DE102009010594A1 - Fuel cell system has fuel cell and process gas generating device for generation of process gas for operating fuel cell - Google Patents

Fuel cell system has fuel cell and process gas generating device for generation of process gas for operating fuel cell Download PDF

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Abstract

The fuel cell system has a fuel cell and a process gas generating device (2) for the generation of the process gas for operating the fuel cell. An adsorbent device (3) is provided with an adsorbent unit (3a) and another adsorbent part (3b) downstream before the fuel cell. The former adsorbent unit or the latter adsorbent unit is connected with the product gas by an allocation unit for receiving the humidity from product gas. The adsorbent device has an absorbent material, which is made up of a humidity absorbent agent from a group of zeolite, silica gel or other strong hydrophilic material. An independent claim is also included for a method for starting and operating the fuel cell system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem, umfassend zumindest eine Brennstoffzelle und eine Prozessgaserzeugungsvorrichtung zur Erzeugung von Prozessgas zum Betrieb der Brennstoffzelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Anfahren und Betrieb eines solchen Brennstoffzellensystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.The The invention relates to a fuel cell system comprising at least a fuel cell and a process gas generating apparatus for Generation of process gas for operation of the fuel cell according to the The preamble of claim 1 and a method for starting and Operation of such a fuel cell system according to the The preamble of claim 12.

Generell sind Brennstoffzellen elektrochemische Energiewandler, welche Strom in umweltverträglicher Weise unter geringer Geräuschentwicklung und hoher Energieeffizienz herstellen können. Dazu wandeln Brennstoffzellen Wasserstoff oder kohlenwasserstoffhaltige Brennstoffe, beides allgemein als Prozessgase zu bezeichnen, direkt in elektrischen Strom um. Als Brennstoffe für Brennstoffzellen dienen also Wasserstoff oder wasserstoffreiches Synthesegas, welches aus Kohlenwasserstoff in einem Reformer erzeugt werden kann. Bei Verwendung von reinem Wasserstoff als Brennstoff muss dieser insbesondere bei höheren Leistungsdichten bezüglich der Energieerzeugung in der Brennstoffzelle zusätzlich befeuchtet werden. Für eine Reaktion von Kohlenwasserstoffen in dem Reformer ist je nach angewendetem Reformierverfahren Luft (Prozessluft) und jedenfalls auch Wasser (Feuchtigkeit) erforderlich. Bislang wird das erforderliche Wasser bzw. die erforderliche Flüssigkeit üblicherweise dem Prozess in flüssigem Zustand durch Einspritzung zugeführt. Laboruntersuchungen haben gezeigt, dass auch eine Befeuchtung der gasförmigen Edukte der Prozessgaserzeugungsvorrichtung und auch der Luft (Prozessluft) oder der Kohlenwasserstoffe, möglich sein kann.As a general rule Fuel cells are electrochemical energy converters which generate electricity in an environmentally friendly manner with low noise and high energy efficiency. To do this Fuel cells hydrogen or hydrocarbon fuels, both commonly referred to as process gases, directly into electricity around. So serve as fuel for fuel cells hydrogen or hydrogen-rich synthesis gas, which consists of hydrocarbon can be generated in a reformer. When using pure Hydrogen as a fuel must this particular at higher Power densities in terms of energy production in the Fuel cell additionally be moistened. For a reaction of hydrocarbons in the reformer is dependent on applied reforming air (process air) and anyway also water (moisture) required. So far, the required Water or the required liquid usually fed to the process in the liquid state by injection. Laboratory studies have shown that even moistening the gaseous educts of the process gas generating device and also the air (process air) or hydrocarbons possible can be.

Bislang ist die Rückgewinnung von Wasser bzw. Feuchtigkeit aus dem oben skizzierten Prozess schwierig, da das Wasser bzw. die Feuchtigkeit, welche im Abgas bzw. Produktgas und/oder im Prozessgas gebunden ist, meist gasförmig vorliegt. Somit muss zur Rückgewinnung des Wassers der üblicherweise sehr hohe Abgasstrom bzw. Produktgasstrom unter den Taupunkt des Wassers gekühlt werden, damit ein Auskondensieren erfolgen kann und das Wasser dann einem Vorratsbehälter zugeführt werden kann. Dazu sind große Flächen für Wärmeaustauscher erforderlich, insbesondere wenn hohe Außentemperaturen vorliegen. Die dabei abfallende Abwärme bei geringem Temperaturniveau kann für den Gesamtprozess nicht weiter genutzt werden. Für die Zuführung z. B. zu dem Reformer und/oder der Brennstoffzelle muss das Wasser dagegen auf ein hohes Temperaturniveau gebracht werden und wieder verdampft werden, was zusätzliche Wärmeeinbringung in den Prozess erforderlich macht.So far is the recovery of water or moisture the process outlined above, since the water or moisture, which bound in the exhaust gas or product gas and / or in the process gas is usually present in gaseous form. Thus, for recovery the water of the usually very high exhaust gas flow or Product gas stream cooled below the dew point of the water so that it can condense out and then the water can be supplied to a reservoir. To are large areas for heat exchangers required, especially when high outside temperatures available. The falling waste heat at a low temperature level can not be used for the entire process. For the feeder z. B. to the reformer and / or the fuel cell, on the other hand, has to raise the water to a high temperature level be brought and evaporated again, which is additional Heat input into the process required.

Bei kleineren und kompakteren Systemen, insbesondere bei portablen Brennstoffzellensystemen, ist zusätzlich die Menge an umströmendem Wasser so gering, dass häufig die Einspritzdüsen versagen.at smaller and more compact systems, especially in portable fuel cell systems, is in addition the amount of water flowing around so small that often the injectors fail.

Generell kann mit Hilfe von Adsorbern, beispielsweise in Form von Adsorptionsbetten, Wasser aus Gasen zunächst gebunden werden und darauffolgend unter anderen äußeren Bedingungen bezüglich Druck und/oder Temperatur wieder desorbiert werden. So sind Materialien für die Adsorption von Wasser in der Verwendung in Wärmepumpensystemen bekannt. Beispielsweise kommen dabei Zeolith-Materialien zum Einsatz, welche über ihrer Adsorptions- und Desorptionseigenschaften entsprechend an jeweilige Betriebsbedingungen anpassbar sein können. In großtechnischem Maßstab wird das Verfahren der Adsorption beispielsweise zur Trocknung, Abgasreinigung, Sorptionskatalyse und zum Ionenaustausch eingesetzt. Generell ist die Adsorption ein Verfahren, welches unter Einstellung von thermischen Parameter realisierbar ist, wobei sich somit Kreislaufprozesse mit unterschiedlichen Temperatur- und Druckniveaus realisieren lassen, wie z. B. bei den oben bereits angedeuteten offenen oder geschlossenen Wärmepumpenprozessen.As a general rule can with the help of adsorbers, for example in the form of adsorption beds, Water from gases are first bound and subsequently under other external conditions Pressure and / or temperature are desorbed again. So are materials for the adsorption of water for use in heat pump systems known. For example, zeolite materials are used here, which over their adsorption and desorption properties can be adapted to the respective operating conditions. On an industrial scale, the process the adsorption for example for drying, exhaust gas purification, sorption catalysis and used for ion exchange. Generally, adsorption is on Method, which can be realized by setting thermal parameters is, whereby thus cycle processes with different temperature and Let pressure levels realize, such. B. at the above already indicated open or closed heat pump processes.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 102 50 510 A1 zeigt die Verwendung von Zeolith-Materialien und deren Funktionsweisen bei der Bindung von Wasser.The German patent application DE 102 50 510 A1 shows the use of zeolite materials and their functions in the binding of water.

In dem Dokument Patent Abstracts of Japan JP2003234121A ist eine Wasserrückgewinnungsvorrichtung für eine Brennstoffzelle beschrieben, wobei ein Drehadsorber Verwendung findet, welcher dem Abgas einer Brennstoffzelle nach einem Kondensator Wasser entzieht und dieses Wasser vor dem Kondensator dem Abgas wieder zuführt, um den Wirkungsgrad des Kondensators zu verbessern.In the document Patent Abstracts of Japan JP2003234121A a water recovery device for a fuel cell is described, wherein a rotary adsorber is used which extracts water from the exhaust gas of a fuel cell after a condenser and this water before the condenser feeds the exhaust gas again, to improve the efficiency of the condenser.

