DE102007043894A1 - Verfahren zur Reformierung flüssiger und/oder gasförmiger Kohlenwasserstoffe oder Alkohole in einem Brennstoffzellensystem und Brennstoffzellensystem - Google Patents

Verfahren zur Reformierung flüssiger und/oder gasförmiger Kohlenwasserstoffe oder Alkohole in einem Brennstoffzellensystem und Brennstoffzellensystem Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reformierung flüssiger und/oder gasförmiger Kohlenwasserstoffe oder Alkohole, beispielsweise Kraft- oder Brennstoffe, mit zumindest einem nachfolgenden Wassergasshift-Prozess des Reformatgases in einem Brennstoffzellensystem, in welchem kathodenseitig Kathodenabgas gebildet wird, welche neben den Hauptkomponenten Sauerstoff und Stickstoff Wasser in der Gasphase enthält. Gemäß der Erfindung wird Kathodenabgas unmittelbar dem Reformierungsprozess zugeführt, wobei der im Kathodenabgas enthaltene Wasserdampf auch dem diesem nachgeordneten Wassergasshift-Prozess zur Verfügung steht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reformierung flüssiger und/oder gasförmiger Kohlenwasserstoffe oder Alkohole, beispielsweise Kraft- oder Brennstoffe, mit zumindest einem nachfolgenden Wassergasshift-Prozess des Reformatgases in einem Brennstoffzellensystem, in welchem kathodenseitig Kathodenabgas gebildet wird, welche neben den Hauptkomponenten Sauerstoff und Stickstoff Wasser in der Gasphase enthält.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Brennstoffzellensystem zur Strom- und/oder Wärmeerzeugung mit einem Reformer für flüssige und/oder gasförmige Kohlenwasserstoffe oder Alkohole, zumindest einem Shift-Reaktor für einen Wassergasshift-Prozess, zumindest einer Brennstoffzelle mit Anoden- und Kathodenraum, welche durch einen Elektrolyten voneinander abgetrennt sind, einer Einrichtung zur Versorgung der Kathode mit Oxidationsmittel und einer kathoden- und anodenseitigen Abgasabführung.
  • Bei der Reformierung werden Kohlenwasserstoffe oder Alkohole unter Zufuhr von Sauerstoff oder Luft und Wasserdampf oder Wasser in ein wasserstoffreiches Gasgemisch überführt. Das entstehende Reformatgas wird anschließend zumindest einem Shift-Reaktor zugeführt, welcher in einer einstufigen oder mehrstufigen Wassergasshift-Reaktion das im Gasgemisch enthaltene Kohlenmonoxid umsetzt. Der Anodenraum von Brennstoffzellen wird mit dem derart erhaltenen, wasserstoffhaltigen Brenngasgemisch, welches neben Wasserstoff noch andere Begleitstoffe enthält, durchströmt. Der Wasserstoff wird anodenseitig elektrochemisch oxidiert und das restliche Abgas auf der Anodenaustrittsseite wieder abgeführt. An der Kathodenseite wird ein sauerstoffhaltiges Gas, insbesondere Luft, zugeführt, welches unter Bildung von Wasser reduziert wird.
