DE102008005838A1 - Car comprises internal-combustion engine, reformer for generating hydrogen-containing reformate gas, liquid fuel tank, reformer-fuel pipe for guiding from the tank to the reformer, fuel supplying line for the reformer, and engine conveyer - Google Patents

Car comprises internal-combustion engine, reformer for generating hydrogen-containing reformate gas, liquid fuel tank, reformer-fuel pipe for guiding from the tank to the reformer, fuel supplying line for the reformer, and engine conveyer Download PDF

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Abstract

The car comprises an internal-combustion engine (51), a reformer (3) for generating a hydrogen-containing reformate gas, a liquid fuel tank (39), a reformer-fuel pipe (17) guiding from the fuel tank to the reformer, a line (19) for supplying the fuel to the reformer, an engine conveyer for propelling fuel to the engine, and a reformer-surge chamber and an engine-surge chamber connected with the fuel tank. The supply-line is arranged in the fuel tank and attached to the fuel pipe. The engine conveyer is arranged in the fuel tank and an engine fuel pipe (46) is attached at the engine conveyer. The car comprises an internal-combustion engine (51), a reformer (3) for generating a hydrogen-containing reformate gas, a liquid fuel tank (39), a reformer-fuel pipe (17) guiding from the fuel tank to the reformer, a line (19) for supplying the fuel to the reformer, an engine conveyer for propelling fuel to the engine, and a reformer-surge chamber and an engine-surge chamber connected with the fuel tank. The supply-line is arranged in the fuel tank and attached to the fuel pipe. The engine conveyer is arranged in the fuel tank and an engine fuel pipe (46) is attached at the engine conveyer. The reformer supply line is arranged in the reformer-surge chamber. The engine conveyer is arranged in the engine-surge chamber. The both surge chamber are aligned one on the other so that the communicating connection between the reformer-surge chamber and the fuel tank is interrupted from a pre-determined threshold value in the removing fuel level, while retaining the communicating connection between the engine-surge chamber and the fuel tank. A gas cell system is intended and comprises the reformer and a gas cell for generating electric current using reformate gas generated from the reformer. The reformer comprises a liquid-fuel evaporator. A metering valve is arranged in the reformer fuel-pipe and/or a pressure valve is arranged in a return line from the reformer fuel pipe to the fuel tank. A non-return check valve and/or a check valve are arranged in the reformer fuel pipe. A pressure sensor and/or a temperature sensor are arranged in the return line. A level measuring instrument is attached to the fuel tank and/or the reformer-surge chamber. An independent claim is included for a reformer for generating hydrogen-containing reformate gas for a gas cell system in a motor vehicle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen. Die Erfindung betrifft außerdem einen Reformer zum Generieren eines Wasserstoffgas enthaltenden Reformatgases, insbesondere für ein Brennstoffzellensystem, das in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein kann.The The present invention relates to a motor vehicle, in particular a vehicle Passenger cars. The invention also relates to a Reformer for generating a reformate gas containing hydrogen gas, in particular for a fuel cell system, which in one Motor vehicle may be arranged.

Üblicherweise weist ein Kraftfahrzeug eine Brennkraftmaschine auf, die mit einem flüssigen Kraftstoff betrieben werden kann. Aus verschiedenen Gründen kann ein derartiges Fahrzeug mit einem Reformer ausgestattet sein, mit dessen Hilfe aus einem flüssigen Kraftstoff ein Wasserstoffgas enthaltendes Reformatgas generiert werden kann. Ein derartiges Reformatgas kann beispielsweise der Brennkraftmaschine zur Verbrennung zugeführt werden. Ebenso kann derartiges Reformatgas in einer Brennstoffzelle zum Generieren von elektrischem Strom umgesetzt werden. Ebenso ist es möglich, mit Hilfe von Reformatgas eine Heizeinrichtung des Fahrzeugs zu betreiben.Usually a motor vehicle on an internal combustion engine, which with a liquid fuel can be operated. For various reasons such a vehicle may be equipped with a reformer, with the help of a liquid fuel, a hydrogen gas containing reformate gas can be generated. Such a reformate gas For example, the internal combustion engine can be supplied for combustion become. Likewise, such reformate gas in a fuel cell for Generating electricity will be implemented. It is the same possible, with the help of reformate a heater to operate the vehicle.

Bei Reformern, die in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz kommen, z. B. als Bestandteil eines Brennstoffzellensystems, bietet es sich an, den im Fahrzeug zum Betreiben einer Brennkraftmaschine ohnehin mitgeführten Kraftstoff zum Herstellen des Wasserstoffgas enthaltenden Reformatgases zu verwenden. Beispielsweise eignen sich ohne Beschränkung der Allgemeinheit Benzin, Diesel, Erdgas und Biodiesel zur Verwendung in einem Reformer. Bei flüssigen Kraftstoffen lässt sich häufig eine inhomogene Gemischbildung zwischen dem verdampften Kraftstoff und dem gasförmigen Oxidator, in der Regel Luft, beobachten.at Reformers that are used in a motor vehicle, for. B. as part of a fuel cell system, it makes sense the already carried in the vehicle for operating an internal combustion engine Fuel for producing the reformate gas containing hydrogen gas to use. For example, without limitation the general public uses gasoline, diesel, natural gas and biodiesel for use in a reformer. For liquid fuels often an inhomogeneous mixture formation between the vaporized fuel and the gaseous oxidizer, in usually air, watch.

Aus der DE 100 20 089 A1 ist es bekannt, zur Kraftstoffversorgung eines Reformers, insbesondere eines Brennstoffzellensystems, eine Dosiereinrichtung vorzusehen. Die bekannte Dosiereinrichtung weist eine einen Kraftstofftank mit einem Kraftstoffeinlass des Reformers verbindende Zuführleitung zum Einbringen von flüssigem Kraftstoff in den Reformer auf. In dieser Zuführleitung ist eine Fördereinrichtung zum Antreiben des flüssigen Kraftstoffs angeordnet. Außerdem ist in der Zuführleitung stromab der Fördereinrichtung ein Dosierventil zum Einstellen eines durch die Zuführleitung vom Dosierventil zum Reformer fließenden Kraftstoffstroms angeordnet. Die bekannte Dosiereinrichtung umfasst außerdem eine Rückführleitung, die eingangsseitig zwischen der Fördereinrichtung und dem Druckregelventil an die Zuführleitung und ausgangsseitig an den Kraftstofftank angeschlossen ist. Zusätzlich ist bei der bekannten Dosiereinrichtung in der Rückführleitung ein Druckhalteventil zum Einstellen eines vorbestimmten oder vorbestimmbaren Drucks angeordnet.From the DE 100 20 089 A1 It is known to provide a metering device for supplying fuel to a reformer, in particular a fuel cell system. The known metering device has a supply line connecting a fuel tank with a fuel inlet of the reformer for introducing liquid fuel into the reformer. In this supply line, a conveyor for driving the liquid fuel is arranged. In addition, a metering valve for adjusting a flowing through the supply line from the metering valve to the reformer fuel flow is arranged in the supply line downstream of the conveyor. The known metering device also comprises a return line, which is connected on the input side between the conveyor and the pressure control valve to the supply line and the output side to the fuel tank. In addition, in the known metering device in the return line, a pressure-holding valve for setting a predetermined or predeterminable pressure is arranged.

