DE102008019854A1 - Wandstruktur und Brenner sowie System - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wandstruktur (21) für einen Brenner (19), mit einer ersten Wand (40), die Erhebungen (41) aufweist und die einen ersten Versorgungsraum (22) begrenzt, und mit einer zweiten Wand (43), die mit Endabschnitten (42) der Erhebungen (41) zusammenwirkende Aussparungen (44) aufweist und die einen Reaktionsraum (20) begrenzt. Die erste Wand (40) weist erste Öffnungen (34) auf, die den ersten Versorgungsraum (23) mit dem Reaktionsraum (20) verbinden. Die zweite Wand (43) weist zweite Öffnungen (37) auf, die einen zwischen den Wänden (40, 43) liegenden zweiten Versorgungsraum (24) mit dem Reaktionsraum (20) verbinden. Die ersten Öffnungen (34) sind in ersten Reihen (35) und die zweiten Öffnungen (37) sind in zweiten Reihen (38) angeordnet. Die Gemischbildung bzw. Homogenisierung der Gase im Reaktionsraum (20) lässt sich verbessern, wenn innerhalb der ersten Reihe (35) zwischen zwei Öffnungen (34) zumindest eine zweite Öffnung (37) angeordnet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wandstruktur zur Begrenzung eines Reaktionsraums eines Brenners. Die Erfindung betrifft außerdem einen mit einer derartigen Wandstruktur ausgestatteten Brenner sowie ein System mit einem solchen Brenner.
  • Mit Hilfe eines derartigen Brenners wird in einer im Reaktionsraum ablaufenden Verbrennungsreaktion ein gasförmiger Oxidator mit einem gasförmigen Brennstoff verbrannt. Ein derartiger Brenner kann bspw. bei einer Brennstoffzelle dazu dienen, ein Wasserstoffgas enthaltendes Anodenabgas mit einem Sauerstoffgas enthaltenden Kathodenabgas zu verbrennen, um unerwünschte Schadstoffemissionen der Brennstoffzelle zu reduzieren. Ein derartiger Brenner ist bspw. aus der DE 10 2004 033 545 bekannt.
  • Wesentlich für einen derartigen Brenner ist, dass das Oxidatorgas und das Brennstoffgas dem Reaktionsraum separat zugeführt werden, damit die hochreaktiven Gase erst im Reaktionsraum miteinander reagieren. Hierzu besitzt eine Wandstruktur des Brenners, die den Reaktionsraum zumindest an einer Seite begrenzt, erste Öffnungen zur Zuführung des einen Gases und davon getrennte zweite Öffnungen zur Zuführung des zweiten Gases. Eine derartige Wandstruktur ist bspw. aus der DE 10 2006 010 375 bekannt.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Wandstruktur bzw. für einen Brenner bzw. für ein Brennstoffzellensystem der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass sich bereits beim Einströmen der Gase in den Reaktionsraum eine verbesserte Homogenisierung des sich im Reaktionsraum bildenden Gemischs einstellt.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine erste Wand zur Begrenzung eines ersten Versorgungsraums mit Erhebungen auszustatten, die jeweils zumindest eine erste Öffnung enthalten. Gleichzeitig wird eine zweite Wand vorgesehen, die Aussparungen sowie zweite Öffnungen enthält und die einerseits zusammen mit der ersten Wand einen zweiten Versorgungsraum begrenzt und andererseits einen Reaktionsraum des Brenners begrenzt. Dabei sind die Wände so aneinander angeordnet, dass Endabschnitte der Erhebungen der ersten Wand die Aussparungen der zweiten Wand abdecken bzw. verschließen, so dass die ersten Öffnungen im Bereich der Aussparungen den ersten Versorgungsraum mit dem Reaktionsraum verbinden. Die ersten Öffnungen sind parallel zu einer Längsrichtung in Reihen angeordnet, die bezüglich einer Querrichtung voneinander beabstandet sind, was ebenso für die Aussparungen gilt. Gleichzeitig ist jeweils zwischen zwei benachbarten Reihen erster Öffnungen zumindest eine Reihe zweiter Öffnungen angeordnet. Außerdem ist innerhalb der jeweiligen Längsreihe der ersten Öffnungen zwischen zwei benachbarten ersten Öffnungen jeweils zumindest eine zweite Öffnung angeordnet. Hierdurch wird erreicht, dass das über die ersten Öffnungen zugeführte Gas in den beiden senkrecht aufeinander stehenden Richtungen, die quer zur Strömungsrichtung der Gase verlaufen, seitlich vom anderen Gas eingefasst ist, wodurch eine Konzentration des ersten Gases vermieden und eine Homogenisierung des sich im Reaktionsraum bildenden Gemischs verbessert werden kann.
  • Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher die Erhebungen der ersten Wand pyramidenförmig oder kegelförmig oder quaderförmig oder zylinderförmig ausgestaltet sind. Derartige Erhebungen lassen sich innerhalb der ersten Wand bspw. durch Tiefziehen oder Gießen herstellen.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • 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.
  • 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.
  • Es zeigen, jeweils schematisch,
  • 1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung eines Brennstoffzellensystems,
  • 2 eine Schnittansicht eines Brenners entsprechend Schnittlinien II in 1,
  • 3 eine Schnittansicht des Brenners entsprechend Schnittlinien III in 2,
  • 4–6 Schnittansichten wie in 3, jedoch bei verschiedenen Ausführungsformen,
  • 7 eine Draufsicht auf eine erste Wand einer Wandstruktur,
  • 8–10 Draufsichten auf einen Teil der Wand aus 7, bei unterschiedlichen Herstellungszuständen.
  • Entsprechend 1 umfasst ein Brennstoffzellensystem 1 eine Brennstoffzelle 2, die in üblicher Weise zum Generieren von elektrischem Strom dient und dabei ein Wasserstoffgas enthaltendes Anodengas mit einem Sauerstoffgas enthaltenden Kathodengas elektrochemisch umsetzt. Hierzu besitzt die Brennstoffzelle 2 eine Anodenseite 3 sowie eine Kathodenseite 4, die über ein Elektrolyt 5 voneinander getrennt sind. Üblicherweise besteht die Brennstoffzelle 2 aus einem Stapel einzelner Brennstoffzellenelemente, die jeweils eine durch das Elektrolyt 5 von der Kathodenseite 4 getrennte Anodenseite 3 aufweisen.
  • Das Brennstoffzellensystem 1 umfasst einen Reformer 6, der so ausgestaltet ist, dass er ein Wasserstoffgas enthaltendes Brenngas generieren kann, das z. B. der Brennstoffzelle 2 als Anodengas zuführbar ist. Hierzu ist eine Ausgangsseite 7 des Reformers 6 über eine Anodengasleitung 8 an die Anodenseite 3 der Brennstoffzelle 2 angeschlossen. Alternativ kann anstelle des Reformers 6 auch ein Wasserstofftank vorgesehen sein, der Wasserstoff flüssig oder gasförmig bereitstellt. Der gespeicherte Wasserstoff kann der Brennstoffzelle 2 anodenseitig als Anodengas zugeführt werden.
  • Zur Versorgung der Brennstoffzelle 2 mit Kathodengas, bei dem es sich zweckmäßig um Luft handelt, ist eine erste Luftversorgungseinrichtung 9 vorgesehen, die eine an die Kathodenseite 4 angeschlossene Kathodengasleitung 10 aufweist. In der Kathodengasleitung 10 ist eine Fördereinrichtung 11 angeordnet, z. Bsp. eine Pumpe oder ein Gebläse, zum Antreiben des Kathodengases.
  • Der Reformer 6 generiert das Anodengas aus einem Oxidator, bei dem es sich bevorzugt um Luft handelt, und einem Kraftstoff, bei dem es sich um einen Kohlenwasserstoff handelt, wie z. Bsp. Diesel, Benzin, Bio-Diesel oder einen beliebigen anderen synthetischen Kraftstoff. Das Brennstoffzellensystem 1 kann sich bevorzugt in einem Kraftfahrzeug befinden und dort eine zusätzliche Stromquelle oder die einzige Stromquelle bilden. In diesem Fall wird der Reformer 6 zweckmäßig mit dem Kraftstoff versorgt, mit dem auch eine Brennkraftmaschine des Fahrzeugs betrieben wird. Zur Versorgung des Reformers 6 mit Kraftstoff ist eine Kraftstoffversorgungseinrichtung 12 vorgesehen, die eine an einer Eingangsseite 13 des Reformers 6 angeschlossene Kraftstoffleitung 14 sowie eine in die Kraftstoffleitung 14 eingebundene Fördereinrichtung 15 aufweist, bei der es sich bspw. um eine Pumpe handeln kann. Zur Versorgung des Reformers 6 mit Oxidator, also bevorzugt mit Luft, ist eine zweite Luftversorgungseinrichtung 16 vorgesehen, die eine an die Eingangsseite 13 des Reformers 6 angeschlossene Oxidatorleitung 17 sowie eine in der Oxidatorleitung 17 angeordnete Fördereinrichtung 18 umfasst, bei der es sich um ein Gebläse handeln kann.