  • In vielen Anwendungsfällen ist es erwünscht oder prozessbedingt erforderlich, das auf der Kathodenseite gebildete Wasser dem System zurückzuführen, wobei ein geschlossener Wasserkreislauf gebildet werden kann. Prozessbedingt kann in einem Brennstoffzellensystem Wasser zu unterschiedlichen Zwecken eingesetzt werden. Brennstoffzellen, welche unter Temperatur- und Druckbedingungen, in denen Wasser in der flüssigen Phase vorliegt, eingesetzt werden, benötigen eine entsprechende Befeuchtung des anoden- und/oder kathodenseitig zugeführten Gases, um die Protonenleitfähigkeit des Elektrolyten zwischen der Kathodenseite und der Anodenseite der Brennstoffzelle zu gewährleisten. Je nach eingesetztem Kohlenwasserstoff und Reformierungsverfahren zum Betrieb des Brennstoffzellensystems ist Wasser auch zur Bereitstellung eines geeigneten Brenngases zum Einsatz in der Brennstoffzelle nötig. Bei der Reformierung wird ein wasserstoffhaltiger Energieträger, wie Erdgas, oder ein flüssiger Kohlenwasserstoff, mit Hilfe eines oxidierenden Mediums, beispielsweise Luft, und/oder Wasser in ein wasserstoffreiches Gas überführt. Das dazu benötigte Wasser muss entweder dem Prozess zur Verfügung gestellt werden oder es wird rezirkulativ aus dem Prozess zurückgewonnen. Zum Einsatz kommen dabei beispielsweise auf der Kathodenseite der Brennstoffzelle ausgangsseitig angeordnete Wasserabtrennmittel. Ein solches System ist beispielsweise aus der DE-A-197 01 560 bekannt. Es umfasst einen Kondensator, welcher stromaufwärts und stromabwärts eines auf der Kathodenaustrittsseite angeordneten Expanders angeordnet ist. Auch in der US-A-5,599,638 ist eine Einheit zur Wasserrückgewinnung durch Kondensierung auf der Kathodenaustrittsseite beschrieben, welche Wasser in flüssiger Form bereitstellt. Das rückgewonnene Wasser wird über eine Einspritzeinheit mit dem Brennstoff vermischt. In der US-A-5,432,023 wird das kathodenseitig entstehende Wasser über ein poröses, wasserabsorbierendes Material von der Kathode abgeführt. Um die Flussrichtung des Wassers in Richtung der Rückgewinnungseinheit sicherzustellen, verkleinert sich der Porendurchmesser des absorbierenden Materials in Flussrichtung des Wassers. Durch die Nutzung der Kapillarwirkung zur Abführung des Wassers eignet sich diese Methode zum Abführen von an der Kathodenseite ausschließlich in der flüssigen Phase entstehendem Wasser.
  • Die bekannten Systeme befassen sich sämtlich mit einer Rückgewinnung von Wasser in der flüssigen Phase und sind daher meistens mit einem erheblichen apparativen Aufwand verbunden. Zum Einen ist insbesondere die Auskondensation von Wasser über einen Wärmetauscher schwierig, da je nach verfügbarem Kühltemperaturniveau eine erhebliche Wärmetauschergröße erforderlich ist, um das im Kathodengas befindliche Wasser zu kondensieren. Zum Anderen muss dem kondensierten Wasser bei der Wiedereinbringung in den Prozess eine Verdampfung folgen, welche nur dann rückstandfrei bewerkstelligt werden kann, wenn das Wasser zuvor von im Wasser gelösten Ionen befreit und aufbereitet wird.
  • Aus der DE-T2-699 05 166 ist es ferner bekannt, Kathodenabgas über eine Hilfseinrichtung im Brennstoffzellenprozess teilweise wieder der Brennstoffzellenkathode zuzuführen, um die Befeuchtung der Brennstoffzelle selbst aufrecht zu halten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kathodenabgas und das darin befindliche Wasser auf besonders innovative und vorteilhafte Weise zu nutzen, ohne dafür den apparativen Aufwand im Brennstoffzellensystem erhöhen zu müssen.
  • Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem Kathodenabgas dem Reformierungsprozess unmittelbar zugeführt wird und somit der im Kathodenabgas enthaltene Wasserdampf auch dem nachgeordneten Wassergasshift-Prozess zur Verfügung steht.
  • In einem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem erfolgt daher eine unmittelbare Überführung und Einleitung von Kathodenabgas in den Reformer.