Aus der DE 102 17 675 A1 ist ein Reformer zum Generieren eines Wasserstoffgas enthaltenden Reformatgases bekannt, bei dem einem Kraftstoffanschluss ein Verdampfer zugeordnet ist. Beim bekannten Reformer besteht der Verdampfer im wesentlichen aus einer porösen Verdampferstruktur, die beispielsweise durch Vliesmaterial oder sonstiges Gewebe oder mattenartiges Gewebe, Schaum, Keramik oder dgl. gebildet sein kann. Der Kraftstoff wird dabei über eine entsprechende Zuführeinrichtung unmittelbar in die Verdampferstruktur eingebracht, in der sich der flüssige Kraftstoff durch Kapillarwirkung großvolumig ausbreitet. Hierdurch lässt sich seine Oberfläche extrem vergrößern, was die Kraftstoffverdampfung begünstigt.From the DE 102 17 675 A1 For example, a reformer for generating a reformate gas containing hydrogen gas is known, in which a fuel connection is associated with an evaporator. In the known reformer, the evaporator consists essentially of a porous evaporator structure, which may be formed for example by nonwoven material or other tissue or mat-like fabric, foam, ceramic or the like. The fuel is introduced via a corresponding feed directly into the evaporator structure, in which the liquid fuel spreads large volume by capillary action. As a result, its surface can be extremely large, which favors the evaporation of fuel.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein mit einem Reformer ausgestattetes Kraftfahrzeug eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine homogene Gemischbildung im Reformer auszeichnet.The The present invention addresses the problem of for a motor vehicle equipped with a reformer to provide an improved embodiment, in particular characterized by a homogeneous mixture formation in the reformer.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This Problem is inventively by the objects of the independent claims. advantageous Embodiments are the subject of the dependent Claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine zum Antreiben des Kraftstoffs zum Reformer vorgesehene Reformer-Fördereinrichtung unmittelbar in einem Kraftstofftank anzuordnen und eine vom Kraftstofftank zum Reformer führende Reformer-Kraftstoffleitung an die Reformer-Fördereinrichtung anzuschließen. Auf diese Weise kann die Saugseite der Reformer-Fördereinrichtung auf direktem Weg, ohne große Saugstrecke Kraftstoff aus dem Kraftstofftank ansaugen. Die Vermeidung einer langen Saugstrecke an der Saugseite der Reformer-Fördereinrichtung hat zur Folge, dass die Neigung zur Blasenbildung im Kraftstoff signifikant reduziert ist.The The present invention is based on the general idea, a for driving the fuel to the reformer provided reformer conveyor to arrange directly in a fuel tank and one from the fuel tank to Reformer leading reformer fuel line to reformer sponsor to join. In this way, the suction side of the reformer conveyor on the direct way, fuel out without a large suction line suck in the fuel tank. Avoidance of a long suction line the suction side of the reformer conveyor has the consequence that the tendency to blister in the fuel significantly reduced is.

Die Erfindung nutzt hierbei die Erkenntnis, dass Blasen im flüssigen Kraftstoff die homogene Gemischbildung behindern. Es hat sich gezeigt, dass die Vermeidung von Blasen im Kraftstoff zu einer gleichmäßigeren Förderleistung der Reformer-Fördereinrichtung und somit zu einer gleichmäßigeren Einleitung von Kraftstoff in den Reformer führt, was insgesamt eine kontinuierliche Verdampfung und die Ausbildung eines homogenen Gemischs begünstigt.The This invention uses the knowledge that bubbles in the liquid Fuel hinder the homogeneous mixture formation. It has shown, that avoiding bubbles in the fuel to a more even Flow rate of the reformer conveyor and thus to a more even introduction of fuel into the reformer, resulting in a total of one continuous evaporation and the formation of a homogeneous mixture favored.

Die Erfindung ist von besonderem Interesse, wenn es sich beim verwendeten flüssigen Kraftstoff um einen vergleichsweise flüchtigen Kraftstoff, also um einen Kraftstoff mit vergleichsweise niedriger Verdampfungstemperatur handelt, wie z. B. Benzin.The Invention is of particular interest when used liquid fuel to a comparatively volatile Fuel, ie a fuel with comparatively lower Evaporation temperature is such. Gasoline.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann im Kraftstofftank außerdem eine Motor-Fördereinrichtung vorgesehen sein, mit deren Hilfe die Brennkraftmaschine mit dem Kraftstoff aus dem Kraftstofftank versorgt werden kann. Hierzu ist eine vom Kraftstofftank zur Brennkraftmaschine führende Motor-Kraftstoffleitung direkt an die Motor-Fördereinrichtung angeschlossen. Durch die Bereitstellung eines gemeinsamen Kraftstofftanks sowohl für die Brennkraftmaschine als auch für den Reformer, kann der Bauraumbedarf für die Kraftstoffversorgung des Reformers reduziert werden.In an advantageous embodiment can also be provided in the fuel tank, an engine conveyor, by means of which the engine can be supplied with the fuel from the fuel tank. For this purpose, a leading from the fuel tank to the engine engine fuel line is connected directly to the motor conveyor. By providing a common fuel tank for both the engine and the reformer, the space requirement for the fuel supply of the reformer can be reduced.

Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Reformer-Fördereinrichtung in einem Reformer-Schwalltopf angeordnet sein, der hierzu im Kraftstofftank vorgesehen ist. Auf entsprechende Weise kann auch ein Motor-Schwalltopf im Kraftstofftank vorgesehen sein, in dem die Motor-Fördereinrichtung angeordnet ist. Die beiden Schwalltöpfe können nun vorteilhafterweise so aufeinander abgestimmt sein, dass bei abnehmendem Kraftstofffüllstand eine kommunizierende Verbindung zwischen dem Reformer-Schwalltopf und dem Kraftstofftank ab einem vorbestimmten Schwellwert unterbrochen wird, während eine kommunizierende Verbindung zwischen dem Motor-Schwalltopf und dem Kraftstofftank weiterhin bestehen bleibt. Hierdurch wird erreicht, dass bei sinkendem Kraftstofffüllstand der im Kraftstofftank verbleibende Kraftstoff nicht mehr dem Reformer zur Verfügung steht. Hierdurch wird eine Priorisierung dahingehend erreicht, dass bei abnehmendem Kraftstofffüllstand gegebenenfalls der Reformerbetrieb eingestellt wird, bevor die Brennkraftmaschine nicht mehr betrieben werden kann.Corresponding a particularly advantageous embodiment, the Reformer conveyor in a reformer swirl pot be arranged, which is provided for this purpose in the fuel tank. On appropriate Way can also be provided a motor swirl pot in the fuel tank be, in which the motor conveyor is arranged. The two baffles can now advantageously be coordinated so that with decreasing fuel level a communicating connection between the reformer swirl pot and the fuel tank interrupted from a predetermined threshold is while a communicating connection between the engine swirl pot and the fuel tank persist remains. This ensures that with decreasing fuel level of the Fuel remaining in the fuel tank is no longer available to the reformer is available. This will be a prioritization achieved in that with decreasing fuel level optionally the reformer operation is stopped before the internal combustion engine can no longer be operated.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention will become apparent from the Subclaims, from the drawings and from the associated Description of the figures with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in each case specified combination, but also in other combinations or can be used in isolation, without the scope of the present To leave invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.preferred Embodiments of the invention are in the drawings and will become more apparent in the following description explained, wherein the same reference numerals to the same or similar or functionally identical components relate.

Es zeigen, jeweils schematisch,It show, in each case schematically,

1 ein Brennstoffzellensystem mit einem Reformer in einem Kraftfahrzeug, 1 a fuel cell system with a reformer in a motor vehicle,

2 eine Detailansicht des Brennstoffzellensystems im Bereich des Reformers. 2 a detailed view of the fuel cell system in the region of the reformer.

Entsprechend 1 umfasst ein Brennstoffzellensystem 1, das in einem im übrigen nicht dargestellten Kraftfahrzeug angeordnet ist, zumindest eine Brennstoffzelle 2 sowie einen Reformer 3. Die Brennstoffzelle 2 dient in üblicher Weise zum Generieren von Strom aus einem Wasserstoffgas enthalten den Brenngas und einem Sauerstoffgas enthaltenden Oxidatorgas. Das Brenngas wird dabei einer Anodenseite 4 der Brennstoffzelle 2 zugeführt, während das Oxidatorgas, bei dem es sich zweckmäßig um Luft handelt, einer Kathodenseite 5 der Brennstoffzelle 2 zugeführt wird. In der Brennstoffzelle 2 trennt ein Elektrolyt 6 die Anodenseite 4 von der Kathodenseite 5. Üblicherweise besteht die Brennstoffzelle 2 aus einem Stapel mehrerer Brennstoffzellenelemente, in denen jeweils die Anodenseite 4 durch einen Elektrolyten 6 von der Kathodenseite 5 getrennt ist. Vorzugsweise handelt es sich bei der Brennstoffzelle um eine Hochtemperatur-Brennstoffzelle, die insbesondere als Festkörper-Brennstoffzelle bzw. als SOFC-Brennstoffzelle ausgestaltet sein kann. Ebenso ist es grundsätzlich möglich, die Brennstoffzelle 2 als Niedertemperatur-Brennstoffzelle auszugestalten, die insbesondere eine PEM-Brennstoffzelle sein kann, die mit einer Protonen-Transport-Membran bzw. mit einer Polymer-Elektrolyt-Membran als Elektrolyt 6 arbeitet. Für diesen Fall kann zusätzlich eine hier nicht gezeigte CO-Reinigungseinrichtung zwischen Reformer 3 und Brennstoffzelle 2 vorgesehen sein.Corresponding 1 includes a fuel cell system 1 , which is arranged in a motor vehicle, not otherwise shown, at least one fuel cell 2 as well as a reformer 3 , The fuel cell 2 In a conventional manner, it serves to generate electricity from a hydrogen gas containing the fuel gas and an oxidant gas containing oxygen gas. The fuel gas is doing an anode side 4 the fuel cell 2 while the oxidizer gas, which is expediently air, is a cathode side 5 the fuel cell 2 is supplied. In the fuel cell 2 separates an electrolyte 6 the anode side 4 from the cathode side 5 , Usually, there is the fuel cell 2 from a stack of several fuel cell elements, in each of which the anode side 4 through an electrolyte 6 from the cathode side 5 is disconnected. Preferably, the fuel cell is a high-temperature fuel cell, which may be configured in particular as a solid-state fuel cell or as an SOFC fuel cell. Likewise, it is basically possible to use the fuel cell 2 be designed as a low-temperature fuel cell, which may be in particular a PEM fuel cell, with a proton transport membrane or with a polymer electrolyte membrane as the electrolyte 6 is working. For this case, in addition, not shown here CO cleaning device between reformer 3 and fuel cell 2 be provided.