Die nachhaltige Leistungsfähigkeit einer Brennstoffzelle ist des Weiteren insbesondere von der korrekten Funktionsweise der Wasserzuführung abhängig. Gelangen mit dem Wasser zusätzlich Partikel aus unvollständigen Verbrennungsrückständen oder sonstige unerwünschte Nebenprodukte, insbesondere Ruß, aus der Verbrennungsreaktion der thermischen Startvorrichtung oder den Produktgasen des Reformers aus der Startphase in einen Kondensator und werden von dort an die Wassereinspritzdüse durch Abscheidung weitergegeben, so kann diese verstopfen und in ihrer Funktionsweise gestört sein. Das Dokument DE 199 04 711 C2 umgeht eine solche Problematik beispielsweise, indem ein Kathodenabgas der Brennstoffzelle dort direkt in einen Reformer eingeleitet wird, wobei das im Kathodenabgas befindliche Wasser im gasförmigen Zustand vorliegt. Jedoch ist ein solches Vorgehen aufgrund der entsprechend angereicherten Prozessluft und des somit hohen bzw. höheren Stickstoffgehaltes nur möglich bei einem geringeren Wasserstoffgehalt, was zu einer geringeren Leistung der Brennstoffzelle führt.The sustainable performance of a fuel cell is also particularly dependent on the correct functioning of the water supply. If additional particles of incomplete combustion residues or other undesirable byproducts, in particular soot, from the combustion reaction of the thermal starter or the product gases of the reformer from the start phase into a condenser and are passed on from there to the water injection nozzle by deposition, it can clog and be disturbed in their functioning. The document DE 199 04 711 C2 circumvents such a problem, for example, by a cathode exhaust gas of the fuel cell is introduced there directly into a reformer, wherein the water contained in the cathode exhaust gas is in the gaseous state. However, such a procedure is due to the corresponding enriched process air and thus high or higher nitrogen content only possible at a lower hydrogen content, resulting in lower performance of the fuel cell.

Bei Verwendung eines Brennstoffzellensystems bei Temperaturen unter 0°C muss außerdem garantiert werden, dass in einem solchen System das flüssige Wasser die Systemkomponenten nicht durch Einfrieren beschädigt.at Use of a fuel cell system at temperatures below 0 ° C must also be guaranteed that in one such system the liquid water the system components not damaged by freezing.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Brennstoffzellensystem bzw. ein Verfahren zu dem Betrieb eines solchen Brennstoffzellensystems vorzusehen, welches die Nachteile des Standes der Technik überwindet, und insbesondere in Brennstoffzellensystem bzw. ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Brennstoffzellensystems vorzusehen, welches auf konstruktiv relativ einfache Art unter möglichst geringem Energiebedarf einen möglichst effektiven, insbesondere energieeffektiven Betrieb eines Brennstoffzellensystems vorsieht.Of the Invention is therefore the object of a fuel cell system or a method for the operation of such a fuel cell system which overcomes the disadvantages of the prior art, and in particular in a fuel cell system or a method for operation to provide such a fuel cell system, which is based on constructive relatively simple way with the lowest possible energy consumption the most effective, especially energy-efficient Operation of a fuel cell system provides.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst bzw. mit einem Verfahren zum Betrieb eines solchen Brennstoffzellensystems mit den Merkmalen gemäß Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen definiert.According to the invention this task with a fuel cell system with the features of claim 1 solved or with a method for operation Such a fuel cell system with the features according to claim 12 solved. Advantageous embodiments of Invention are defined in the respective subclaims.

Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem umfasst zumindest eine Brennstoffzelle und eine Prozessgaserzeugungsvorrichtung zur Erzeugung von Prozessgas zum Betrieb der Brennstoffzelle. Erfindungsgemäß ist stromabwärts von der Brennstoffzelle eine Adsorbervorrichtung vorgesehen mit zumindest einem ersten Adsorberteil und zumindest einem zweiten Adsorberteil, welche Feuchtigkeit aus Produktgas von der Brennstoffzelle und/oder einem Brenner bindet und zumindest an das Prozessgas wieder abgibt. Dabei ist erfindungsgemäß ferner eine Zuordnungseinrichtung vorgesehen, mittels welcher jeweils der erste Adsorberteil oder der zweite Adsorberteil mit dem Produktgas zur Aufnahme der Feuchtigkeit aus dem Produktgas in Verbindung bringbar ist und mit zumindest dem Prozessgas stromaufwärts der Brennstoffzelle zur Abgabe der Feuchtigkeit zumindest an das Prozessgas in Verbindung bringbar ist. Dabei können der erste Adsorberteil und der zweite Adsorberteil jeweils wechselweise zunächst mit dem Produktgas bzw. mit Anlagenteilen, welche das Produktgas führen, in Verbindung bringbar sein und dann mit dem Prozessgas bzw. den Prozessgas führenden Teilen des Systems in Verbindung bringbar sein.The Fuel cell system according to the invention comprises at least one fuel cell and a process gas generating device for generating process gas for operating the fuel cell. According to the invention downstream of the fuel cell, an adsorber device provided with at least a first adsorber and at least a second adsorber which removes moisture from product gas the fuel cell and / or a burner binds and at least returns to the process gas again. It is further according to the invention an allocation device is provided, by means of which in each case the first adsorber or the second adsorber with the product gas for absorbing the moisture from the product gas can be brought into connection is and with at least the process gas upstream of the Fuel cell for delivering the moisture at least to the process gas is connectable. In this case, the first adsorber and the second adsorber each alternately initially with the product gas or plant parts which carry the product gas, be brought into connection and then with the process gas or the Process gas leading parts of the system can be connected be.

Erfindungsgemäß ist somit konstruktiv vorgesehen, dass eine Adsorbervorrichtung mit zumindest einem ersten Adsorberteil und zumindest einem zweiten Adsorberteil über eine Zuordnungseinrichtung mit einem Abgasstrang des Brennstoffzellensystems verbunden ist, bevorzugt wechselweise verbunden sein kann, wobei der Abgasstrang das Produktgas des Brennstoffzellensystems enthalten kann, nämlich das Abgas der Kathode und/oder das Rauchgas aus dem Brenner zur Verbrennung der Restgase aus der Brennstoffzelle, und die Adsorbervorrichtung dann über die Zuordnungseinrichtung mit dem Anlagenteil, welcher das Prozessgas führt bzw. erzeugt und gegebenenfalls aufbereitet und/oder reinigt, verbunden ist, wobei dies zur Desorption und Aufnahme des Wassers in diesem anderen Teil der Anlage des Brennstoffzellensystems dient. Dabei können der erste Adsorberteil und der zweite Adsorberteil beispielsweise in Form von jeweiligen Adsorptionsbetten konstruktiv ausgebildet sein, wobei diese Adsorptionsbetten z. B. Rippen oder Rohre aufweisen. Dabei soll während der Desorptionsphase des Wassers bzw. der Feuchtigkeit jeweils über eine Durchströmung, welche z. B. Abwärme des Brenners und/oder des Reformers und/oder der Brennstoffzelle über oder durch die jeweiligen Adsorberteile bzw. in der konstruktiven Ausgestaltung über die Adsorberbetten führt, eine Erwärmung erfolgen können. Dadurch kann die Desorption zusätzlich beschleunigt sein, und die Edukte bzw. die Prozessgase können vor dem Eintritt in den Reformer für einen besseren und effektiveren Umsatz in dem Reformer vorgeheizt sein. Bei Durchströmung von entsprechenden Wärmetauschern bzw. dem ersten und zweiten Adsorberteil zugeordneten Wärmetauschern in der Adsorptionsphase mit Kühlluft kann zudem die Adsorption zusätzlich noch weiter beschleunigt sein und besser regelbar sein. Als erster Adsorberteil und zweiter Adsorberteil können auch einzelne Abschnitte eines Drehadsorbers vorgesehen sein, wobei die hier im Zusammenhang mit der Ausführungsform des ersten Adsorberteils und des zweiten Adsorberteils als Adsorptionsbetten gemachten Aussagen auch bezüglich einer Ausführungsform der Adsorbervorrichtung als Drehadsorber entsprechend gelten. Gemäß den obigen Ausführungen kann man also sowohl im Fall der Ausführungsform mit Adsorberbetten als auch im Fall der Ausführungsform als Drehadsorber die erfindungsgemäße Adsorbervorrichtung auch als eine wechselweise bzw. abschnittsweise zur Durchführung einer Adsorption und Desorption ansteuerbare kombinierte Adsorptions-/Desorptionsvorrichtung betrachten, welche Feuchtigkeit aus Produktgas von der Brennstoffzelle und/oder einem Brenner bindet und dann zumindest an das Prozessgas und/oder an Prozessluft wieder abgibt.According to the invention thus structurally provided that an adsorber with at least one first adsorber part and at least one second Adsorberteil via an allocation device with a Exhaust line of the fuel cell system is connected, preferably may be alternately connected, wherein the exhaust gas is the product gas may contain the fuel cell system, namely the Exhaust gas of the cathode and / or the flue gas from the burner for combustion the residual gases from the fuel cell, and the Adsorbervorrichtung then via the allocation device with the plant part, which leads or generates the process gas and optionally recycled and / or purified, this being for desorption and receiving the water in this other part of the plant of the fuel cell system serves. In this case, the first adsorber and the second Adsorberteil for example in the form of respective adsorption beds be designed constructively, these adsorption z. B. Have ribs or tubes. It should during the desorption phase the water or the moisture in each case via a flow, which z. B. waste heat of the burner and / or the reformer and / or the fuel cell via or through the respective Adsorberteile or in the structural design on the adsorber leads, a warming done can. This allows the desorption in addition be accelerated, and the reactants or the process gases can before entering the reformer for a better and more effective Turnover in the reformer preheated. With flow of corresponding heat exchangers or the first and second Adsorber associated heat exchangers in the adsorption phase with cooling air can also adsorption in addition be even faster and more controllable. First Adsorberteil and second adsorber can also individual Sections of a rotary adsorber be provided, with the here in connection with the embodiment of the first adsorber and the second adsorber also made as Adsorptionsbetten statements with regard to an embodiment of the adsorber device as Rotary adsorbers apply accordingly. According to the above Designs can therefore be both in the case of the embodiment with adsorbent beds as well as in the case of the embodiment as a rotary adsorber the adsorber device according to the invention also as an alternate or in sections for implementation an adsorption and desorption controllable combined adsorption / desorption device consider what moisture from product gas from the fuel cell and / or binds a burner and then at least to the process gas and / or to process air again.

Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem kann ausgeführt sein zum Betrieb als reines Wasserstoffsystem, wobei eine Befeuchtung der Edukte bzw. der Prozessgase erfolgt, oder es kann als System mit zusätzlichem Dampfreformer zur Befeuchtung von gasförmigen Kohlenwasserstoffen des Prozessgases oder für ein System mit einem zusätzlichen autothermen Reformer zur Befeuchtung der Prozessgase bzw. der Prozessluft dienen.The fuel cell system according to the invention can be designed for operation as a pure hydrogen system, wherein a humidification of the educts or the process gases takes place, or it can be used as a system with additional steam reformer for humidifying gaseous hydrocarbons of the process gas or for a system with an additional autothermal reformer for humidifying the process gases or the process air serve.

Mit dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem kann auf konstruktiv einfache Weise unter möglichst geringem Energiebedarf ein möglichst effektiver und einfach regelbarer Betrieb eines Brennstoffzellensystems unter Vorsehen entsprechender Entfeuchtungs- und Befeuchtungselemente und -prozesse erfindungsgemäß vorgesehen sein. Dabei ist das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem besonders energieeffizient, da es nicht nötig ist, das adsorbierte Wasser zunächst zu verflüssigen und anschließend wieder zu verdampfen und es den Prozessgasen zur Zuführung zu der Brennstoffzelle zuführen zu müssen, wobei dies gemäß dem Stand der Technik zusätzliche Energie verbrauchen würde, welche erfindungsgemäß nicht nötig ist, da erfindungsgemäß ja gerade die adsorbierte und desorbierte Flüssigkeit bzw. das Wasser keinen Wechsel des Aggregatszustands erfahren muss und somit auch kein Vorratsbehälter vorgesehen sein muss, was zusätzlich auch den konstruktiven Aufwand gering hält. Ferner kann so bei kalten Umgebungstemperaturen ein Einfrieren des Brennstoffzellensystems eher vermieden werden Bei dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem kann mittels eines Prozessluftzuführventils der erste Adsorberteil oder der zweite Adsorberteil mit Prozessluft zur Abgabe der Feuchtigkeit an die Prozessluft in Verbindung gebracht sein. Somit kann entweder der erste Adsorberteil oder der zweite Adsorberteil über die Stellung des Prozessluftzuführventils an die Prozessluft anschließbar sein oder von dieser abschließbar sein.With the fuel cell system according to the invention can in a structurally simple way with the lowest possible Energy requirement as effective and easily controllable Operation of a fuel cell system with provision of appropriate dehumidification and moistening elements and processes according to the invention be. In this case, the fuel cell system according to the invention particularly energy efficient, since it is not necessary that adsorbed water first to liquefy and then evaporate again and it the process gases for feeding to the fuel cell to be, according to the state the technology would consume additional energy which is not necessary according to the invention, since according to the invention yes just the adsorbed and desorbed liquid or the water no change must experience the state of aggregation and thus no reservoir must be provided, which in addition also the constructive Effort keeps low. Furthermore, it can be so in cold ambient temperatures freezing of the fuel cell system are rather avoided In the fuel cell system according to the invention can by means of a Prozessluftzuführventils the first adsorber or the second adsorber with process air for the delivery of moisture be associated with the process air. Thus, either the first adsorber or the second adsorber over the position of the process air supply valve to the process air be connectable or lockable from this be.

Über einen Strömungsteiler kann bei dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem eine Verbindung zwischen der Adsorbervorrichtung und der Prozessgaserzeugungsvorrichtung und/oder zwischen der Adsorbervorrichtung und der Brennstoffzelle herstellbar sein. Somit kann über einen solchen Strömungsteiler durch Umschalten eine Fluidverbindung zwischen der Adsorbervorrichtung und entweder der Prozessgaserzeugungsvorrichtung und/oder der Kathode der Brennstoffzelle vorgenommen werden. Es kann also sowohl die der Brennstoffzelle unmittelbar zugeführte Prozessluft durch entsprechende Schaltung im Desorptionszustand des ersten Adsorberteils oder des zweiten Adsorberteils mit Flüssigkeit angereichert werden, oder es kann die Prozessluft, welche zunächst der Prozessgaserzeugungsvorrichtung zugeführt wird, und/oder somit auch das entsprechende Prozessgas über das erste Adsorberteil oder das zweite Adsorberteil mit Flüssigkeit bzw. Wasser angereichert werden.about a flow divider can in the inventive Fuel cell system, a connection between the adsorber device and the process gas generating device and / or between the adsorber device and the fuel cell can be produced. Thus, over such a flow divider by switching a fluid connection between the adsorber device and either the process gas generant device and / or the cathode of the fuel cell. It can therefore both the fuel cell directly supplied Process air by appropriate circuit in the desorption state the first adsorber or the second adsorber with liquid be enriched, or it may be the process air, which initially the process gas generating device is supplied, and / or thus also the corresponding process gas via the first adsorber or the second adsorber with liquid or water be enriched.

Die erfindungsgemäße Zuordnungseinrichtung, welche die Steuerung und Zuordnung des ersten Adsorberteils bzw. des zweiten Adsorberteils ermöglicht, kann zumindest ein Mehrwegezulaufventil und zumindest ein Mehrwegeablaufventil aufweisen, wobei über das zumindest eine Mehrwegezulaufventil die Adsorbervorrichtung mit dem Produktgas in Verbindung bringbar ist bzw. mit dem Teil des Brennstoffzellensystems, welcher das Produktgas enthält, in Verbindung bringbar ist und über das zumindest eine Mehrwegeablaufventil die Adsorbervorrichtung zumindest mit dem Prozessgas bzw. mit den jeweiligen Anlagenteilen, welche das Prozessgas führen und enthalten, in Verbindung bringbar ist. Über das zumindest eine Mehrwegeablaufventil kann die Adsorbervorrichtung gegebenenfalls auch zumindest mit der Prozessluft, welche z. B. direkt der Brennstoffzelle bzw. deren Kathode zugeführt werden kann, bzw. mit den jeweiligen Anlagenteilen, welche die entsprechende Prozessluft führen und enthalten, in Verbindung bringbar sein. Die dermaßen gestaltete erfindungsgemäße Zuordnungseinrichtung ist somit als entsprechende Ventilanordnung ausgeführt, was eine Ansteuerbarkeit und Regelbarkeit weiter vereinfachen kann. Auch wird die Flexibilität des so gestalteten erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems zusätzlich erhöht, da eine sehr flexible Beschaltung aller Anlagensystemteile über die entsprechenden Ventile vorgenommen werden kann.The Mapping device according to the invention, which the control and assignment of the first adsorber or the second Adsorberteils allows, at least one multi-way inlet valve and have at least one multi-way drain valve, wherein about the at least one multi-way inlet valve the adsorber device can be brought into connection with the product gas or with the part of the fuel cell system containing the product gas, in Can be brought connection and the at least one multi-way drain valve the adsorber at least with the process gas or with the respective plant parts, which carry the process gas and contained, is connectable. About that, at least a reusable drain valve may optionally be the adsorber device also at least with the process air, which z. B. directly to the fuel cell or whose cathode can be supplied, or with the respective plant parts, which lead the appropriate process air and contain, be related. The so designed inventive allocation device is thus designed as a corresponding valve assembly, which a controllability and controllability can further simplify. Also, the flexibility of the thus designed inventive Fuel cell system additionally increased since a very flexible wiring of all system components over the corresponding valves can be made.