  • Die Erfindung macht daher kathodenseitig eine separate Kondensation des im Kathodenabgas befindlichen Wassers und damit eine Rückgewinnung über einen derartigen Prozessschritt oder über andere Hilfseinrichtungen überflüssig. Gemäß der Erfindung erfolgt die Versorgung des Reformierungsprozesses mit Oxidationsmitteln (Luft) über das Kathodenabgas, wodurch zumindest eine Hilfseinrichtung zur Dosierung und Bereitstellung (Lüfter, Kompressor) des Oxidationsmittels eingespart werden kann, da nur noch eine Versorgung der Kathode der Brennstoffzelle über eine entsprechende Dosiereinrichtung erforderlich ist. In der dem Reformierungsprozess nachgeordneten Wassergasshift-Reaktion sorgt gemäß der Erfindung das im Kathodenabgas enthaltene Wasser für die Umsetzung des im Reformatgas enthaltenen Kohlenmonoxids zu Wasserstoff und Kohlendioxid.
  • Bei einer bevorzugten Variante der Erfindung stammt das im Reformierungsprozess erforderliche Oxidationsmittel ausschließlich vom zugeführten Kathodenabgas. Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn auch das im Reformierungsprozess und dem diesen nachgeordneten Wassergasshift-Prozess erforderliche Wasser ausschließlich vom Kathodengas kommt. Diese Varianten halten den apparativen Aufwand im Brennstoffzellensystem besonders gering.
  • Dabei kann beim erfindungsgemäßen Verfahren ein Teil das Kathodenabgases, insbesondere jedoch das gesamte gebildete Kathodenabgas dem Reformierungsprozess und somit dem Wassergasshift-Prozess zugeführt werden.
  • Es kann ferner vorteilhaft sein, das Kathodenabgas vor dem Eintritt in den Reformierungsprozess prozesstechnisch zu behandeln, insbesondere zu erhitzen, um die Gasphase in jedem Fall aufrecht zu erhalten.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Variante wird der Kathodenzuluft Wasser oder Wasserdampf aus der anodenseitigen Abluft zugeführt. Damit wird Wasser oder Wasserdampf aus der anodenseitigen Abluft dem Reformierungsprozess zugeführt.
  • Das anodenseitig gebildete Abgas wird zuerst in einem Restgasbrenner verbrannt, wobei ein katalytischer oder ein nicht katalytischer Restgasbrenner eingesetzt werden können. Dadurch entsteht ein höherer Wasserpartialdruck im verbrannten Anodenabgas, sodass mehr Wasserdampf durch Diffusion durch eine Membran in den Kathodenzuluftstrom zugeführt werden kann.
  • Der zumindest eine, im erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehene, dem Reformierungsprozess nachgeschaltete Wassergasshift-Prozess kann ein Hochtemperatur-Shift-Prozess, ein Mitteltemperatur-Shift-Prozess, ein Niedrig-Shift-Prozess oder eine Kombination dieser Shift-Prozesse sein.
  • Für die Inbetriebnahme des Brennstoffzellensystems bzw. zum Starten des Reformierungsprozesses ist beim erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass zu Beginn des Betriebes in einem der Anode unmittelbar vorgesetzten selektiven Oxidationskatalysator im Reformatgas befindliches Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid oxidiert wird. Dem Oxidationskatalysator wird Oxidationsluft, insbesondere von einer Luftdosierungseinheit, beispielsweise ein Lüfter, bereitgestellt. Dadurch wird der Kohlenmonoxidgehalt des Reformatgases so weit reduziert, dass die Brennstoffzelle gestartet werden kann und prozessbedingt Wasser auf der Kathode produziert wird, welches dann wiederum zur Reduzierung von Kohlenmonoxid in der Reformierung und in der Wassergasshift Reaktion genutzt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich besonders vorteilhaft in Brennstoffzellensystem anwenden, die bestimmte Brennstoffzellentypen enthalten. Zu diesen Typen gehören Hochtemperatur-Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen (HT-PEMFC), Festelektrolyt-Brennstoffzellen, wie die SAFC (Solid Acid Fuel Cell) sowie die AFC (Alcalin Fuel Cell) oder die PAFC (Phosphoric Acid Fuel Cell).