  • Das Brennstoffzellensystem 1 weist hier außerdem einen Restgasbrenner 19 auf, der im Folgenden auch kurz als Brenner 19 bezeichnet wird. Der Brenner 19 enthält einen Reaktionsraum 20 und dient zur Verbrennung von Anodenabgas mit Kathodenabgas der Brennstoffzelle 2. Je nach Stromproduktion der Brennstoffzelle 2 enthält das Anodenabgas mehr oder weniger Wasserstoffgas, während das Kathodenabgas einen von der Stromproduktion der Brennstoffzelle 2 abhängigen Sauerstoffgehalt besitzt. Um eine Emission des Wasserstoffgases sowie von Kohlenmonoxid in die Umgebung zu vermeiden, erfolgt im Brenner 19 die Umsetzung von Anodenabgas mit Kathodenabgas.
  • Der Brenner 19 besitzt eine Wandstruktur 21, die den Reaktionsraum 20 an einer Seite begrenzt. Diese Wandstruktur 21 ist hier baulich in eine Ausgangsseite der Brennstoffzelle 2 integriert. Beispielsweise bildet die Wandstruktur 21 eine Endplatte, der gestapelten, plattenförmigen Brennstoffzellenelemente. Hierdurch ergibt sich eine bauliche Einheit aus Brennstoffzelle 2 und Brenner 19. Die Wandstruktur 21 enthält einen ersten Versorgungsraum 22, in den das Anodenabgas eintritt und von dem aus das Anodenabgas in den Reaktionsraum 20 gelangt. Diese Anodenabgasströmung ist in 1 durch Pfeile 23 symbolisiert. Ferner enthält die Wandstruktur 21 einen zweiten Versorgungsraum 24, in den das Kathodenabgas eingeleitet wird und von dem aus das Kathodenabgas in den Reaktionsraum 20 gelangt. Eine entsprechende Kathodenabgasströmung ist in 1 durch Pfeile 25 angedeutet.
  • Der Brenner 19 weist gegenüber der Wandstruktur 21, welche die Einlassseite des Brenners 19 bildet, einen Wärmeübertrager 26 auf, der dadurch eine Auslassseite des Brenners 19 bildet. Der Wärmeübertrager 26 begrenzt den Reaktionsraum 20 gegenüber der Wandstruktur 21 und wird dementsprechend von Verbrennungsabgasen oder Brennerabgasen beaufschlagt. Diese Brennerabgase werden vom Brenner 19 über eine entsprechende Abgasleitung 27 weggeführt. Der Wärmeübertrager 26 ist in die Kathodengasleitung 10 eingebunden. Hierdurch kann Abwärme des Brennerabgases zum Aufheizen des Kathodengases genutzt werden.
  • Der Brenner 19 kann optional mit einer Zündeinrichtung 48 ausgestattet sein, z. B. mit einer Zündkerze oder Glühkerze. Optional kann ein Temperatursensor 49 vorgesehen sein, um eine Überhitzung des Brenners 19 bzw. um den Verbrennungsprozess zu überwachen, z. B. dient der Temperatursensor 49 als Flammenwächter.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann der Wärmeübertrager 26 im Abgaspfad mit einer katalytisch aktiven Beschichtung ausgestattet sein, wodurch er zusätzlich als Oxidationskatalysator dient.
  • Die erste Luftversorgungseinrichtung 9 weist hier exemplarisch eine Ventileinrichtung 28 auf, mit deren Hilfe ein Kühlgasstrom über eine Kühlgasleitung 29 von der Kathodengasleitung 10 abzweigbar und dem zweiten Versorgungsraum 24 zuführbar ist.