Die Brennstoffzelle 2 erhält eingangsseitig über eine an die Anodenseite 4 angeschlossene Anodengasleitung 7 ein durch das Brenngas gebildetes Anodengas. Ein Wasserstoffgas enthaltendes Anodenabgas verlässt die Brennstoffzelle 2 ausgangsseitig über eine Anodenabgasleitung 8, die ebenfalls an die Anodenseite 4 angeschlossen ist. Des Weiteren erhält die Brennstoffzelle 2 eingangsseitig über eine an die Kathoden seite 5 angeschlossene Kathodengasleitung 9 ein durch das Oxidatorgas gebildetes Kathodengas. Ein Kathodenabgas verlässt die Brennstoffzelle 2 ausgangsseitig über eine Kathodenabgasleitung 10, die hierzu an die Kathodenseite 5 angeschlossen ist.The fuel cell 2 receives on the input side via a to the anode side 4 connected anode gas line 7 an anode gas formed by the fuel gas. An anode exhaust gas containing hydrogen gas leaves the fuel cell 2 on the output side via an anode exhaust gas line 8th which also go to the anode side 4 connected. Furthermore, the fuel cell receives 2 on the input side via a to the cathode side 5 connected cathode gas line 9 a cathode gas formed by the oxidizer gas. A cathode exhaust gas leaves the fuel cell 2 on the output side via a cathode exhaust gas line 10 , which for this purpose to the cathode side 5 connected.

Das Brennstoffzellensystem 1 ist zweckmäßig mit einer Oxidatorversorgungseinrichtung 11 ausgestattet, die zum Zuführen von Oxidatorgas, also insbesondere von Luft, zu wenigstens einer Komponente des Brennstoffzellensystems 1 ausgestaltet ist. Hierzu weist sie eine Versorgungsleitung 12 auf, in der eine geeignete erste Fördereinrichtung 13, z. B. eine Pumpe oder ein Gebläse, zum Antreiben des Oxidatorgases angeordnet ist. Die Versorgungsleitung 12 kann an die jeweilige mit Oxidatorgas zu versorgende Komponente des Brennstoffzellensystems 1 direkt oder – wie hier – über einen entsprechenden Versorgungsleitungszweig angeschlossen sein. Beim hier gezeigten Beispiel sind zwei derartige Versorgungsleitungszweige vorgesehen, nämlich ein erster Versorgungsleitungszweig 14 und ein zweiter Versorgungsleitungszweig 16. Der erste Versorgungsleitungszweig 14 bildet die Kathodengasleitung 9 und führt das Oxidatorgas der Brennstoffzelle 2 zu.The fuel cell system 1 is useful with an oxidizer supply device 11 equipped for supplying oxidizer gas, that is in particular of air, to at least one component of the fuel cell system 1 is designed. For this purpose, it has a supply line 12 in which a suitable first conveyor 13 , z. As a pump or a blower, is arranged to drive the oxidizing gas. The supply line 12 can be to the respective component of the fuel cell system to be supplied with oxidizing gas 1 directly or - as here - via a corresponding Be connected supply line branch. In the example shown here, two such supply line branches are provided, namely a first supply line branch 14 and a second supply line branch 16 , The first supply line branch 14 forms the cathode gas line 9 and guides the oxidizer gas of the fuel cell 2 to.

Zur gezielten Aufteilung des mit der Fördereinrichtung 13 geförderten Oxidatorgases von der gemeinsamen Versorgungsleitung 12 auf die einzelnen Versorgungsleitungszweige 14, 16 kann eine Ventileinrichtung 20 vorgesehen sein, die über eine entsprechende, hier nicht dargestellte Steuerung gezielt so betätigbar ist, dass die jeweils erforderliche Oxi datorgasmenge durch den jeweiligen Versorgungsleitungszweig 14, 16 förderbar ist.For targeted distribution of the with the conveyor 13 promoted Oxidatorgases from the common supply line 12 to the individual supply line branches 14 . 16 can be a valve device 20 be provided, which is selectively actuated via a corresponding, not shown here control that the respectively required Oxi datorgasmenge through the respective supply line branch 14 . 16 is eligible.

Im Beispiel ist eine weitere Versorgungsleitung 15 vorgesehen, die im folgenden auch als dritter Versorgungsleitungszweig 15 bezeichnet wird und die eine zweite Fördereinrichtung 43 enthält, bei der es sich ebenfalls um eine Pumpe oder ein Gebläse handeln kann. Grundsätzlich kann der dritte Versorgungsleitungszweig 15 auch an die Ventileinrichtung 20 angeschlossen sein, so dass auf die zweite Fördereinrichtung 43 verzichtet werden kann.In the example is another supply line 15 provided in the following also as the third supply line branch 15 is called and the second conveyor 43 which may also be a pump or blower. In principle, the third supply line branch 15 also to the valve device 20 be connected, so that on the second conveyor 43 can be waived.

Der Reformer 3 dient zum Erzeugen des Brenngases aus einem flüssigen Kraftstoff und aus einem Oxidatorgas, vorzugsweise Luft. Hierzu ist der Reformer 3 eingangsseitig an eine Kraftstoffleitung 17 und an eine Oxidatorleitung 18 angeschlossen. Beim Kraftstoff handelt es sich um einen atomaren Wasserstoff enthaltenden flüssigen Kraftstoff, vorzugsweise um einen Kohlenwasserstoff. Zweckmäßig kann dabei derjenige Kraftstoff verwendet werden, der in einem mit dem Brennstoffzellensystem 1 ausgestatteten Kraftfahrzeug ohnehin zum Betreiben einer Brennkraftmaschine 51 (2) des Fahrzeugs vorhanden ist, also insbesondere Benzin, Diesel, Biodiesel und synthetische Kraftstoffe. Die Oxidatorleitung 18 führt dem Reformer 3 das Oxidatorgas zu und ist im gezeigten Beispiel durch die weitere Versorgungsleitung 15 bzw. durch den dritten Versorgungsleitungszweig 15 gebildet.The reformer 3 serves to generate the fuel gas from a liquid fuel and from an oxidizer gas, preferably air. This is the reformer 3 on the input side to a fuel line 17 and to an oxidizer line 18 connected. The fuel is an atomic hydrogen-containing liquid fuel, preferably a hydrocarbon. Appropriately, the one fuel can be used in one with the fuel cell system 1 equipped motor vehicle anyway for operating an internal combustion engine 51 ( 2 ) of the vehicle is present, so in particular gasoline, diesel, biodiesel and synthetic fuels. The oxidizer line 18 leads the reformer 3 the oxidizer gas and is in the example shown by the further supply line 15 or by the third supply line branch 15 educated.