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung, die schematisch zwei Ausführungsvarianten enthält, näher erläutert. Dabei zeigen
  • 1 die prinzipielle Ausführung eines Brennstoffzellensystems, welches gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet,
  • 2 eine Variante des Brennstoffzellensystems gemäß 1,
  • 3 ein Diagramm mit einstellbaren Wasser zu Kohlenstoff Verhältnissen und
  • 4 ein Diagramm mit einstellbaren CO-Gleichgewichtskonzentrationen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich in Brennstoffzellensystemen anwenden, die einen Reformierungsprozess vorsehen und Brennstoffzellentypen enthalten, bei denen das im Kathodenabgas befindliche Wasser in der Gasphase vorliegt. Zu diesen Brennstoffzellentypen gehören insbesondere Hochtemperatur-Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen (HT-PEMFC) oder Festelektrolyt-Brennstoffzellen, wie die SAFC (Solid Acid Fuel Cell) sowie die Alcalin Fuel Cell (AFC) oder die PAFC (Phosphoric Acid Fuel Cell). Als Brennstoff im Rahmen der Erfindung eignen sich flüssige und gasförmige Kohlenwasserstoffe oder Alkohole, wie beispielsweise Diesel, Heizöl, Benzin und Erdgas, also kohlenwasserstoffhaltige Einsatzstoffe, welche durch einen Reformierungsprozess unter Zufuhr von Sauerstoff/Luft und/oder Wasserdampf/Wasser in ein wasserstoffreiches Gasgemisch überführt werden.
  • 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Brennstoffzellensystems. Das System weist einen Reformer 1 zur Reformierung der Kohlenwasserstoffe oder Alkohole auf, welche über eine Brennstoffleitung 11 zugeführt werden. Mit dem Pfeil 7 ist die Weiterleitung des Reformatgases 1 zu einem Shift-Reaktor 2 angedeutet, welcher in einer einstufigen oder mehrstufigen Wassergasshift-Reaktion das im Gasgemisch enthaltene Kohlenmonoxid umsetzt. Dabei kann beispielsweise ein Hochtemperatur-Shift-Prozess oder ein Shift-Prozess in zwei Stufen vorgesehen sein, insbesondere eine Kombination von Hochtemperatur- und Mitteltemperatur-Shift oder eine Kombination von Hochtemperatur- und Niedrigtemperatur-Shift. Zwischen dem Reformer 1 und dem Shift-Reaktor 2 kann zumindest eine an sich bekannte Einrichtung 13 zur Konditionierung des Gasgemisches vorgesehen sein. Das aus dem Shift-Reaktor 2 austretende Gasgemisch wird, wie es durch den Pfeil 8 angedeutet ist, gegebenenfalls unter Behandlung in einer weiteren Einrichtung 15 zur Konditionierung, der Anode 4 einer Brennstoffzelle zugeführt, wo es in bekannter Weise elektrochemisch umgesetzt wird. Das an der Anode 4 der Brennstoffzelle entstehende Abgas wird über eine Verbindungsleitung 9, gegebenenfalls unter Behandlung in einer Einrichtung 16 zur Konditionierung, einem katalytischen oder nicht katalytischem Restgasbrenner 5 zugeführt und hier mittels eines Oxidationsmittels, beispielsweise Luft, welches über eine Zuführleitung 17 zugeführt wird, oxidiert. Die anschließende Entsorgung der gebildeten Abluft erfolgt über eine Entsorgungsleitung 10.