  • Desweiteren ist das Brennstoffzellensystem 1 hier mit einer Rezirkulationseinrichtung 30 ausgestattet, mit deren Hilfe Anodenabgas dem Reformer 6 rückgeführt werden kann. Hierzu weist die Rezirkulationseinrichtung 30 eine Rückführleitung 31 auf, die eingangsseitig bspw. an den ersten Versorgungsraum 20 angeschlossen ist und die ausgangsseitig an die Einlassseite 13 des Reformers 6 angeschlossen ist. Die Rück führleitung 31 enthält eine Fördereinrichtung 32, z. Bsp. eine Pumpe, ein Kompressor oder ein Verdichter. Ferner ist ein weiterer Wärmeübertrager 33 vorgesehen, der einerseits in die Rückführleitung 31 und andererseits in die Oxidatorleitung 17 eingebunden ist. Mit Hilfe dieses Wärmeübertragers 33 kann das rückgeführte Anodenabgas stromauf der Fördereinrichtung 32 soweit abgekühlt werden, dass eine Beschädigungsgefahr für die Fördereinrichtung 32 ausgeschlossen werden kann. Gleichzeitig kann jedoch die Wärme des rückgeführten Anodenabgases über das Oxidatorgas dem Reformer 6 zugeführt werden.
  • Bei einem anderen System kann der Brenner 19 auch ohne Brennstoffzelle 2 zur Anwendung kommen, z. B. mit dem Reformer 6 oder mit einem Wasserstofftank, letzteres z. B. in einem Wasserstoff-Fahrzeug, dessen Brennkraftmaschine mit Wasserstoffgas betrieben wird.
  • Entsprechend 2 besitzt die Wandstruktur 21 mehrere erste Öffnungen 34, durch die das Anodenabgas vom ersten Versorgungsraum 22 zum Reaktionsraum 20 gelangt. Diese ersten Öffnungen 34 sind dabei in mehreren geradlinigen ersten Reihen 35 hintereinander angeordnet, die hier mit unterbrochenen Linien angedeutet sind. Diese ersten Reihen 35 erstrecken sich dabei parallel zu einer Längsrichtung 36.
  • Desweiteren weist die Wandstruktur 21 eine Vielzahl von zweiten Öffnungen 37 auf, durch die Kathodenabgas vom zweiten Versorgungsraum 24 in den Reaktionsraum 20 gelangt. Die zweiten Öffnungen 37 sind dabei in mehreren geradlinigen zweiten Reihen 38 angeordnet, die in 2 wieder durch unterbrochene Linien angedeutet sind. Auch die zweiten Reihen 38 erstrecken sich parallel zur Längsrichtung 36, wobei sie außerdem bezüglich einer senkrecht zur Längsrichtung 36 verlaufenden Querrichtung 39 jeweils zwischen zwei benachbarten ersten Reihen 35 angeordnet sind. Bemerkenswert ist nun, dass innerhalb der ersten Reihen 35 weitere zweite Öffnungen 37 vorhanden sind, die jeweils zwischen zwei in der Längsrichtung 36 benachbarten ersten Öffnungen 34 angeordnet sind. Hierdurch ist jede einzelne erste Öffnung 34 für Anodenabgas sowohl in der Längsrichtung 36 als auch in der Querrichtung 39 von einer zweiten Öffnung 37 für Kathodenabgas benachbart. Dementsprechend ist jede erste Öffnung 34 in einer durch die Längsrichtung 36 und die Querrichtung 39 aufgespannten Ebene seitlich von zweiten Öffnungen 37 eingefasst.
  • Entsprechend den 2 und 3 umfasst die Wandstruktur 21 eine erste Wand 40, die im Einbauzustand an einer vom Reaktionsraum 20 abgewandten Rückseite der Wandstruktur 21 den ersten Versorgungsraum 22 begrenzt. Die erste Wand 40 weist mehrere Erhebungen 41 auf. Diese Erhebungen 41 können dabei kegelförmig ausgestaltet sein. Ebenso können die Erhebungen 41 pyramidenförmig mit einem dreieckigen oder viereckigen oder beliebigen mehreckigen Querschnitt ausgestaltet sein. Desweiteren können die Erhebungen 41 auch zylindrisch oder quaderförmig ausgestaltet sein. Die erste Wand 40 enthält die ersten Öffnungen 34, und zwar im Bereich von Endabschnitten 42 der Erhebungen 41.