Das Brennstoffzellensystem 1 kann außerdem einen Restgasbrenner 21 aufweisen, der zum Verbrennen von Anodenabgas mit Kathodenabgas ausgestaltet ist. Hierzu ist der Restgasbrenner 21 eingangsseitig an die Anodenabgasleitung 8 und an die Kathodenabgasleitung 10 angeschlossen. Bevorzugt ist der Restgasbrenner 21 mit einem Brennraum 22 ausgestattet, in dem eine Verbrennungsreaktion mit offener Flamme abläuft. Grundsätzlich ist jedoch auch ein Restgasbrenner 21 denkbar, der einen Oxidationskatalysator aufweist und mit katalytischer Verbrennung arbeitet. Ausgangsseitig ist an den Restgasbrenner 21 eine Abgasleitung 23 angeschlossen, über die ein durch die Verbrennungsreaktion gebildetes Brennerabgas vom Restgasbrenner 21 abgeführt wird. Optional kann an den Restgasbrenner 21 eine Kühlgasleitung 24 angeschlossen sein, und zwar insbesondere kathodenseitig. Über die Kühlgasleitung 24 ist bei Bedarf ein Kühlgas, vorzugsweise Luft, dem Restgasbrenner 21 zuführbar. Im gezeigten Beispiel ist die Kühlgasleitung 24 durch den zweiten Versorgungsleitungszweig 16 gebildet.The fuel cell system 1 can also have a residual gas burner 21 have, which is designed for burning anode exhaust gas with cathode exhaust gas. For this purpose, the residual gas burner 21 on the input side to the anode exhaust gas line 8th and to the cathode exhaust gas line 10 connected. The residual gas burner is preferred 21 with a combustion chamber 22 equipped, in which a combustion reaction proceeds with an open flame. Basically, however, is also a residual gas burner 21 conceivable, which has an oxidation catalyst and works with catalytic combustion. On the output side is to the residual gas burner 21 an exhaust pipe 23 connected, via a formed by the combustion reaction burner exhaust gas from the residual gas burner 21 is dissipated. Optionally can connect to the residual gas burner 21 a cooling gas line 24 be connected, in particular on the cathode side. About the cooling gas line 24 If necessary, a cooling gas, preferably air, the residual gas burner 21 fed. In the example shown, the cooling gas line 24 through the second supply line branch 16 educated.

Bei der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform dient die Oxidatorversorgungseinrichtung 11 zur Versorgung der Brennstoffzelle 2 des Reformers 3 und des Restgasbrenners 21 mit Oxidatorgas. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Oxidatorversorgungseinrichtung 11 auch so ausgestaltet sein, dass sie nur eine dieser Komponenten 2, 3, 21 oder nur zwei dieser Komponenten 2, 3, 21 mit dem Oxidatorgas versorgt. Zur Versorgung der jeweils anderen Komponente oder Komponen ten 2, 3, 21 kann dann zumindest eine weitere Oxidatorversorgungseinrichtung vorgesehen sein.In the preferred embodiment shown here, the oxidizer supply device serves 11 to supply the fuel cell 2 the reformer 3 and the residual gas burner 21 with oxidizer gas. In another embodiment, the oxidizer supply device 11 also be designed so that they are only one of these components 2 . 3 . 21 or just two of these components 2 . 3 . 21 supplied with the oxidizer gas. To supply the respective other component or component 2 . 3 . 21 can then be provided at least one further Oxidatorversorgungseinrichtung.

Das Brennstoffzellensystem 1 kann des Weiteren zumindest einen Wärmeübertrager aufweisen. Im gezeigten Beispiel sind drei Wärmeübertrager vorgesehen, nämlich ein Hauptwärmeübertrager 25, ein Rezirkulationswärmeübertrager 27 und ein Hilfswärmeübertrager 28. Der Hauptwärmeübertrager 25 ist einerseits in die Abgasleitung 23 und andererseits in die Kathodengasleitung 9 bzw. in den ersten Versorgungsleitungszweig 14 eingebunden und dient somit zur Übertragung von Wärme vom Brennerabgas auf das Kathodengas. Der Rezirkulationswärmeübertrager 27 ist einerseits in die Oxidatorgasleitung 18 bzw. in den dritten Versorgungsleitungszweig 15 und andererseits in eine Rezirkulationsleitung 29 eingebunden. Diese Rezirkulationsleitung 29 zweigt bei 30 von der Anodenabgasleitung 8 ab und ist an die Eingangsseite des Reformers 3 angeschlossen. Sie enthält stromab des Rezirkulationswärmeübertragers 27 eine Fördereinrichtung 31 zum Antreiben des rezirkulierten Anodenabgases, bei der es sich beispielsweise um eine Pumpe, ein Gebläse oder einen Kompressor handeln kann. Das Anodenabgas kann je nach Betriebszustand der Brennstoffzelle 2 einen relativ hohen Anteil an Wasserstoffgas enthalten und kann somit durch die Rückführung in den Reformer 3 zur Steigerung des Wirkungsgrads genutzt werden. Schließlich ist der Hilfswärmeübertrager 28 einerseits in die Abgasleitung 23 und andererseits in eine Leitung 32 eingebunden, die zu einem grundsätzlich beliebigen Wärmeverbraucher führen kann. Insbesondere kann der Hilfswärmeü bertrager 28 über die Leitung 32 in einen Kühlkreis einer Brennkraftmaschine des mit dem Brennstoffzellensystem 1 ausgestatteten Kraftfahrzeugs oder in einen Heizkreis oder eine Luftheizung zum Aufwärmen eines Fahrzeuginnenraums des mit dem Brennstoffzellensystem 1 ausgestatteten Fahrzeugs eingebunden sein. Der Hilfswärmeübertrager 28 ist in der Abgasleitung 23 stromab des Hauptwärmeübertragers 25 angeordnet und kann dem Brennerabgas zusätzliche Wärme entziehen.The fuel cell system 1 may further comprise at least one heat exchanger. In the example shown, three heat exchangers are provided, namely a main heat exchanger 25 , a recirculation heat exchanger 27 and an auxiliary heat exchanger 28 , The main heat exchanger 25 is on the one hand in the exhaust pipe 23 and on the other hand into the cathode gas line 9 or in the first supply line branch 14 integrated and thus serves to transfer heat from the burner exhaust gas to the cathode gas. The recirculation heat exchanger 27 on the one hand into the Oxidatorgasleitung 18 or in the third supply line branch 15 and on the other hand into a recirculation line 29 involved. This recirculation line 29 branches 30 from the anode exhaust gas line 8th from and is to the input side of the reformer 3 connected. It contains downstream of the Rezirkulationswärmeübertragers 27 a conveyor 31 for driving the recirculated anode exhaust, which may be, for example, a pump, blower or compressor. The anode exhaust gas can, depending on the operating state of the fuel cell 2 contain a relatively high proportion of hydrogen gas and can thus by the return in the reformer 3 be used to increase the efficiency. Finally, the auxiliary heat exchanger 28 on the one hand into the exhaust pipe 23 and on the other hand into a pipe 32 integrated, which can lead to a basically any heat consumer. In particular, the Hilfswärmmeü bertrager 28 over the line 32 in a cooling circuit of an internal combustion engine with the fuel cell system 1 equipped motor vehicle or in a heating circuit or an air heater for warming up a vehicle interior of the fuel cell system 1 equipped vehicle. Of the Auxiliary heat exchanger 28 is in the exhaust pipe 23 downstream of the main heat exchanger 25 arranged and can extract extra heat from the burner exhaust gas.

Brennstoffzelle 2, Restgasbrenner 21, Hauptwärmeübertrager 25, Rezirkulationswärmeübertrager 27 und Hilfswärmeübertrager 28 bilden in den gezeigten Beispielen jeweils separate Komponenten. Grundsätzlich ist es jedoch möglich, zumindest zwei dieser Komponenten baulich zu einer Einheit zu integrieren. Beispielsweise kann der Restgasbrenner 21 in eine Ausgangsseite der Brennstoffzelle 2 integriert werden. Zu sätzlich oder alternativ kann der Hauptwärmeübertrager 25 in eine Ausgangsseite des Restgasbrenners 21 integriert werden. Ebenso ist es möglich, zwei oder mehr Wärmeübertrager 25, 27, 28 zu einer baulichen Einheit zu integrieren.fuel cell 2 , Residual gas burner 21 , Main heat exchanger 25 , Rezirkulationswärmeübertrager 27 and auxiliary heat exchanger 28 each form separate components in the examples shown. In principle, however, it is possible to structurally integrate at least two of these components into one unit. For example, the residual gas burner 21 in an output side of the fuel cell 2 to get integrated. Additionally or alternatively, the main heat exchanger 25 in an outlet side of the residual gas burner 21 to get integrated. It is also possible to have two or more heat exchangers 25 . 27 . 28 to integrate into a structural unit.