  • Die Kathode 3 der Brennstoffzelle wird über eine Einrichtung 6, beispielsweise einem Lüfter, mit Oxidationsmittel, insbesondere Luft, versorgt. Das an der Kathode 3 während der chemischen Reaktion entstehende Abgas enthält Wasserdampf. Gemäß der Erfindung wird über eine direkte Verbindungsleitung 12 zwischen der Kathode 3 und dem Reformer 1 das Kathodenabgas und damit auch der darin befindliche Wasserdampf dem Reformer 1 zugeführt und derart dem Reformierungsprozess sowie der Wassergasshift-Reaktion zur Verfügung gestellt. Das Kathodenabgas wird entweder zur Gänze oder teilweise dem Reformierungsprozess zugeführt, wobei das im Kathodenabgas enthaltene Wasser bis zur Einführung in den Reformierungsprozess aufgrund der hohen Temperatur in der Gasphase bleibt.
  • Zwischen der Kathode 3 und dem Reformer 1 kann das Kathodenabgas in weiteren prozesstechnischen Schritten, beispielsweise in einem Wärmeübertrager 14, weiter erhitzt werden.
  • Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung stellt daher ausschließlich das Kathodenabgas das oxidierende Medium für den Reformierungsprozess zur Verfügung. Dabei kann durch die Begrenzung der Abreicherung von Sauerstoff auf der Kathodenseite in der Brennstoffzelle (durch gezielte Regelung der Luftverhältnisse) dem Reformierungsprozess die benötigte Menge an Sauerstoff zugeführt werden. Der im Kathodenabgas enthaltene Wasserdampf unterstützt die vermehrte Wasserstoffbildung während der Reformierung sowie die Umsetzung des danach im Reformatgas enthaltenen Kohlenmonoxids zu Wasserstoff und Kohlendioxid in der Wassergasshift-Reaktion, in dem bzw. in den vorgesehenen Shift-Reaktor(en) 2. Auf die gesonderte Zuführung von Wasser/Wasserdampf kann daher ebenfalls verzichtet werden.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden eine Kondensation des Wassers im Kathodenabgas und damit die Rückgewinnung über diesen Prozessschritt oder die Rückgewinnung des Wassers über andere Hilfsmittel überflüssig. Von Vorteil ist ferner, dass beim erfindungsgemäßen Verfahren eine Hilfseinrichtung (Lüfter, Kompressor) zur Bereitstellung und Dosierung eines Oxidationsmittels (Luft) eingespart wird, da die Versorgung der Kathode 3 der Brennstoffzelle und die Versorgung des Reformers 1 mit Luft nur ein einziges Bereitstellungs- bzw. Dosierelement (Lüfter, Kompressor), die Einrichtung 6, erfordert. Die Abluft aus dem anodenseitig vorgesehenen Restgasbrenner 5 kann ebenfalls dem Reformierungsprozess zugeführt werden, indem das Wasser/der Wasserdampf aus der Abluft (dem verbrannten Anodenabgas) der Zuluft für die Kathode(n) beispielsweise über ein Membranverfahren zugeführt wird. Auf diese Weise wird der Anteil an Wasser in der Kathodenabluft erhöht.
  • 3 zeigt ein Betriebsfenster, welches bei der Reformierung eingestellt werden kann. Auf der Abszisse ist das Luftverhältnis der Reformierung λREFO, welches durch das Kathodenabgas eingestellt wird, auf der Ordinate das Luftverhältnis der Brennstoffzelle λBZ dargestellt. Es ist erkennbar, dass Wasser zu Kohlenstoff Verhältnisse (Steam to Carbon Ratio = SCR) in der Reformierung von bis zu 1,5 einstellbar sind. Je höher das eingestellte Wasser zu Kohlenstoff Verhältnis ist, desto niedriger muss entsprechend der Luftüberschuss an der Brennstoffzelle sein. Der dargestellten Berechnung wurden ein Brennstoffzellenumsatz von 80% und eine Reformer-Reaktoraustrittstemperatur hinter dem Katalysator von 850°C zugrunde gelegt.
  • In 4 sind die durch das erfindungsgemäße Verfahren in Kombination mit einer nachfolgenden Shift-Reaktion erreichbaren CO-Gleichgewichtskonzentrationen ersichtlich, λBZ und λREFO entsprechen 3. Bei einer vollständigen Nutzung des Kathodenabgases kann eine Kohlenmonoxidkonzentration von ca. 2% unter Gleichgewichtsbedingungen eingestellt werden.