  • Ferner weist die Wandstruktur 21 eine zweite Wand 43 auf, welche die zweiten Öffnungen 37 enthält. Ferner enthält die zweite Wand 43 mehrere Aussparungen 44, die jeweils Durchbrüche sind und die jeweils von den Endabschnitten 42 der Erhebungen 41 verschlossen sind. Die zweite Wand 43 bildet zusammen mit den Endabschnitten 42 an einer dem Reaktionsraum 20 zugewandten Vorderseite der Wandstruktur 21 eine Begrenzung des Reaktionsraums 20. Zwischen der ersten Wand 40 und der zweiten Wand 43 ist der zweite Reaktionsraum 24 ausgebildet.
  • Die Aussparungen 44 besitzen entsprechend 2 hier exemplarisch einen kreisförmigen Querschnitt. Es ist klar, dass bei anderen Ausführungsformen auch rechteckförmige oder beliebige andere Querschnitte denkbar sind.
  • Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform sind die Endabschnitte 42 der Erhebungen 41 hinsichtlich ihrer Umfangskontur komplementär zu den Querschnitten der Aussparungen 44 ausgestaltet. Hierdurch ist es möglich, die Endabschnitte 42 in die Aussparungen 44 so einzustecken, dass sie diese ausfüllen und dadurch verschließen. Mit anderen Worten, die Endabschnitte 42 greifen in die Aussparungen 44 ein. Bevorzugt erfolgt dieser Eingriff so, dass die Endabschnitte 42 flächenbündig an der dem Reaktionsraum 20 zugewandten Vor derseite der Wandstruktur 21 mit der zweiten Wand 43 abschließen.
  • 4 zeigt ein Beispiel bei dem die Erhebungen 41 zylindrisch oder quaderförmig gestaltet sind. Ferner ist hier eine Stufe 45 vorgesehen, durch welche der jeweilige Endabschnitt 42 von der übrigen Erhebung 41 abgesetzt ist. Auf dieser Stufe 45 kann die zweite Platte 43 zur Anlage kommen. Gleichzeitig erleichtert die Stufe 45 die Herstellung einer dichten Verbindung zwischen den Erhebungen 41 und der zweiten Platte 43. Auch hier greifen die Endabschnitte 42 flächenbündig in die jeweilige Aussparung 44 ein.
  • Während bei den Ausführungsformen der 3 und 4 die Erhebungen 41 jeweils für sich ausgestaltet sind, zeigt 5 eine Ausführungsform, bei der die Erhebungen 41 als Gruppe 46 ausgestaltet sind. Die Schnittebene III-III der 3 bis 6 erstreckt sich dabei durch eine der ersten Reihen 35 bzw. fällt mit dieser zusammen. Eine solche Erhebungsgruppe 46 lässt sich bspw. dadurch realisieren, dass die erste Wand 40 in einer Schnittebene, die sich parallel zur Querrichtung 39 erstreckt, ein wellenförmiges Profil oder ein Berg-Tal-Profil aufweist, wobei die Berg-Abschnitte jeweils eine solche Erhebungsgruppe 46 bilden. Innerhalb der jeweiligen Erhebungsgruppe 46, die sich somit in der Längsrichtung 36 erstreckt und dadurch jeweils eine erste Reihe 35 bildet, ist jeweils zwischen zwei in der Längsrichtung 36 benachbarten Endabschnitten 42 eine Vertiefung 47 ausgebildet. Diese Vertiefungen 47 sind dabei so dimensioniert, dass im Bereich der jeweiligen Vertiefung 47 die erste Wand 40 von der zweiten Wand 43 beabstandet ist. Desweiteren ist die jeweilige Vertiefung 47 in der Querrichtung 39 durchgehend gestaltet. Hierdurch kommunizieren die beiden Tal-Abschnitte des Berg-Tal-Profils über die jeweilige Vertiefung 47 miteinander, die durch den Berg-Abschnitt voneinander getrennt sind, der die Erhebungsgruppe 46 bildet. Dementsprechend können die im Bereich der Vertiefungen 47 in der zweiten Wand 43 angeordneten zweiten Öffnungen 37 mit dem zweiten Versorgungsraum 34 kommunizieren.