Das Brennstoffzellensystem 1 weist hier außerdem eine thermisch isolierende Isolationshülle 33 auf, die durch eine unterbrochene Linie angedeutet ist. Sie besteht aus einem thermisch isolierenden Material. Im gezeigten Beispiel sind von der Isolationshülle 33 die Brennstoffzelle 2, der Reformer 3, der Restgasbrenner 21 und der Hauptwärmeübertrager 25 umhüllt, während der Rezirkulationswärmeübertrager 27 mit der zugehörigen Fördereinrichtung 31 und der Hilfswärmeü bertrager 28 sowie Teile der Oxidatorversorgungseinrichtung 11 außerhalb der Isolationshülle 33 angeordnet sind. Denkbar ist auch eine Ausführungsform, bei der die Isolationshülle 33 aus mehreren Teilhüllen besteht.The fuel cell system 1 here also has a thermally insulating insulation cover 33 on, which is indicated by a broken line. It consists of a thermally insulating material. In the example shown are of the insulation cover 33 the fuel cell 2 , the reformer 3 , the residual gas burner 21 and the main heat exchanger 25 wrapped during the recirculation heat exchanger 27 with the associated conveyor 31 and the auxiliary heat exchanger 28 and parts of the oxidizer supply device 11 outside the insulation sleeve 33 are arranged. Also conceivable is an embodiment in which the insulation cover 33 consists of several part covers.

Im Bereich der mit den entsprechenden Anschlüssen versehenen Eingangsseite des Reformers 3 ist die Kraftstoffleitung 17 direkt an den Reformer 3 anschließbar; die Isolationshülle 33 kann dort eine entsprechende Aussparung aufweisen. Auf diese Weise wird vermieden, die Kraftstoffleitung 17 innerhalb der Isolationshülle 33 zu verlegen.In the area provided with the corresponding connections input side of the reformer 3 is the fuel line 17 directly to the reformer 3 connected; the insulation cover 33 can have a corresponding recess there. This avoids the fuel line 17 inside the insulation sleeve 33 relocate.

Der Reformer 3 enthält einen Gemischbildungsabschnitt 34 und einen Reaktorabschnitt 35. Im Gemischbildungsabschnitt 34 wird ein möglichst homogenes Gemisch aus verdampftem Kraftstoff und Oxidatorgas sowie ggf. rückgeführtem Anodenabgas gebildet. Dieses Gemisch wird dem Reaktorabschnitt 35 zugeführt. Im Reaktorabschnitt 35 erfolgt die Generierung des Reformatgases oder Brenngases oder Anodengases. Der Reaktorabschnitt 35 arbeitet beispielsweise mit partieller Oxidation und kann hierzu einen entsprechenden Katalysator 57 enthalten. Zur Verdampfung des dem Reformer 3 in flüssigem Zustand zugeführten Kraftstoffs, bei dem es sich vorzugsweise um Benzin handelt, weist der Reformer 3 eine Verdampfereinrichtung 36 auf, an welche die Kraftstoffleitung 17 angeschlossen ist.The reformer 3 contains a mixture formation section 34 and a reactor section 35 , In the mixture formation section 34 a homogeneous mixture of vaporized fuel and oxidant gas and optionally recycled anode exhaust gas is formed. This mixture becomes the reactor section 35 fed. In the reactor section 35 the generation of the reformate gas or fuel gas or anode gas takes place. The reactor section 35 For example, works with partial oxidation and can this purpose a corresponding catalyst 57 contain. For evaporation of the reformer 3 in the liquid state supplied fuel, which is preferably gasoline, has the reformer 3 an evaporator device 36 on, to which the fuel line 17 connected.

Entsprechend 2 umfasst eine derartige Verdampfereinrichtung 36 eine poröse Verdampferstruktur 37, die so aus gestaltet ist, dass ein darin eingebrachter flüssiger Kraftstoff leichter verdampft. Insbesondere bewirkt die Verdampferstruktur 37, dass sich darin eingeleiteter Kraftstoff, insbesondere aufgrund von Kapillarkräften, im Volumen der Verdampferstruktur 37 ausbreitet und dadurch seine für die Verdampfung bereitstehende Oberfläche extrem vergrößert. Die Verdampferstruktur 37 kann ein Vliesmaterial aufweisen oder dadurch gebildet sein. Ebenso kann die Verdampferstruktur 37 einen Metallschaum oder einen Keramikschaum oder ein Gewebe oder eine Matte aufweisen oder dadurch gebildet sein.Corresponding 2 comprises such an evaporator device 36 a porous evaporator structure 37 , which is designed so that a liquid fuel introduced therein more easily evaporated. In particular, the evaporator structure causes 37 in that fuel introduced therein, in particular due to capillary forces, in the volume of the evaporator structure 37 spreads and thus its available for evaporation surface extremely enlarged. The evaporator structure 37 may comprise or be formed by a nonwoven material. Likewise, the evaporator structure 37 a metal foam or a ceramic foam or a fabric or a mat or be formed by it.

Der Reformer 3 weist hier in seinem Gemischbildungsabschnitt noch ein Zündorgan 60 sowie einen Temperatursensor 61 auf.The reformer 3 here still has an ignition element in its mixture formation section 60 and a temperature sensor 61 on.

Die Kraftstoffleitung 17 bildet einen Bestandteil einer Kraftstoffversorgungseinrichtung 38, die hier sowohl zur Versorgung des Reformers 3 mit Kraftstoff als auch zur Versorgung der Brennkraftmaschine 51 mit Kraftstoff dient. Die mit 17 bezeichnete Kraftstoffleitung 17 führt von einem Kraftstofftank 39 zum Reformer 3 und wird im Folgenden auch als Reformer-Kraftstoffleitung 17 bezeichnet. Um den Kraftstoff durch die Reformer-Kraftstoffleitung 17 zum Reformer 3 anzutreiben, ist eine Reformer-Fördereinrichtung 19 vorgesehen, die im Kraftstofftank 39 angeordnet ist. Die Reformer-Kraftstoffleitung 17 ist an die Druckseite der Reformer-Fördereinrichtung 19 angeschlossen. Bei der Reformer-Fördereinrichtung 19 handelt es sich bevorzugt um eine Kraftstoffpumpe.The fuel line 17 forms part of a fuel supply device 38 who are here both to supply the reformer 3 with fuel and to supply the internal combustion engine 51 serves with fuel. With 17 designated fuel line 17 leads from a fuel tank 39 to the reformer 3 and is also referred to below as a reformer fuel line 17 designated. To get the fuel through the reformer fuel line 17 to the reformer 3 driving is a reformer funding facility 19 provided in the fuel tank 39 is arranged. The reformer fuel line 17 is to the pressure side of the reformer conveyor 19 connected. At the reformer conveyor 19 it is preferably a fuel pump.

Die Reformer-Kraftstoffleitung 17 ist zweckmäßig so ausgestaltet, dass sie den flüssigen Kraftstoff unmittelbar in die Verdampferstruktur 27 einbringt. Vorzugsweise endet die Reformer-Kraftstoffleitung 17 hierzu unmittelbar an oder in der Verdampferstruktur 37.The reformer fuel line 17 is suitably designed so that the liquid fuel directly into the evaporator structure 27 brings. Preferably, the reformer fuel line ends 17 this directly on or in the evaporator structure 37 ,

Die Kraftstoffversorgungseinrichtung 38 umfasst außerdem ein Dosierventil 40, das in der Reformer-Kraftstoffleitung 17 angeordnet ist. Das Dosierventil 40 ist so ausgestaltet, dass damit ein durch die Reformer-Kraftstoffleitung 17 vom Dosierventil 40 zur Verdampferstruktur 37 fließender Kraftstoffstrom einstellbar ist. Ferner umfasst die Kraftstoffversorgungseinrichtung 38 eine Rückführleitung 41. Diese ist eingangsseitig zwischen dem Kraftstofftank 39 und dem Dosierventil 40 an die Reformer-Kraftstoffleitung 17 und ausgangsseitig an den Kraftstofftank 39 angeschlossen. Eine Anschlussstelle oder Verbindungsstelle zwischen der Reformer-Kraftstoffleitung 17 und der Rückführleitung 41 ist hier mit 42 bezeichnet. Optional kann zwischen dem Dosierventil 40 und der Verbindungsstelle 42 ein Sperrventil 26 in der Reformer-Kraftstoffleitung 17 angeordnet sein, mit dem die Reformer-Kraftstoffleitung 17 gesperrt und das Dosierventil 40 entlastet werden kann.The fuel supply device 38 also includes a dosing valve 40 that in the reformer fuel line 17 is arranged. The metering valve 40 is designed so that one through the reformer fuel line 17 from the metering valve 40 to the evaporator structure 37 flowing fuel flow is adjustable. Furthermore, the fuel supply device comprises 38 a return line 41 , This is the input side between the fuel tank 39 and the metering valve 40 to the reformer fuel line 17 and on the output side to the fuel tank 39 connected. A junction or junction between the reformer fuel rail 17 and the return line 41 is here designated 42. Optionally, between the metering valve 40 and the connection point 42 a check valve 26 in the reformer fuel line 17 be arranged with the the Reformer fuel line 17 locked and the metering valve 40 can be relieved.

