemisch umgesetzt wird, vorzugsweise mittels eines dort angeordneten Katalysators. Dieses wasserstoffreiche Gasgemisch tritt an einem Ausgang 24 aus und steht zur weiteren Nutzung für einen Brennstoffzellenstapel zur Verfügung. Die primäre und die sekundäre Brennstoffzuführeinrichtung sind erfindungsgemäß identisch aufgebaut. Dabei sind die primäre und sekundäre Brennstoffzuführeinrichtung 14 und 20 als austauschbare Einheiten ausgebildet, welche gleichermaßen in die Montageposition für die primäre als auch die sekundäre Brennstoffzuführeinrichtung eingebaut werden können.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
    • 10
    Reformer
    12
    Oxidationszone
    14
    Primäre Brennstoffzuführeinrichtung
    16
    Oxidationsmittelzuführeinrichtung
    18
    Mischzone
    20
    Sekundäre Brennstoffzuführeinrichtung
    22
    Reformierungszone
    24
    Ausgang

Claims (4)

  1. Reformer (10) für ein Brennstoffzellensystem, umfassend: – eine Oxidationszone (12), welcher Brennstoff mittels einer primären Brennstoffzuführeinrichtung (14) zur Umsetzung mit Oxidationsmittel zuführbar ist, und – eine stromabwärts der Oxidationszone (12) angeordnete Mischzone (18), welcher Brennstoff mittels einer sekundären Brennstoffzuführeinrichtung (20) zur Vermischung mit aus der Oxidationszone (12) austretenden Stoffen zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die primäre und die sekundäre Brennstoffzuführeinrichtung (14, 20) baugleich ausgeführt sind.
  2. Reformer (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die primäre und die sekundäre Brennstoffzuführeinrichtung (14, 20) Brennstoffeinspritzdüsen sind.
  3. Reformer (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die primäre und die sekundäre Brennstoffzuführeinrichtung (14, 20) Brennstoffzuführeinrichtungen der Verdampfungsbauart sind.
  4. Brennstoffzellensystem mit einem Reformer (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
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