  • In 5 ist exemplarisch noch eine Trennwand 50 eingezeichnet, die den Reaktionsraum 20 von einem Kühlraum 51 trennt, der nur vom Kathodenabgas 25 bzw. von einem Kühlgas-Kathodenabgas-Gemisch durchströmt wird und der den Reaktionsraum 20 an einer Seite oder an mehreren Seiten begrenzt und ihn insbesondere seitlich umschließt.
  • Während bei den Ausführungsformen der 2 bis 5 die Endabschnitte 42 der Erhebungen 41 so mit den Aussparungen 44 zusammenwirken, dass sie jeweils in die zugehörige Aussparung 44 eingreifen, zeigt 6 eine Ausführungsform, bei welcher die Endabschnitte 42 jeweils eine der zweiten Wand 43 zugewandte Oberfläche aufweisen, die größer ist als die Querschnittsfläche der jeweiligen Aussparung 44. In der Folge wirken die Endabschnitte 42 hier so mit den Aussparungen 44 zusammen, dass die Endabschnitte 42 bei dieser Ausführungsform mit ihrer jeweiligen Oberfläche an einer der ersten Wand 40 zugewandten Unterseite der zweiten Wand 43 an liegen. Hierdurch werden die Aussparungen 44 von den Endabschnitten 42 überdeckt. Dabei fluchten die ersten Öffnungen 34 der ersten Wand 40 mit den Aussparungen 44 der zweiten Wand 43. Insbesondere können die ersten Öffnungen 34 und die Aussparungen 44 gleiche Querschnitte besitzen. 6 zeigt exemplarisch außerdem unterschiedliche Geometrien für die Erhebungen 41.
  • 7 zeigt eine Draufsicht auf die erste Wand 40 aus Sicht der zweiten Wand 43 bzw. aus Sicht des Reaktionsraums 20 bei entfernter zweiter Wand 43. Im gezeigten Ausschnitt weist die erste Wand 40 zwei Erhebungsgruppen 46 auf, die sich jeweils in der Längsrichtung 36 erstrecken und dabei jeweils eine erste Reihe 35 bilden. Erkennbar ist in der Längsrichtung 36 jeweils zwischen zwei Endabschnitten 42 jeweils eine Vertiefung 47 ausgebildet. Während die Endabschnitte 42 jeweils eine erste Öffnung 34 enthalten, sind die Vertiefungen 47 ohne Öffnungen ausgestaltet.
  • Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann die erste Wand 40 bspw. wie folgt hergestellt werden.
  • Entsprechend 8 werden in einem ersten Verfahrensschritt durchgehende Erhebungen 41' erzeugt, die sich parallel zur Längsrichtung 36 über die gesamte Länge der jeweiligen ersten Reihe 35 erstrecken. In den 8 bis 9 ist aber jeweils nur eine solche erste Reihe 35 dargestellt. Diese durchgehende Erhebung 41' besitzt dementsprechend auch einen durchgehenden Endabschnitt 42'.
  • Entsprechend 9 wird in einem zweiten Verfahrensschritt eine Verformung durchgeführt, welche die Vertiefungen 47 ausbildet. Hierdurch wird der im Zustand gemäß 8 noch vorhandene durchgehende Endabschnitt 42' in der Längsrichtung 36 in mehrere Endabschnitte 42 unterteilt. Dementsprechend werden dadurch auch die einzelnen Erhebungen 41 voneinander separiert.