In der Rückführleitung 41 ist vorzugsweise ein Druckhalteventil 47 angeordnet, das so ausgestaltet ist, dass damit ein vorbestimmter oder ein vorbestimmbarer Druck im Kraftstoff stromauf des Druckhalteventils 47 einstellbar ist. Stromauf des Druckhalteventils 47 kann ein Drucksensor 48 an die Rückführleitung 41 angeschlossen sein, um den vom Druckhalteventil 47 eingestellten Druck im Kraftstoff stromauf des Druckhalteventils 47 zu messen. Insbesondere kann in Verbindung mit einem einstellbaren Druckhalteventil 47 ein geschlossener Regelkreis zum Einstellen eines gewünschten Drucks realisiert werden. Ein entsprechendes Stellglied zum Einstellen des Druckhalteventils 47 ist mit 55 bezeichnet. Das Stellglied 55 ist ausgangsseitig mit dem Druckhalteventil 47 und eingangsseitig mit dem Drucksensor 48 und/oder mit einem optional vorgesehenen Temperatursensor 56 verbunden.In the return line 41 is preferably a pressure-holding valve 47 arranged, which is designed so that a predetermined or a predeterminable pressure in the fuel upstream of the pressure holding valve 47 is adjustable. Upstream of the pressure relief valve 47 can be a pressure sensor 48 to the return line 41 be connected to the pressure relief valve 47 set pressure in the fuel upstream of the pressure relief valve 47 to eat. In particular, in conjunction with an adjustable pressure relief valve 47 a closed loop for setting a desired pressure can be realized. A corresponding actuator for adjusting the pressure holding valve 47 is with 55 designated. The actuator 55 is on the output side with the pressure-holding valve 47 and on the input side with the pressure sensor 48 and / or with an optionally provided temperature sensor 56 connected.

Bei der hier gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist optional zwischen der Reformer-Fördereinrichtung 19 und der Anschlussstelle 42 der Rückführleitung 41 ein Rückschlagsperrventil 49 in der Reformer-Kraftstoffleitung 17 angeordnet. Das Rückschlagsperrventil 49 sperrt in Richtung zur Reformer-Fördereinrichtung 19. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Reformer-Fördereinrichtung 19 eine Zahnradpumpe auf oder ist durch eine Zahnradpumpe gebildet.In the preferred embodiment shown here is optional between the reformer conveyor 19 and the connection point 42 the return line 41 a non-return valve 49 in the reformer fuel line 17 arranged. The check valve 49 locks towards the reformer conveyor 19 , In a preferred embodiment, the reformer conveyor 19 a gear pump or is formed by a gear pump.

Die Kraftstoffversorgungseinrichtung 38 kann außerdem mit wenigstens einem Schwingungsdämpfer 50 ausgestattet sein, der so ausgestaltet ist, dass er Druckschwingungen im Kraftstoff bedämpfen kann. Exemplarisch ist ein solcher Schwingungsdämpfer 50 hier in der Rückführleitung 41 stromauf des Druckhalteventils 47 angeordnet. Grundsätzlich kann ein derartiger Schwingungsdämpfer 50 zusätzlich oder alternativ in der Reformer-Kraftstoffleitung 17 angeordnet sein, und zwar stromauf des Dosierventils 40.The fuel supply device 38 can also with at least one vibration damper 50 equipped, which is designed so that it can dampen pressure oscillations in the fuel. Exemplary is such a vibration damper 50 here in the return line 41 upstream of the pressure relief valve 47 arranged. In principle, such a vibration damper 50 additionally or alternatively in the reformer fuel line 17 be arranged, upstream of the metering valve 40 ,

Die Kraftversorgungseinrichtung 38 arbeitet wie folgt:
Bei eingeschalteter Verdampfereinrichtung 36 ist die Reformer-Fördereinrichtung 19 in Betrieb, so dass diese Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 39 ansaugt und in der Reformer-Kraftstoffleitung 17 fördert. Bei einer besonders einfachen Ausführungsform besitzt die Reformer-Fördereinrichtung 19 nur eine einzige Betriebsstufe, in der sie zumindest so viel Kraftstoff fördert, wie der Reformer 3 bei maximaler Leistung benötigt. In Abhängigkeit eines aktuellen Kraftstoffbedarfs des Reformers 3 wird das Dosierventil 40 betätigt, um einen dem aktuellen Kraftstoffbedarf entsprechenden Kraftstoffstrom einzustellen. Der vom Dosierventil 40 eingestellte Kraftstoffstrom gelangt über die Reformer-Kraftstoffleitung 17 in flüssigem Zustand in die Verdampferstruktur 37 und kann dort im Gemischbildungsabschnitt 34 des Reformers 3 verdampfen und sich mit dem Oxidatorgas sowie ggf. mit dem rückgeführten Anodenabgas vermischen. Sofern der vom Dosierventil 40 eingestellte, dem Reformer 3 bzw. der Verdampferstruktur 37 zugeführte Kraftstoffstrom kleiner ist als die Fördermenge der Reformer-Fördereinrichtung 19, wird die Differenz über die Rückführleitung 41 in den Tank 39 zurückgeführt. Das Druckhalteventil 47 sorgt dafür, dass die Reformer-Fördereinrichtung 19 stromauf des Dosierventils 40 im Kraftstoff einen für eine ordnungsgemäße Dosierung oder Zumessung der jeweils gewünschten Kraftstoffmenge vorbe stimmter Druck erzeugt. Durch das Vermeiden von Blasen im Kraftstoff kann die Reformer-Fördereinrichtung 19, insbesondere wenn es sich dabei um eine Zahnradpumpe handelt, zuverlässig arbeiten, um den gewünschten Druck im Kraftstoff und die gewünschte Fördermenge bereitzustellen. Dies führt zu einer verbesserten Verdampfung und Gemischbildung.The power supply device 38 works as follows:
With the evaporator turned on 36 is the reformer funding agency 19 in operation, so that this fuel from the fuel tank 39 sucks and in the reformer fuel line 17 promotes. In a particularly simple embodiment, the reformer conveyor has 19 just a single stage of operation in which it delivers at least as much fuel as the reformer 3 needed at maximum power. Depending on a current fuel demand of the reformer 3 becomes the metering valve 40 operated to set a fuel flow corresponding to the current fuel demand. The from the metering valve 40 set fuel flow passes through the reformer fuel line 17 in the liquid state in the evaporator structure 37 and can there in the mixture formation section 34 the reformer 3 evaporate and mix with the oxidizer gas and possibly with the recirculated anode exhaust gas. If that of the metering valve 40 set, the reformer 3 or the evaporator structure 37 supplied fuel flow is smaller than the flow rate of the reformer conveyor 19 , the difference is over the return line 41 in the tank 39 recycled. The pressure holding valve 47 ensures that the reformer's funding 19 upstream of the metering valve 40 generated in the fuel for a proper metering or metering of the respective desired amount of fuel vorbe certain pressure. By avoiding bubbles in the fuel, the reformer conveyor 19 in particular, if it is a gear pump, work reliably to provide the desired pressure in the fuel and the desired delivery rate. This leads to improved evaporation and mixture formation.

Im Verlauf einer Startprozedur zum Hochfahren des Reformers 3 und/oder des Brennstoffzellensystems 1 kann der Reformer 3 zunächst überstöchiometrisch, also quasi als Brenner betrieben werden, um den Katalysator 57 auf dessen Aktivierungstemperatur aufzuheizen. Hierbei dient das Zündorgan 60, z. B. ein Glühstift oder eine Zündkerze, zum Initiieren des Verbrennungsvorgangs. Anschließend wird der Reformer 3 unterstöchiometrisch betrieben, um Reformatgas zu erzeugen. Mit dem Temperatursensor 61 kann der Zeitpunkt bzw. die Temperatur zum Wechseln vom Brennerbetrieb zum Reformerbetrieb überwacht werden.In the course of a startup procedure for booting up the reformer 3 and / or the fuel cell system 1 can the reformer 3 initially superstoichiometric, so to speak, operated as a burner to the catalyst 57 to heat up to its activation temperature. Here, the ignition device is used 60 , z. As a glow plug or a spark plug, for initiating the combustion process. Subsequently, the reformer 3 operated substoichiometrically to produce reformate gas. With the temperature sensor 61 For example, the time or temperature for changing from burner operation to reformer operation can be monitored.