Die Zuordnungseinrichtung des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems kann auch als Drehvorrichtung ausgebildet sein, wobei jeweils durch entsprechende Drehung der Drehvorrichtung der erste Adsorberteil oder der zweite Adsorberteil mit dem Produktgas in Verbindung bringbar ist und mit zumindest dem Prozessgas und/oder der Prozessluft in Verbindung bringbar ist. Es handelt sich somit bei einer solchen konstruktiven Gestaltung der erfindungsgemäßen Zuordnungseinrichtung um einen Drehadsorber, welcher im Dauerbetrieb möglichst einfach steuerbar und betreibbar ist. Konstruktiv ist diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zuordnungseinrichtung besonders elegant zu verwirklichen. Bei einem solchen Drehadsorber können abschnittsweise sich jeweils ein erster Adsorberteil und ein zweiter Adsorberteil über den Umfang angeordnet abwechseln und dann durch Drehung jeweils mit dem entsprechenden Anlagenteil des erfindungsgemäßen Systems zur Adsorption bzw. zur Desorption in Kontakt gebracht werden.The Assignment device of the fuel cell system according to the invention can also be designed as a rotating device, in each case by corresponding rotation of the rotating device of the first adsorber or the second adsorber can be brought into contact with the product gas is and with at least the process gas and / or the process air in Connection can be brought. It is thus in such a constructive design of the invention Assignment device around a rotary adsorber, which in continuous operation as easy as possible to control and operate. constructive is this embodiment of the invention Allocation device particularly elegant to realize. At a Such rotary adsorbers can each section in each case a first adsorber and a second adsorber over alternate the scope arranged and then by rotation respectively with the corresponding part of the plant according to the invention Systems are brought into contact for adsorption or desorption.

Zur Verbesserung der Effizienz der Desorption kann der Adsorbervorrichtung des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems eine Heizeinrichtung zugeordnet sein. Zur Verbesserung der Effizienz bei der Adsorption kann der Adsorbervorrichtung des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems eine Kühleinrichtung zugeordnet sein.to Improving the efficiency of desorption can be the adsorber device the fuel cell system according to the invention be associated with a heater. To improve efficiency the adsorption of the adsorber device of the invention Fuel cell system associated with a cooling device be.

Bei dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem können ein oder mehrere Wärmetauscher als Heizeinrichtung und/oder Kühleinrichtung vorgesehen sein, wobei der/die Wärmetauscher Wärme aus Prozesswärme des Brennstoffzellensystems gewinnt/gewinnen und/oder Kälte aus Umgebungsluft gewinnt/gewinnen.In the fuel cell system according to the invention, one or more heat exchangers may be provided as a heating device and / or a cooling device, the heat exchanger (s) generating heat from process heat of the fuel cell system wins / win and / or win / win cold from ambient air.

Der Begriff Prozesswärme bezeichnet z. B. die Abwärme des Reaktors und/oder des Brenners und/oder der Brennstoffzelle (insbesondere z. B. einer Hochtemperatur-Brennnstoffzelle) des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems.Of the Term process heat designates z. B. the waste heat the reactor and / or the burner and / or the fuel cell (in particular, for example, a high-temperature fuel cell) of the invention Fuel cell system.

Bei dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem kann zur Erhöhung der Effizienz zumindest eine Prozessgasheizeinrichtung vorgesehen sein, mittels welcher das Prozessgas vor Eintritt in die Brennstoffzelle und/oder einen Reformer vorwärmbar ist.at the fuel cell system according to the invention can to increase the efficiency of at least one Prozessgasheizeinrichtung be provided, by means of which the process gas before entering the Fuel cell and / or a reformer is preheated.

Bei dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem kann zur Erhöhung der Effizienz auch zumindest eine Prozessluftheizeinrichtung vorgesehen sein, mittels welcher die Prozessluft vor Eintritt in die Brennstoffzelle und/oder einen Reformer vorwärmbar ist.at the fuel cell system according to the invention can to increase the efficiency and at least one Prozessluftheizeinrichtung be provided, by means of which the process air before entering into the fuel cell and / or a reformer preheatable is.

Die Prozessgasheizeinrichtung und/oder die Prozessluftheizeinrichtung kann/können die erforderliche Wärme bevorzugt aus der Prozesswärme des Brennstoffzellensystems gewinnen, wobei die Prozessgasheizeinrichtung und/oder die Prozessluftheizeinrichtung bevorzugt als Wärmetauscher ausgebildet sein kann/können, welche besonders bevorzugt entsprechend dem Reaktor und/oder dem Brenner und/oder der Brennstoffzelle zugeordnet oder nachgeordnet sein kann/können.The Prozessgasheizeinrichtung and / or the process air heater the required heat may be preferred gain from the process heat of the fuel cell system, wherein the process gas heater and / or the process air heater can preferably be configured as a heat exchanger, which particularly preferably according to the reactor and / or the Burner and / or fuel cell assigned or downstream can / can.