  • In einem dritten Verfahrensschritt können entsprechend 10 die ersten Öffnungen 34 im Bereich der Endabschnitte 42 eingebracht werden. Es ist klar, dass die ersten Öffnungen 34 auch während des zweiten Verfahrensschritts mit den Vertiefungen 47 hergestellt werden können. Desweiteren ist es ebenso möglich, die ersten Öffnungen 34 bereits beim ersten Schritt vorzusehen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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Claims (12)

  1. Wandstruktur für einen Brenner (19), insbesondere eines Brennstoffzellensystems (1), – mit einer ersten Wand (40), die Erhebungen (41) aufweist und die im Einbauzustand an einer Rückseite der Wandstruktur (21) einen ersten Versorgungsraum (22) begrenzt, – mit einer zweiten Wand (43), die mit Endabschnitten (42) der Erhebungen (41) abgedeckte oder verschlossene Aussparungen (44) aufweist und die im Einbauzustand an einer Vorderseite der Wandstruktur (21) einen Reaktionsraum (20) des Brenners (19) begrenzt, – wobei zwischen den Wänden (40), (43) ein zweiter Versorgungsraum (24) ausgebildet ist, – wobei die erste Wand (40) in den Endabschnitten (42) und im Bereich der Aussparungen (44) erste Öffnungen (34) aufweist, die im Einbauzustand den ersten Versorgungsraum (22) mit dem Reaktionsraum (20) verbinden, – wobei die zweite Wand (43) zweite Öffnungen (37) aufweist, die im Einbauzustand den zweiten Versorgungsraum (24) mit dem Reaktionsraum (20) verbinden, – wobei die ersten Öffnungen (34) in mehreren geradlinigen ersten Reihen (35) angeordnet sind, die sich parallel zu einer Längsrichtung (36) erstrecken, – wobei die zweiten Öffnungen (37) in mehreren geradlinigen zweiten Reihen (38) angeordnet sind, die sich parallel zur Längsrichtung (36) erstrecken und die in einer Querrichtung (39) jeweils zwischen zwei benachbarten ersten Reihen (35) angeordnet sind, – wobei die Erhebungen (41) und/oder die Endabschnitte (42) so ausgestaltet sind, dass innerhalb der jeweiligen ersten Reihe (35) zwischen zwei benachbarten ersten Öffnungen (34) zumindest eine zweite Öffnung (37) angeordnet ist.
  2. Wandstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Erhebungen (41) pyramidenförmig oder kegelförmig oder quaderförmig oder zylinderförmig ausgestaltet ist.
  3. Wandstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, – dass zumindest bei einer ersten Reihe (35) eine sich entlang dieser ersten Reihe (35) erstreckende Erhebungsgruppe (46) vorgesehen ist, – dass in dieser Erhebungsgruppe (46) die einzelnen Erhebungen (41) durch mehrere, in der Längsrichtung (36) voneinander beabstandete Vertiefungen (47) voneinander separiert sind, – dass diese Vertiefungen (47) so dimensioniert sind, dass die erste Wand (40) darin von der zweiten Wand (43) beabstandet ist.
  4. Wandstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Endabschnitte (42) jeweils einen kreisförmigen oder rechteckförmigen Querschnitt aufweisen.
  5. Wandstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte (42) hinsichtlich ihrer Umfangskontur komplementär zum Querschnitt der Aussparungen (44) ausgestaltet sind, derart, dass die Endabschnitte (42) in die Aussparungen (44) eingreifen.
  6. Wandstruktur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Endabschnitte (42) flächenbündig in die jeweilige Aussparung (44) eingreifen.
  7. Wandstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte (42) jeweils eine der zweiten Wand (43) zugewandte Oberfläche aufweisen, die größer ist als die Querschnittsfläche der jeweiligen Aussparung (44), derart, dass die Endabschnitte (42) mit ihrer jeweiligen Oberfläche an einer der ersten Wand (40) zugewandten Unterseite der zweiten Wand (43) anliegen.
  8. Brenner für ein Brennstoffzellensystem (1), insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit einem Reaktionsraum (20), der an einer Seite durch eine Wandstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7 begrenzt ist.
  9. Brenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsraum (20) gegenüber der Wandstruktur (21) durch einen Wärmeübertrager (26) begrenzt ist, der insbesondere an einer dem Brennerabgas ausgesetzten Seite katalytisch aktiv beschichtet sein kann.
  10. Brenner nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Reaktionsraum (20) eine Zündeinrichtung (48), z. B. Zündkerze oder Glühstift, und/oder ein Temperatursensor (49) zugeordnet ist/sind.
  11. Brenner nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstruktur (21) eine auslassseitige Endplatte einer Brennstoffzelle (2) bildet.
  12. System, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit einem Brenner (19) nach einem der Ansprüche 8 bis 11 und mit mindestens einer der folgenden Komponenten: – eine Brennstoffzelle (2) zum Generieren von elektrischem Strom aus Anodengas und Kathodengas, – ein Reformer (6) zum Generieren von Anodengas aus Kraftstoff und Oxidator, – ein Wasserstofftank, insbesondere eines mit Wasserstoff betriebenen Fahrzeugs, zum Bereitstellen von Anodengas.
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