Zur Vermeidung einer Blasenbildung im Kraftstoff ist die Reformer-Fördereinrichtung 19 unmittelbar im Kraftstofftank 39 angeordnet und druckseitig an den Anfang der Reformer-Kraftstoffleitung 17 angeschlossen. Zusätzlich kann im Kraftstofftank 39 ein Reformer-Schwalltopf 44 vorgesehen sein, der mit dem Kraftstofftank 39 kommunizierend verbunden ist. Das bedeutet, dass aus dem Tank 39 Kraftstoff in den Reformer-Schwalltopf 44 überströmen kann. Dargestellt ist in 2 eine besonders einfache Ausführungsform, bei welcher der Reformer-Schwalltopf 44 durch einen oben offenen Behäl ter gebildet ist, so dass bei einem hinreichenden Pegelstand im Tank 39 Kraftstoff in diesen Behälter gelangt.To avoid blistering in the fuel is the reformer conveyor 19 directly in the fuel tank 39 arranged and pressure side to the beginning of the reformer fuel line 17 connected. In addition, in the fuel tank 39 a reformer swirl pot 44 be provided with the fuel tank 39 is communicatively connected. That means that out of the tank 39 Fuel in the reformer swirl pot 44 can overflow. Is shown in 2 a particularly simple embodiment in which the reformer swirl pot 44 is formed by an open-top Behäl ter, so that at a sufficient level in the tank 39 Fuel gets into this container.

Bei der in 2 gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist im Kraftstofftank 39 außerdem eine Motor-Fördereinrichtung 45 angeordnet, die über eine Motor-Kraftstoffleitung 46 den Motor bzw. die Brennkraftmaschine 51 mit Kraftstoff versorgt. Bei der Motor-Fördereinrichtung 45 handelt es sich bevorzugt jedenfalls um eine Pumpe. Die beiden Kraftstoff-Fördereinrichtungen 19, 45 sind somit im gleichen Kraftstofftank 39 angeordnet. Auch für die Versorgung der Brennkraftmaschine 51 mit Kraftstoff ist eine Rücklaufleitung 52 vorgesehen, die nicht benötigten Kraftstoff zum Tank 39 zurückführt. Alternativ kann zur Versorgung des Reformers 3 und der Brennkraftmaschine 51 eine gemeinsame Fördereinrichtung vorgesehen sein, die sowohl die Reformer-Kraftstoffleitung 17 als auch die Motor-Kraftstoffleitung 46 speist. In der Motor-Kraftstoffleitung 46 bzw. in der zugehörigen Rücklaufleitung 52 können entsprechende Komponenten, wie sie die Kraftstoffversorgungseinrichtung 38 aufweist, angeordnet sein, also beispielsweise ein Rückschlagsperrventil, ein Sperrventil, ein Dosierventil, ein Schwingungsdämpfer, ein Drucksensor, ein Temperatursensor sowie ein Druckhalteventil, wobei die beispielhaft genannten Komponenten einzeln oder in beliebiger Kombination auftreten können.At the in 2 shown preferred embodiment is in the fuel tank 39 also an engine conveyor 45 Arranged over an engine fuel line 46 the engine or the internal combustion engine 51 fueled. At the motor conveyor 45 in any case, it is preferably a pump. The two power fabric-conveying devices 19 . 45 are thus in the same fuel tank 39 arranged. Also for the supply of the internal combustion engine 51 with fuel is a return line 52 provided the unneeded fuel to the tank 39 returns. Alternatively, to supply the reformer 3 and the internal combustion engine 51 a common conveyor may be provided, which both the reformer fuel line 17 as well as the engine fuel line 46 fed. In the engine fuel line 46 or in the associated return line 52 may be appropriate components, such as the fuel supply device 38 may be arranged, so for example, a check valve, a check valve, a metering valve, a vibration damper, a pressure sensor, a temperature sensor and a pressure holding valve, wherein the components exemplified may occur individually or in any combination.

Der Kraftstofftank 39 weist im hier gezeigten Beispiel außerdem einen Motorschwalltopf 53 auf, der mit dem Kraftstofftank 39 kommunizierend verbunden ist und in dem die Mo tor-Fördereinrichtung 45 angeordnet ist. Der jeweilige Schwalltopf 44, 53 kann als separates Bauteil ausgestaltet sein und auf geeignete Weise in den Tank 39 eingebaut sein. Ebenso ist es möglich, zumindest einen der Schwalltöpfe 44, 53 integral am Boden 54 des Tanks 39 auszubilden. Insbesondere kann der Motor-Schwalltopf 53 durch eine Vertiefung im Boden 54 gebildet sein. Bemerkenswert ist die hier gezeigte, besondere Ausführungform, bei welcher die beiden Schwalltöpfe 44, 53 so aufeinander abgestimmt sind, dass der Reformer-Schwalltopf 44 bei sinkendem Pegelstand im Tank 39 ab einem vorbestimmten Schwellwert vom Tankinhalt entkoppelt ist, also nicht mehr aus dem Kraftstofftank 39 nachgefüllt wird. Hierdurch werden die einzelnen Kraftstoffverbraucher, nämlich die Brennkraftmaschine 51 und der Reformer 3 priorisiert. Wenn die Kraftstoffversorgung des Reformers 3 bei abnehmendem Kraftstoffpegel im Tank 39 dem genannten Schwellwert vom übrigen Kraftstoffvolumen des Tanks 39 entkoppelt ist, bleibt die Verbindung des Motor-Schwalltopfs 53 zum Kraftstoffvolumen des Tanks 39 erhalten, so dass dieser weiterhin mit Kraftstoff versorgt wird. In 2 ist ein Zustand dargestellt, bei dem der Reformer-Schwalltopf 44 bereits vom Kraftstoffvolumen des Tanks 39 entkoppelt ist, da dessen Pegel bereits unterhalb der obenliegenden Einlassöffnung des Reformer-Schwalltopfs 44 liegt. Im Unterschied dazu ist der Kraftstoffpegel im Tank 39 noch oberhalb der Einlassöffnung des Motor-Schwalltopfs 53. Bei einer im Boden 54 versenkten Anordnung des Motorschwalltopfs 53 befindet sich die Öffnung des Motorschwalltopfs 53 an der tiefsten Stelle des Bodens 54.The fuel tank 39 In the example shown here also has a motor swirl pot 53 on top of that with the fuel tank 39 is communicatively connected and in which the Mo tor conveyor 45 is arranged. The respective swirl pot 44 . 53 can be configured as a separate component and in a suitable manner in the tank 39 be installed. It is also possible, at least one of the swirl pots 44 . 53 integral on the ground 54 of the tank 39 train. In particular, the engine swirl pot 53 through a depression in the ground 54 be formed. Noteworthy is the particular embodiment shown here, in which the two baffles 44 . 53 are coordinated so that the reformer swirl pot 44 with decreasing water level in the tank 39 is decoupled from a predetermined threshold value of the tank, so no longer from the fuel tank 39 is refilled. As a result, the individual fuel consumers, namely the internal combustion engine 51 and the reformer 3 prioritized. If the fuel supply of the reformer 3 with decreasing fuel level in the tank 39 the said threshold value of the remaining fuel volume of the tank 39 is decoupled, remains the connection of the engine swirl pot 53 to the fuel volume of the tank 39 so that it continues to be supplied with fuel. In 2 is shown a state in which the reformer baffle 44 already from the fuel volume of the tank 39 is decoupled, since its level is already below the overhead inlet opening of the reformer swirl pot 44 lies. In contrast, the fuel level in the tank 39 still above the inlet opening of the engine swirl pot 53 , One in the ground 54 recessed arrangement of the engine baffle 53 is the opening of the engine baffle 53 at the lowest point of the soil 54 ,

Zur Überwachung des Kraftstoffpegels im Kraftstofftank 39 kann eine Füllstandsmesseinrichtung 58 vorgesehen sein. Zusätzlich oder alternativ kann dem Reformer-Schwalltopf 44 eine Füllstandsmesseinrichtung 59 zugeordnet sein, die insbesondere ein ordnungsgemäßes Herunterfahren des Reformers 3 bzw. des Brennstoffzellensystems 1 ermöglicht.To monitor the fuel level in the fuel tank 39 can a level measuring device 58 be provided. Additionally or alternatively, the reformer swirl pot 44 a level measuring device 59 in particular, a proper shutdown of the reformer 3 or the fuel cell system 1 allows.