Bei dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem weist die Adsorbervorrichtung bevorzugt ein Adsorbermaterial aus einem Feuchtigkeitsadsorptionsmittel aus der Gruppe Zeolith, Silical Gel und/oder ein sonstiges stark hydrophiles Material auf.at has the fuel cell system according to the invention the adsorber device preferably comprises an adsorber material from a Moisture adsorbents from the group zeolite, Silical gel and / or another highly hydrophilic material.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Anfahren und zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems, insbesondere des oben beschriebenen Brennstoffzellensystems, mit zumindest einer Brennstoffzelle und einer Prozessgaserzeugungsvorrichtung zur Erzeugung von Prozessgas zum Betrieb der Brennstoffzelle ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts von der Brennstoffzelle mittels einer Adsorbervorrichtung mit zumindest einem ersten Adsorberteil und zumindest einem zweiten Adsorberteil Feuchtigkeit aus Produktgas von der Brennstoffzelle und/oder einem Brenner in einer ersten Phase durch ein Feuchtigkeitsadsorptionsmittel in der Adsorbervorrichtung gebunden wird und in einer zweiten Phase die gebundene Feuchtigkeit direkt zumindest an das Prozessgas wieder abgegeben wird. Dabei wird erfindungsgemäß jeweils der erste Adsorberteil oder der zweite Adsorberteil in der ersten Phase mit dem Produktgas zur Aufnahme der Feuchtigkeit aus dem Produktgas mittels einer Zuordnungseinrichtung in Verbindung gebracht, und in der zweiten Phase wird dieser jeweilige Adsorberteil zur Abgabe der Feuchtigkeit zumindest an das Prozessgas stromaufwärts der Brennstoffzelle mittels der Zuordnungseinrichtung zumindest mit dem Prozessgas in Verbindung gebracht. Somit können der zumindest eine erste Adsorberteil und der zumindest eine zweite Adsorberteil wechselweise die Feuchtigkeit binden und dann abgeben. Die Binde- und Abgabeschritte können dabei bevorzugt im Wechsel jeweils zeitgleich erfolgen, wobei die entsprechenden Adsorberteile bevorzugt jeweils wechselweise entsprechend angesteuert werden können, d. h. beispielsweise: erstes Adsorberteil-Feuchtigkeitsaufnahme, gleichzeitig zweites Adsorberteil-Feuchtigkeitsabgabe; danach: erstes Adsorberteil-Feuchtigkeitsabgabe, gleichzeitig zweites Adsorberteil-Feuchtigkeitsaufnahme; usw.The inventive method for starting and for Operation of a fuel cell system, in particular the one described above Fuel cell system, with at least one fuel cell and a process gas generating device for generating process gas for operation of the fuel cell according to the invention thereby characterized in that upstream of the fuel cell by means of an adsorber device with at least one first adsorber part and at least a second adsorber part of moisture from product gas from the fuel cell and / or a burner in a first phase by a moisture adsorbent in the adsorber device is bound and in a second phase, the bound moisture is at least returned to the process gas at least directly. there According to the invention, in each case the first adsorber or the second adsorber part in the first phase with the product gas for receiving the moisture from the product gas by means of an allocation device and in the second phase becomes this respective one Adsorberteil for the delivery of moisture at least to the process gas upstream of the fuel cell by means of the allocation device at least associated with the process gas. Thus, the at least one first adsorber and the at least one second Adsorberteil alternately bind the moisture and then release. The binding and dispensing steps may preferably alternately each carried out at the same time, with the corresponding adsorber preferably in each case can be alternately controlled accordingly, d. H. For example: first adsorber moisture absorption, at the same time second adsorbent moisture delivery; thereafter: first adsorbent moisture release, simultaneously second adsorber moisture absorption; etc.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Rückgewinnung der Feuchtigkeit bzw. des Wassers ist also dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Phase der Adsorption, bevorzugt bei verringertem Druck und verringerter Temperatur (die Temperatur kann in etwa auf dem Niveau der Austrittstemperatur der Produktgase der Brennstoffzelle liegen oder bei entsprechender Verwendung eines Zwischenkühlers auch nahe der Umgebungstemperatur), die Feuchtigkeit bzw. das Wasser an einem hydrophilen Feuchtigkeitsadsorbens der Adsorbervorrichtung adsorbiert und somit gebunden wird. In der zweiten Phase wird dann diese adsorbierte Feuchtigkeit bevorzugt bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur desorbiert und an ein gasförmiges Trägermedium, welches auch durch die Prozesswärme vorgewärmt sein kann, abgegeben, und es kann somit der Prozessgaserzeugungsvorrichtung, insbesondere dem entsprechenden Reformer, zugeführt werden. Das genannte Trägermedium kann das Prozessgas sein, beispielsweise ein Kohlenwasserstoffgas (z. B. Propan oder Butan), es kann Wasserstoffgas oder Prozessluft sein.The Inventive process for recovery the moisture or water is thus characterized that in the first phase of adsorption, preferably at reduced pressure and reduced temperature (the temperature can be roughly on the Level of the outlet temperature of the product gases of the fuel cell lie or with appropriate use of an intercooler also near the ambient temperature), the humidity or the water on a hydrophilic moisture adsorbent of the adsorber device adsorbed and thus bound. In the second phase will then This adsorbed moisture preferably at elevated pressure and elevated temperature and desorbed to a gaseous Carrier medium, which also by the process heat can be preheated, discharged, and it can thus be the Process gas generating device, in particular the corresponding Reformer, fed. The said carrier medium may be the process gas, for example, a hydrocarbon gas (eg propane or butane), it can be hydrogen gas or process air be.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung des Brennstoffzellensystems erlauben die Vermeidung einer komplizierten Flüssigwassereinspritzung, und somit kann ein solches Brennstoffzellensystem erfindungsgemäß auch unterhalb des Gefrierpunkts von Wasser betrieben werden. Zusätzlich ist somit insbesondere beim Anfahren eines solchen erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems in der Startphase, sobald die Adsorbervorrichtung erwärmt wird, z. B. durch die Abwärme der Prozessgaserzeugungsvorrichtung, ausreichend Feuchtigkeit bzw. Wasser für den zuverlässigen Start der Prozessgaserzeugungsvorrichtung, insbesondere zum Betrieb des dortigen Reformers, erfindungsgemäß vorhanden.The inventive method and the invention Device of the fuel cell system allow the avoidance a complicated liquid water injection, and thus Such a fuel cell system can also be used according to the invention operated below the freezing point of water. additionally is thus in particular when starting such an inventive Fuel cell system in the startup phase, as soon as the adsorber device is heated, for. B. by the waste heat of the process gas generating device, sufficient moisture or water for the reliable Start of the process gas generating device, in particular for operation the local reformer, inventively available.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet eine einfache und energieeffiziente Möglichkeit der Abgasentfeuchtung und Prozessgas- und/oder Prozessluftbefeuchtung eines entsprechenden erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems. Besonders energieeffizient ist das erfindungsgemäße Verfahren dann, wenn das Prozessgas vor Eintritt in die Brennstoffzelle in einem Reformer zu wasserstoffreichem Gas für die Brennstoffzelle umgewandelt wird.The inventive method provides a simple and energy-efficient possibility of exhaust dehumidification and process gas and / or process air humidification of a corresponding Fuel cell system according to the invention. Especially energy efficient is the inventive method when the process gas before entering the fuel cell in a reformer converted to hydrogen-rich gas for the fuel cell becomes.

Bevorzugt kann das Prozessgas in der zweiten Phase durch die Prozesswärme vor Eintritt in die Brennstoffzelle und/oder einen Reformer vorgewärmt werden. Die Adsorberteile können zum Austreiben der Feuchtigkeit in der zweiten Phase durch die Prozesswärme erwärmt werden. Die Adsorberteile können auch bei der Adsorption der Feuchtigkeit in der ersten Phase gekühlt werden. Diese Erwärmungs- bzw. Kühlungsmaßnahmen können die Effizienz der Desorption bzw. der Adsorption weiter erhöhen.Prefers In the second phase, the process gas can be generated by the process heat be preheated before entering the fuel cell and / or a reformer. The adsorber parts can be used to expel the moisture heated in the second phase by the process heat become. The adsorber parts can also be adsorbed the moisture in the first phase to be cooled. These Heating or cooling measures can further increase the efficiency of desorption or adsorption.

Das zu befeuchtende Prozessgas ist bevorzugt aus der Gruppe der Kohlenwasserstoffe, insbesondere Methan, Propan, Butan oder eine Kombination davon.The to be humidified process gas is preferably from the group of hydrocarbons, in particular methane, propane, butane or a combination thereof.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auch Prozessluft und/oder eine Kombination aus Prozessluft und gasförmigen Kohlenwasserstoffen befeuchtet werden, wobei der erste Adsorberteil oder der zweite Adsorberteil mit der Prozessluft und/oder einer Kombination aus Prozessluft und gasförmigen Kohlenwasserstoffen stromaufwärts der Brennstoffzelle zur Abgabe der Feuchtigkeit an die Prozessluft und/oder eine Kombination aus Prozessluft und gasförmigen Kohlenwasserstoffen in Verbindung gebracht wird.at The process according to the invention can also process air and / or a combination of process air and gaseous Hydrocarbons are moistened, with the first adsorber or the second adsorber with the process air and / or a Combination of process air and gaseous hydrocarbons upstream of the fuel cell to release the moisture to the process air and / or a combination of process air and gaseous hydrocarbons associated becomes.

Besonders effektiv ist das erfindungsgemäße Verfahren, wenn zusätzlich eine Erwärmung von Prozessluft durch die Prozesswärme erfolgt. Dies dient insbesondere beim Anfahrvorgang des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems dazu, die Brennstoffzelle möglichst rasch auf Betriebstemperatur zu bringen bzw. der Brennstoffzelle vorgelagerte Teile der Prozessgaserzeugungsvorrichtung, z. B. einen Reformer, auf Betriebstemperatur zu bringen.Especially The method according to the invention is effective when in addition, a heating of process air through the process heat takes place. This is especially useful for Starting process of the fuel cell system according to the invention to the fuel cell as soon as possible to operating temperature or upstream of the fuel cell parts of the process gas generating device, z. B. a reformer to bring to operating temperature.