  • Das Entstehen von Wasser auf der Kathodenseite und dessen Nutzung für den Reformierungsprozess sind ausschließlich während des Betriebes der Brennstoffzelle möglich. Um das Berennstoffzellensystem in Betrieb zu nehmen bzw. den Reformierungsprozess zu starten, bedarf es entweder eines separaten Entfernens des Kohlenmonoxids aus dem Brenngas oder des gesonderten Einbringens von Wasser in die Wassergasshift-Reaktion, wie beschrieben, um die Kohlenmonoxidkonversion zu gewährleisten. Um einen unerwünscht hohen apparativen Aufwand in Form von Wasserbereitstellungseinheiten und sonstigen Systemkomponenten zu vermeiden, ist es in einem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem möglich, einen selektiven Oxidationskatalysator (SelOx) oder einen preferentialen Oxidationskatalysator (PrOx) 18 der Anode 4 unmittelbar vorzusetzen, wie es in 2 gezeigt ist. Die weiteren Komponenten des Brennstoffzellensystems gemäß 2 entsprechen jenen gemäß 1 und sind daher mit den gleichen Bezugsziffern ohne gesonderte Beschreibung versehen. Zwischen dem Oxidationskatalysator 18 und der Anode 4 kann eine Einrichtung 20 zur Konditionierung eingefügt sein. Dem Oxidationskatalysator 18 wird über eine separate Luftdosierungseinrichtung 19 oder vom Kathodenlüfter – als Teilstrom des Kathodenlüfters – Luft zugeführt, um im Reformatgas befindliches Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid zu oxidieren. Der Oxidationskatalysator 18 stellt daher während des Startens des Brennstoffzellensystems eine teilweise Oxidation des Kohlenmonoxids so lange sicher, bis die elektrochemische Reaktion in der Brennstoffzelle angelaufen ist. Darüber hinaus wird bei der Oxidation des Kohlenmonoxids Wärme auf einem hohen Temperaturniveau frei, wodurch der Aufheizvorgang der Brennstoffzelle entscheidend verkürzt werden kann.
  • Die Erfindung ist auf die dargestellten Ausführungsvarianten nicht eingeschränkt. So ist es insbesondere möglich, im Brennstoffzellensystem mehrere Brennstoffzellen vorzusehen.
  • 1
    Reformer
    2
    Shift-Reaktor
    3
    Kathode
    4
    Anode
    5
    Restgasbrenner
    6
    Einrichtung zur Versorgung mit Oxidationsmittel (Lüfter, Kompressor)
    7
    Verbindungsleitung
    8
    Verbindungsleitung
    9
    Verbindungsleitung
    10
    Entsorgungsleitung
    11
    Brennstoffleitung
    12
    Verbindungsleitung
    13
    Einrichtung zur Konditionierung
    14
    Wärmeübertrager
    15
    Einrichtung zur Konditionierung
    16
    Einrichtung zur Konditionierung
    17
    Leitung
    18
    Oxidationskatalysator
    19
    Luftdosierungseinrichtung
    20
    Einrichtung zur Konditionierung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 19701560 A [0004]
    • - US 5599638 A [0004]
    • - US 5432023 A [0004]
    • - DE 69905166 T2 [0006]

Claims (20)

  1. Verfahren zur Reformierung flüssiger und/oder gasförmiger Kohlenwasserstoffe oder Alkohole, beispielsweise Kraft- oder Brennstoffe, mit zumindest einem nachfolgenden Wassergasshift-Prozess des Reformatgases in einem Brennstoffzellensystem, in welchem kathodenseitig Kathodenabgas gebildet wird, welches neben den Hauptkomponenten Sauerstoff und Stickstoff Wasser in der Gasphase enthält, dadurch gekennzeichnet, dass Kathodenabgas unmittelbar dem Reformierungsprozess zugeführt wird und somit der im Kathodenabgas enthaltene Wasserdampf auch dem nachgeordneten Wassergasshift-Prozess zur Verfügung steht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das im Reformierungsprozess erforderliche Oxidationsmittel ausschließlich vom Kathodenabgas kommt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das im Reformierungsprozess und dem diesen nachgeordneten Wassergasshift-Prozess erforderliche Wasser ausschließlich