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Claims (12)

Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, – mit einer Brennkraftmaschine (51), – mit einem Reformer (3) zum Generieren eines Wasserstoffgas enthaltenden Reformatgases, – mit einem Kraftstofftank (39) zur Bevorratung eines flüssigen Kraftstoffs, – mit einer vom Kraftstofftank (39) zum Reformer (3) führenden Reformer-Kraftstoffleitung (17), – mit einer Reformer-Fördereinrichtung (19) zum Antreiben des Kraftstoffs zum Reformer (3), – wobei die Reformer-Fördereinrichtung (19) im Kraftstofftank (39) angeordnet und an die Reformer-Kraftstoffleitung (17) angeschlossen ist.Motor vehicle, in particular passenger cars, - with an internal combustion engine ( 51 ), - with a reformer ( 3 ) for generating a reformate gas containing hydrogen gas, - with a fuel tank ( 39 ) for storing a liquid fuel, - with a fuel tank ( 39 ) to the reformer ( 3 ) leading reformer fuel line ( 17 ), - with a reformer funding facility ( 19 ) for driving the fuel to the reformer ( 3 ), The reformer conveyor ( 19 ) in the fuel tank ( 39 ) and to the reformer fuel line ( 17 ) connected. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Kraftstofftank (39) außerdem eine Motor-Fördereinrichtung (45) zum Antreiben des Kraftstoff zur Brennkraftmaschine (51) angeordnet ist, an die eine zur Brennkraftmaschine (51) führende Motor-Kraftstoffleitung (46) angeschlossen ist.Motor vehicle according to claim 1, characterized in that in the fuel tank ( 39 ) a motor conveyor ( 45 ) for driving the fuel to the internal combustion engine ( 51 ) is arranged, to the one to the internal combustion engine ( 51 ) leading engine fuel line ( 46 ) connected. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Kraftstofftank (39) ein mit dem Kraftstofftank (39) kommunizierend verbundener Reformer-Schwalltopf (44) vorgesehen ist, in dem die Reformer-Fördereinrichtung (19) angeordnet ist.Motor vehicle according to claim 1 or 2, characterized in that in the fuel tank ( 39 ) with the fuel tank ( 39 ) communicatively connected reformer swirl pot ( 44 ), in which the reformer conveyor ( 19 ) is arranged. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Kraftstofftank (39) ein mit dem Kraftstofftank (39) kommunizierend verbundener Motor-Schwalltopf (53) vorgesehen ist, in dem die Motorfördereinrichtung (45) angeordnet ist.Motor vehicle according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the fuel tank ( 39 ) with the fuel tank ( 39 ) communicatively connected motor swirl pot ( 53 ) is provided, in which the motor conveyor ( 45 ) is arranged. Kraftfahrzeug nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schwalltöpfe (44, 53) so aufeinander abgestimmt sind, dass bei abnehmendem Kraftstofffüllstand die kommunizierende Verbindung zwischen dem Reformer-Schwalltopf (44) und dem Kraftstofftank (39) ab einem vorbestimmten Schwellwert unterbrochen wird, während die kommunizierende Verbindung zwischen dem Motor-Schwalltopf (53) und dem Kraftstofftank (39) weiterhin bestehen bleibt.Motor vehicle according to claims 3 and 4, characterized in that the two swirl pots ( 44 . 53 ) are coordinated so that when the fuel level decreases the communicating connection between the reformer swirl pot ( 44 ) and the fuel tank ( 39 ) is interrupted from a predetermined threshold, while the communicating connection between the engine swirl pot ( 53 ) and the fuel tank ( 39 ) persists. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Brennstoffzellensystem (1) vorgesehen ist, das den Reformer (3) und wenigstens eine Brennstoffzelle (2) zum Generieren von elektrischem Strom unter Verwendung des vom Reformer (3) generierten Reformatgases aufweist.Motor vehicle according to one of claims 1 to 5, characterized in that a fuel cell system ( 1 ), the reformer ( 3 ) and at least one fuel cell ( 2 ) for generating electricity using the reformer ( 3 ) has generated reformate gas. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Reformer (3) eine Verdampfereinrichtung (36) zum Verdampfen des flüssigen Kraftstoffs aufweist.Motor vehicle according to one of claims 1 to 6, characterized in that the reformer ( 3 ) an evaporator device ( 36 ) for vaporizing the liquid fuel. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, – dass in der Reformer-Kraftstoffleitung (17) ein Dosierventil (40) angeordnet ist, und/oder – dass ein Druckhalteventil (47) vorgesehen ist, das insbesondere in einer von der Reformer-Kraftstoffleitung (17) zum Kraftstofftank (39) zurück führenden Rückführleitung (41) angeordnet sein kann.Motor vehicle according to one of claims 1 to 7, characterized in that - in the reformer fuel line ( 17 ) a metering valve ( 40 ) is arranged, and / or - that a pressure-maintaining valve ( 47 ), in particular in one of the reformer fuel line ( 17 ) to the fuel tank ( 39 ) leading back return line ( 41 ) can be arranged. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, – dass in der Reformer-Kraftstoffleitung (17) ein Rückschlagsperrventil (49) und/oder ein Sperrventil (26) angeordnet ist/sind, und/oder – dass ein Drucksensor (48) und/oder ein Temperatursensor (56) vorgesehen ist/sind, der/die in einer von der Reformer-Kraftstoffleitung (17) zum Kraftstofftank (39) zurück führenden Rückführleitung (41) angeordnet sein kann/können, und/oder – dass zumindest eine Füllstandsmesseinrichtung (58, 59) vorgesehen ist, die insbesondere dem Kraftstofftank (39) und/oder einem Reformer-Schwalltopf (44) zugeordnet sein kann.Motor vehicle according to one of claims 1 to 8, characterized in that - in the reformer fuel line ( 17 ) a check valve ( 49 ) and / or a check valve ( 26 ) is / are arranged, and / or - that a pressure sensor ( 48 ) and / or a temperature sensor ( 56 ) is / are located in one of the reformer fuel lines ( 17 ) to the fuel tank ( 39 ) leading back return line ( 41 ) can be arranged, and / or - that at least one level measuring device ( 58 . 59 ), in particular the fuel tank ( 39 ) and / or a reformer swirl pot ( 44 ) can be assigned. Reformer zum Generieren von Wasserstoffgasen enthaltendem Reformatgas, insbesondere für ein Brennstoffzellensystem (1) in einem Kraftfahrzeug, – mit einem Kraftstofftank (39) zum Bevorraten eines flüssigen Kraftstoffs, – mit einer vom Kraftstofftank (39) zum Reformer (3) führenden Reformer-Kraftstoffleitung (17), – mit einer Reformer-Fördereinrichtung (19) zum Antreiben des Kraftstoffs zum Reformer (3), – wobei die Reformer-Fördereinrichtung (19) im Kraftstofftank (39) angeordnet und an die Reformer-Kraftstoffleitung (17) angeschlossen ist.Reformer for generating hydrogen gas containing reformate gas, in particular for a fuel cell system ( 1 ) in a motor vehicle, - with a fuel tank ( 39 ) for storing a liquid fuel, - with one of the fuel tank ( 39 ) to the reformer ( 3 ) leading reformer fuel line ( 17 ), - with a reformer funding facility ( 19 ) for driving the fuel to the reformer ( 3 ), The reformer conveyor ( 19 ) in the fuel tank ( 39 ) and to the reformer fuel line ( 17 ) connected. Reformer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Kraftstofftank (39) ein mit dem Kraftstofftank (39) kommunizierend verbundener Reformer-Schwalltopf (44) vorgesehen ist, in dem die Reformer-Fördereinrichtung 19 angeordnet ist.Reformer according to claim 10, characterized in that in the fuel tank ( 39 ) with the fuel tank ( 39 ) communicatively connected reformer swirl pot ( 44 ) is provided, in which the reformer conveyor 19 is arranged. Reformer nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Reformer (3) eine Verdampfereinrichtung (36) zum Verdampfen des flüssigen Kraftstoffs aufweist.Reformer according to claim 10 or 11, characterized in that the reformer ( 3 ) an evaporator device ( 36 ) for vaporizing the liquid fuel.
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