Generell gelten alle hinsichtlich des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems genannten Merkmale und Vorteile entsprechend auch für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt.As a general rule all apply with respect to the invention Fuel cell system mentioned features and advantages accordingly also for the inventive method and vice versa.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren näher beispielhaft erläutert werden. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to the accompanying figures be explained in more detail by way of example. Show it:

1 eine schematische Ansicht eines Brennstoffzellensystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; 1 a schematic view of a fuel cell system according to a first embodiment of the invention;

2 eine schematische Ansicht eines Brennstoffzellensystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; 2 a schematic view of a fuel cell system according to a second embodiment of the invention;

3 eine schematische Ansicht eines Brennstoffzellensystems gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; 3 a schematic view of a fuel cell system according to a third preferred embodiment of the invention;

4 eine weitere schematische Ansicht eines Brennstoffzellensystems gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; 4 another schematic view of a fuel cell system according to the first preferred embodiment of the invention;

5a eine Schnittansicht durch eine Adsorbervorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; 5a a sectional view through an adsorber according to a preferred embodiment of the invention;

5b eine Draufsicht auf die Adsorbervorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der 5a; 5b a plan view of the adsorber according to a preferred embodiment of the invention of 5a ;

6 eine schematische Ansicht eines Brennstoffzellensystems gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und 6 a schematic view of a fuel cell system according to another preferred embodiment of the invention; and

7 eine schematische Schnittansicht einer Adsorbervorrichtung gemäß der weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 7 a schematic sectional view of an adsorber according to the further preferred embodiment of the invention.

Die 1 bis 7 zeigen allgemein schematisch Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems bzw. Detailansichten bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Adsorbervorrichtungen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit diesen erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystemen durchgeführt werden. Generell bezeichnen die in den Figuren als Linien oder Pfeile durchgezogen oder gestrichelt gezeichneten Verbindungen Fluidverbindungen und Leitungen sowie gleichzeitig auch die entsprechenden Strömungen von Stoffen/Gasen zu und von den einzelnen Elementen. Optional vorgesehene Elemente und Verbindungen/Leitungen/Strömungen sind dabei gestrichelt gezeichnet. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems. Einzelne Funktionselemente des dargestellten erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems, wie Pumpen, Lüfter, Wärmetauscher, Ventile und Heizelemente, sind in den Figuren durch die dem Fachmann allgemein geläufigen entsprechenden Symbole dargestellt.The 1 to 7 show generally schematically embodiments of the fuel cell system according to the invention or detailed views of preferred embodiments of the adsorber devices according to the invention. The method according to the invention can be carried out with these fuel cell systems according to the invention. In general, the solid or dashed lines drawn in the figures as lines or arrows denote fluid connections and lines as well as at the same time the corresponding flows of substances / gases to and from the individual elements. Optionally provided elements and connections / lines / currents are shown in dashed lines. In the figures, like reference numerals designate like elements of the fuel cell system according to the invention. Individual functional elements of the illustrated fuel cell system according to the invention, such as pumps, fans, heat exchangers, valves and heating elements, are represented in the figures by the symbols which are generally familiar to the person skilled in the art.

1 zeigt schematisch ein Brennstoffzellensystem gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Das in 1 gezeigte Brennstoffzellensystem umfasst zumindest eine Brennstoffzelle 1 mit einer Anode und einer Kathode sowie eine Prozessgaserzeugungsvorrichtung 2 zur Erzeugung von Prozessgas zum Betrieb der Brennstoffzelle 1. Stromabwärts der Brennstoffzelle 1 ist eine Adsorbervorrichtung 3 vorgesehen mit zumindest einem ersten Adsorberteil 3a und zumindest einem zweiten Adsorberteil 3b. Die Adsorberteile sind jeweils als Flachbettadsorber ausgeführt. Eine Zuordnungseinrichtung mit einem Mehrwegezulaufventil 4a ist vorgesehen, wobei wechselweise mittels des Mehrwegezulaufventils 4a der erste Adsorberteil 3a oder der zweite Adsorberteil 3b mit dem Produktgas von der Brennstoffzelle 1 und/oder von einem Brenner (gestrichelte Linie rechts in 1) zur Aufnahme der Feuchtigkeit aus dem Produktgas in Verbindung bringbar ist und über ein Mehrwegeabstömventil 8 an die Umgebung als entfeuchtetes Abgas abströmt. Über zumindest ein Mehrwegeablaufventil 4b der Zuordnungseinrichtung ist wechselweise der erste Adsorberteil 3a oder der zweite Adsorberteil 3b der Adsorbervorrichtung 3 zumindest mit dem Prozessgas bzw. der Prozessgaserzeugungsvorrichtung 2 in Verbindung bringbar. Die Prozessluft kann mittels eines Prozessluftzuführventils 5 mit dem ersten Adsorberteil 3a oder dem zweiten Adsorberteil 3b zur Abgabe der Feuchtigkeit an die Prozessluft in Verbindung gebracht werden. Ein Strömungsteiler 6 ist vorgesehen, welches je nach Bedarf nach Prozessgas oder Prozessluft eine Verbindung zwischen der Adsorbervorrichtung 3 und der Prozessgaserzeugungsvorrichtung 2 und/oder zwischen der Adsorbervorrichtung 3 und der Brennstoffzelle 1 herstellt, wobei im zweiten Fall direkt eine Verbindung zur Prozessluftzuführung erfolgt, damit die Kathode der Brennstoffzelle direkt mit befeuchteter Prozessluft versorgt ist. Wie in 1 zu sehen, sind zusätzliche Lüfter und Heizelemente (zum Teil optional) vorgesehen, welche eine entsprechende Belüftung, Aufwärmung, Abkühlung der einzelnen Adsorberteile der Adsorbervorrichtung 3 je nach Schaltung eines Ventils 7 gestatten, wobei durch das Ventil 7 die Menge der Belüftung, Aufwärmung, Abkühlung sowie die Zuordnung zum ersten Adsorberteil 3a und/oder zum zweiten Adsorberteil 3b erfindungsgemäß bevorzugt eingestellt bzw. gesteuert wird. Die den jeweiligen Lüftern gemäß der Darstellung in 1 nachgeordneten Heizelemente sind dort als jeweiliger Wärmetauscher ausgeführt, welcher die Wärme/Kälte entweder aus der entsprechenden Strömung des Produktgases von dem Brenner bezieht oder optional dargestellt aus der entsprechenden Strömung des Prozessgases von einer Prozessgaserzeugungsvorrichtung 2 zur Brennstoffzelle 1 bzw. deren Anode. Insbesondere im Falle einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle könnte deren Abwärme als Prozesswärme entsprechend genutzt werden (schematisch hier nicht gezeigt). 1 schematically shows a fuel cell system according to a first preferred embodiment of the invention. This in 1 shown fuel cell system comprises at least one fuel cell 1 with an anode and a cathode and a process gas generating device 2 for generating process gas for operating the fuel cell 1 , Downstream of the fuel cell 1 is an adsorber device 3 provided with at at least one first adsorber part 3a and at least a second adsorber part 3b , The adsorber parts are each designed as Flachbettadsorber. An allocation device with a multipath inlet valve 4a is provided, wherein alternately by means of the multi-way supply valve 4a the first adsorber part 3a or the second adsorber part 3b with the product gas from the fuel cell 1 and / or from a burner (dashed line right in 1 ) for receiving the moisture from the product gas can be brought into connection and a Mehrwegeabstömventil 8th flows to the environment as dehumidified exhaust gas. About at least one multi-way drain valve 4b the allocation device is alternately the first adsorber 3a or the second adsorber part 3b the Adsorbervorrichtung 3 at least with the process gas or the process gas generating device 2 connectable. The process air can by means of a process air supply valve 5 with the first adsorber part 3a or the second adsorber part 3b be associated with the delivery of moisture to the process air. A flow divider 6 is provided, which depending on the need for process gas or process air, a connection between the adsorber 3 and the process gas generating device 2 and / or between the adsorber device 3 and the fuel cell 1 In the second case, a connection to the process air supply takes place directly, so that the cathode of the fuel cell is supplied directly with humidified process air. As in 1 to see, additional fans and heating elements (sometimes optional) are provided, which a corresponding ventilation, heating, cooling of the adsorber adsorbent parts of the individual 3 depending on the circuit of a valve 7 allow, passing through the valve 7 the amount of ventilation, heating, cooling and the assignment to the first adsorber 3a and / or to the second adsorber part 3b is preferably set or controlled according to the invention. The respective fans as shown in 1 downstream heating elements are designed there as a respective heat exchanger, which relates the heat / cold either from the corresponding flow of product gas from the burner or optionally shown from the corresponding flow of the process gas from a process gas generating device 2 to the fuel cell 1 or their anode. In particular, in the case of a high-temperature fuel cell whose waste heat could be used as process heat accordingly (not shown schematically here).