vom Kathodenabgas kommt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kathodenabgas zumindest zum Teil, insbesondere aber zur Gänze dem Reformierungsprozess und dem Wassergasshift-Prozess zugeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kathodenabgas vor dem Eintritt in den Reformierungsprozess prozesstechnisch behandelt, insbesondere erhitzt, wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kathodenzuluft Wasser oder Wasserdampf aus der anodenseitigen Abluft zugeführt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das anodenseitig gebildete Abgas zuerst in einem Restgasbrenner (5) verbrannt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein nicht katalytischer Restgasbrenner verwendet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein katalytischer Restgasbrenner verwendet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Wassergasshift-Prozess ein Hochtemperatur-Shift-Prozess, ein Mitteltemperatur-Shift-Prozess, ein Niedrigtemperatur-Shift-Prozess oder eine Kombination dieser Shift-Prozesse ist.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn des Betriebes des Brennstoffzellensystems in einem der Anode (4) unmittelbar vorgesetzten selektiven Oxidationskatalysator (18) im Reformatgas befindliches Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid oxidiert wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass dem Oxidationskatalysator (18) Oxidationsluft von einer Luftdosierungseinheit (19), beispielsweise einem Lüfter, bereit gestellt wird.
  13. Verwendung des Verfahrens nach einem der Anspruch 1 bis 12 in einem Brennstoffzellensystem mit einer oder mehreren Brennstoffzelle(n), des Typs Hochtemperatur-Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzelle (HT-PEMFC), Festelektrolyt-Brennstoffzelle, wie die SAFC (Solid Acid Fule Cell) sowie die AFC (Alcalin Fuel Cell) oder die PAFC (Phosphoric Acid Fuel Cell).
  14. Brennstoffzellensystem zur Strom- und/oder Wärmeerzeugung mit einem Reformer (1) für gasförmige und/oder flüssige Kohlenwasserstoffe oder Alkohole, zumindest einem Shift-Reaktor (2), zumindest einer Brennstoffzelle mit Anoden- und Kathodenraum, welche durch einen Elektrolyten voneinander abgetrennt sind, einer Einrichtung zur Versorgung der Kathode (3) mit Oxidationsmittel und einer kathoden- und anodenseitigen Abgasabführung, gekennzeichnet durch eine unmittelbare Überführung und Einleitung von Kathodenabgas in den Reformer (1).
  15. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel für den Reformierungsprozess ausschließlich vom Kathodenabgas stammt.
  16. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das im Reformierungsprozess und dem diesen nachgeordneten Wassergasshift-Prozess erforderliche Wasser ausschließlich vom Kathodenabgas kommt.
  17. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Kathodenabgas Wasser oder Wasserdampf aus dem anodenseitigen Abgas enthält.
  18. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass es als Brennstoffzellentyp zumindest eine Brennstoffzelle des Typs Hochtemperatur-Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzelle (HT-PEMFC), Festelektrolyt-Brennstoffzelle, wie die SAFC (Solid Acid Fuel Cell) sowie die AFC (Alcalin Fuel Cell) oder die PAFC (Phosphoric Acid Fuel Cell) enthält.
  19. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 14 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Wassergasshift-Prozess ein Hochtemperatur-Shift-Prozess, ein Mitteltemperatur-Shift-Prozess, ein Niedrigtemperatur-Shift-Prozess oder eine Kombination dieser Shift-Prozesse ist.
  20. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass anodenseitig ein Oxidationskatalysator (18) unmittelbar vorgesetzt ist.
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