Bei der in der 1 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems ist eine Prozessgaserzeugungsvorrichtung 2 vorgesehen, welche einen Reformer nutzt, welcher mit Hilfe von Prozessluft eine Umwandlung von z. B. Kohlenwasserstoffen in wasserstoffreiches Gas durchführt, welches dann als Prozessgas der Brennstoffzelle, insbesondere der Anode der Brennstoffzelle, wie in 1 beispielhaft gezeigt, zugeführt wird.When in the 1 shown embodiment of the fuel cell system according to the invention is a process gas generating device 2 provided, which uses a reformer, which with the help of process air, a conversion of z. B. hydrocarbons in hydrogen-rich gas, which then as the process gas of the fuel cell, in particular the anode of the fuel cell, as in 1 shown by way of example.

2 zeigt schematisch eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems. 2 schematically shows a second preferred embodiment of a fuel cell system according to the invention.

Das in 2 gezeigte Brennstoffzellensystem unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten Brennstoffzellensystem im Wesentlichen dadurch, dass die Prozessgaserzeugungsvorrichtung 2 einen Reformer enthält, welcher nur Kohlenwasserstoffe, z. B. wie in 2 gezeigt aus einer Kohlenwasserstoff-Quelle wie etwa einer Gasflasche, und Flüssigkeit bzw. Wasser zur Reformierung (sog. Dampfreformierung) nutzt, wobei dort (nur) Wasser und die Kohlenwasserstoffe reformiert werden und durch die entsprechende erfindungsgemäße Adsorbervorrichtung 3 bzw. durch entsprechende Schaltung der erfindungsgemäßen Zuordnungseinrichtung mit zwei Mehrwegezulaufventilen 4a und zwei Mehrwegeablaufventilen 4b befeuchtet werden können, wobei die Mehrwegeablaufventile 4b gleichzeitig auch als Mehrwegeabströmventile 8 dienen und entsprechend geschaltet werden können. Durch die geneigten Pfeile oberhalb und unterhalb der Adsorbervorrichtung 3 in 2 ist angedeutet, dass durch die dortigen Adsorberteile 3a und 3b jeweils entweder Prozesswärme oder kühlende Umgebungsluft geleitet werden, z. B. unter Verwendung von Lüftern, wie sie schematisch auch in 1 gezeigt sind.This in 2 shown fuel cell system differs from that in 1 shown fuel cell system essentially in that the process gas generating device 2 contains a reformer which only hydrocarbons, eg. B. as in 2 shown from a hydrocarbon source such as a gas cylinder, and liquid or water for reforming (so-called steam reforming) uses, where (only) water and the hydrocarbons are reformed and by the corresponding adsorber according to the invention 3 or by appropriate circuit of the inventive allocation device with two Mehrwegzulaufventilen 4a and two reusable drain valves 4b can be moistened, with the reusable drain valves 4b at the same time also as Mehrwegeabflussventile 8th serve and can be switched accordingly. By the inclined arrows above and below the Adsorbervorrichtung 3 in 2 is indicated that by the local adsorber 3a and 3b either process heat or cooling ambient air are conducted, for. B. using fans, as shown schematically in 1 are shown.

Die 3 zeigt schematisch ein Brennstoffzellensystem gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Auch das Brennstoffzellensystem gemäß 3 entspricht im Wesentlichen den bereits in 1 und 2 gezeigten erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystemen, wobei bei dem Brennstoffzellensystem gemäß 3 die dortige Brennstoffzelle 1 mit reinem Wasserstoff, z. B. wie in 3 gezeigt aus einer Wasserstoff-Quelle wie etwa einer Gasflasche, betrieben wird und der reine Wasserstoff über die Adsorbervorrichtung 3 befeuchtet werden kann.The 3 schematically shows a fuel cell system according to a third preferred embodiment of the present invention. Also the fuel cell system according to 3 is essentially the same as in 1 and 2 shown fuel cell systems according to the invention, wherein in the fuel cell system according to 3 the fuel cell there 1 with pure hydrogen, z. B. as in 3 shown from a hydrogen source such as a gas cylinder, and the pure hydrogen through the Adsorbervorrichtung 3 can be moistened.

Die 4 zeigt nochmals schematisch ein Brennstoffzellensystem gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie ähnlich auch schon in 1 gezeigt ist, wobei ein Unterschied dazu darin besteht, dass in der Darstellung der 4 die entsprechende Schaltung der erfindungsgemäßen Zuordnungseinrichtung jeweils aus zwei Mehrwegezulaufventilen 4a und zwei Mehrwegeablaufventilen 4b besteht, wobei die Mehrwegeablaufventile 4b gleichzeitig auch als Mehrwegeabströmventile 8 dienen und entsprechend geschaltet werden können (siehe auch z. B. 2). Auch das Brennstoffzellensystem gemäß 4 entspricht im Wesentlichen den bereits in 1 bis 3 gezeigten erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystemen, wobei bei dem Brennstoffzellensystem gemäß 4 der dortige Reformer mit Kohlenwasserstoff, z. B. wie in 4 gezeigt aus einer Kohlenwasserstoff-Quelle wie etwa einer Gasflasche, beschickt wird. Gemäß der Darstellung der 4 kann die Prozessluft über die erfindungsgemäße Adsorbervorrichtung 3 befeuchtet werden.The 4 shows again schematically a fuel cell system according to the first preferred embodiment of the present invention, as similar to already in 1 is shown, with a difference in that in the representation of 4 the corresponding circuit of the allocation device according to the invention in each case from two multi-way supply valves 4a and two reusable drain valves 4b consists, wherein the reusable drain valves 4b at the same time also as Mehrwegeabflussventile 8th serve and can be switched accordingly (see also eg 2 ). Also the fuel cell system according to 4 is essentially the same as in 1 to 3 shown fuel cell systems according to the invention, wherein in the fuel cell system according to 4 the local reformer with hydrocarbon, z. B. as in 4 shown from a hydrocarbon source, such as a gas bottle. According to the presentation of the 4 can the process air through the adsorber device according to the invention 3 be moistened.

Die 5a zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines Adsorberteils einer Adsorbervorrichtung 3 des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems. Dabei ist in der schematischen Schnittansicht der 5a zu erkennen, dass durch das Adsorbermaterial 9 des Adsorberteils der Adsorbervorrichtung 3 eine Mittenöffnung 10 durchtritt, durch welche das Produktgas bzw. je nach Beschaltung oder entsprechender Einstellung der Zuordnungseinrichtung (in 5a nicht gezeigt) auch das Prozessgas oder die Prozessluft des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems geführt werden kann und im Bereich des Adsorbermaterials 9 entsprechend verteilt geführt werden kann. Die in 5a im Adsorbermaterial 9 radial verteilt gezeigten Öffnungen 11 dienen dabei zum Durchtritt von erwärmter oder kühlender Luft bzw. eines entsprechenden Wärme- oder Kühlmediums.The 5a schematically shows a preferred embodiment of an adsorber of an adsorber device 3 the fuel cell system according to the invention. It is in the schematic sectional view of 5a to recognize that through the Adsorbermaterial 9 the Adsorberteils the adsorber 3 a center opening 10 passes, through which the product gas or depending on the wiring or appropriate setting of the allocation device (in 5a not shown) and the process gas or the process air of the fuel cell system according to the invention can be performed and in the range of the adsorber 9 can be performed distributed accordingly. In the 5a in the adsorber material 9 shown radially distributed openings 11 serve for the passage of heated or cooling air or a corresponding heat or cooling medium.

5b zeigt in Draufsicht eine Adsorbervorrichtung 3, welche in 5a bereits in Schnittansicht gezeigt ist. 5b shows in plan view an adsorber device 3 , what a 5a already shown in sectional view.

6 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Dabei entspricht dieses in 6 gezeigte erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem im Wesentlichen bereits den in den 1 bis 4 gezeigten erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystemen mit dem Unterschied, dass in 6 anstelle einer Zuordnungseinrichtung mit zumindest einem Mehrwegezulaufventil 4a und zumindest einem Mehrwegeablaufventil 4b dort in 6 eine Zuordnungseinrichtung 4 als Drehvorrichtung 4c ausgebildet ist, wobei jeweils durch entsprechende Drehung der Drehvorrichtung 4c der erste Adsorberteil 3a oder der zweite Adsorberteil 3b mit dem Produktgas in Verbindung bringbar ist und zumindest dem Prozessgas und/oder der Prozessluft in Verbindung bringbar ist. 6 schematically shows a fuel cell system according to the invention according to a fourth preferred embodiment of the invention. This corresponds to in 6 shown fuel cell system according to the invention substantially already in the 1 to 4 shown fuel cell systems according to the invention with the difference that in 6 instead of an allocation device with at least one multipath inlet valve 4a and at least one reusable drain valve 4b there in 6 an allocation device 4 as a turning device 4c is formed, in each case by corresponding rotation of the rotary device 4c the first adsorber part 3a or the second adsorber part 3b can be brought into connection with the product gas and at least the process gas and / or the process air can be brought into connection.

7 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Adsorbervorrichtung 3 gemäß der bevorzugten Ausführungsform entsprechend der Gestaltung, wie sie in 6 gezeigt ist. Die Adsorbervorrichtung 3 und die Zuordnungseinrichtung 4, ausgebildet als Drehvorrichtung 4c, bilden somit gemäß der in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsform einen erfindungsgemäßen Drehadsorber, wobei einzelne Abschnitte der Adsorbervorrichtung 3 als erster Adsorberteil 3a bzw. als zweiter Adsorberteil 3b ausgebildet sind und durch Drehung jeweils in den Bereich der Entladungsphase des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Beladungsphase des erfindungsgemäßen Verfahrens geführt werden. Wie in 7 gezeigt, ist zumindest bei der Entladungsphase eine Erwärmungsvorrichtung räumlich dem ersten Adsorberteil zugeordnet, während dem zweiten Adsorberteil 3b, welcher sich gemäß 7 gerade in der Beladungsphase befindet, eine Kühlvorrichtung zugeordnet ist. Die entsprechende Erwärmungsvorrichtung bzw. Kühlvorrichtung ist jeweils verwirklicht beispielsweise durch die in 6 zu sehenden Gebläse, welche entsprechend erwärmte oder kühlende Luft durch entsprechende Kanäle, zugeordnet dem ersten Adsorberteil 3a bzw. dem zweiten Adsorberteil 3b, führen und leiten. 7 shows schematically the adsorber device according to the invention 3 according to the preferred embodiment according to the design as shown in FIG 6 is shown. The adsorber device 3 and the allocator 4 formed as a turning device 4c , thus form according to the in the 6 and 7 illustrated embodiment, a rotary adsorber according to the invention, wherein individual sections of the adsorber device 3 as the first adsorber part 3a or as a second adsorber 3b are formed and guided by rotation in each case in the region of the discharge phase of the method according to the invention or the loading phase of the inventive method. As in 7 is shown, at least during the discharge phase, a heating device spatially associated with the first adsorber, while the second adsorber 3b , which according to 7 is currently in the loading phase, a cooling device is assigned. The corresponding heating device or cooling device is realized in each case by the in 6 fan to be seen, which correspondingly heated or cooling air through corresponding channels, associated with the first adsorber 3a or the second adsorber 3b to lead and guide.

Mit den in den Figuren gezeigten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems ist die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich. Erfindungsgemäß kann somit auf konstruktiv einfache Weise unter möglichst geringem Energiebedarf ein möglichst effektiver Betrieb eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems erfolgen.With the embodiments of the invention shown in the figures Fuel cell system is the implementation of the invention Possible. Thus, according to the invention in a structurally simple way with the lowest possible Energy requirement the most effective operation of an inventive Fuel cell system done.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (20)

Brennstoffzellensystem, umfassend zumindest eine Brennstoffzelle (1) und eine Prozessgaserzeugungsvorrichtung (2) zur Erzeugung von Prozessgas zum Betrieb der Brennstoffzelle (1) dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts vor der Brennstoffzelle (1) eine Adsorbervorrichtung (3) mit zumindest einem ersten Adsorberteil (3a) und zumindest einem zweiten Adsorberteil (3b) vorgesehen ist, welche Feuchtigkeit aus Produktgas von der Brennstoffzelle (1) und/oder einem Brenner bindet und zumindest an das Prozessgas wieder abgibt, wobei eine Zuordnungseinrichtung (4) vorgesehen ist, mittels welcher jeweils der erste Adsorberteil (3a) oder der zweite Adsorberteil (3b) mit dem Produktgas zur Aufnahme der Feuchtigkeit aus dem Produktgas in Verbindung bringbar ist und mit zumindest dem Prozessgas stromaufwärts der Brennstoffzelle (1) zur Abgabe der Feuchtigkeit zumindest an das Prozessgas in Verbindung bringbar ist.Fuel cell system comprising at least one fuel cell ( 1 ) and a process gas generating device ( 2 ) for generating process gas for operating the fuel cell ( 1 ) characterized in that downstream of the fuel cell ( 1 ) an adsorber device ( 3 ) with at least one first adsorber part ( 3a ) and at least one second adsorber part ( 3b ), which moisture from product gas from the fuel cell ( 1 ) and / or a burner binds and at least returns to the process gas, wherein an allocation device ( 4 ) is provided, by means of which in each case the first adsorber ( 3a ) or the second adsorber part ( 3b ) can be brought into contact with the product gas for absorbing the moisture from the product gas and with at least the process gas upstream of the fuel cell ( 1 ) For delivering the moisture at least to the process gas can be brought into connection. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Prozessluft-Zuführventils (5) der erste Adsorberteil (3a) oder der zweite Adsorberteil (3b) mit Prozessluft zur Abgabe der Feuchtigkeit an die Prozessluft in Verbindung bringbar ist.Fuel cell system according to claim 1, characterized in that by means of a process air supply valve ( 5 ) the first adsorber part ( 3a ) or the second adsorber part ( 3b ) can be brought into contact with process air for the delivery of moisture to the process air. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass über ein Strömungsteiler (6) eine Verbindung zwischen der Adsorbervorrichtung (3) und der Prozessgaserzeugungsvorrichtung (2) und/oder zwischen der Adsorbervorrichtung (3) und der Brennstoffzelle (1) herstellbar ist.Fuel cell system according to claim 1 or 2, characterized in that via a flow divider ( 6 ) a connection between the adsorber device ( 3 ) and the process gas generating device ( 2 ) and / or between the adsorber device ( 3 ) and the fuel cell ( 1 ) can be produced. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnungseinrichtung (4) zumindest ein Mehrwegezulaufventil (4a) und zumindest ein Mehrwegeablaufventil (4b) aufweist, wobei über das zumindest eine Mehrwegezulaufventil (4a) die Adsorbervorrichtung (3) mit dem Produktgas in Verbindung bringbar ist und über das zumindest eine Mehrwegeablaufventil (4b) die Adsorbervorrichtung (3) zumindest mit dem Prozessgas in Verbindung bringbar ist.Fuel cell system according to claim 1 to 3, characterized in that the allocation device ( 4 ) at least one multi-way inlet valve ( 4a ) and at least one multi-way drain valve ( 4b ), wherein via the at least one multi-way inlet valve ( 4a ) the adsorber device ( 3 ) is connectable to the product gas and via the at least one multi-way drain valve ( 4b ) the adsorber device ( 3 ) At least with the process gas can be brought into connection. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnungseinrichtung (4) als Drehvorrichtung (4c) ausgebildet ist, wobei jeweils durch entsprechende Drehung der Drehvorrichtung (4c) der erste Adsorberteil (3a) oder der zweite Adsorberteil (3b) mit dem Produktgas in Verbindung bringbar ist und mit zumindest dem Prozessgas und/oder der Prozessluft in Verbindung bringbar ist.Fuel cell system according to claim 1 to 4, characterized in that the allocation device ( 4 ) as a turning device ( 4c ) is formed, in each case by appropriate rotation of the rotary device ( 4c ) the first adsorber part ( 3a ) or the second adsorber part ( 3b ) can be brought into connection with the product gas and can be brought into contact with at least the process gas and / or the process air. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Adsorbervorrichtung (3) eine Heizeinrichtung zugeordnet ist.Fuel cell system according to claim 1 to 5, characterized in that the adsorber device ( 3 ) is associated with a heating device. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Adsorbervorrichtung (3) eine Kühleinrichtung zugeordnet ist.Fuel cell system according to claim 1 to 6, characterized in that the Adsorbervorrichtung ( 3 ) is associated with a cooling device. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Wärmetauscher als Heizeinrichtung und/oder Kühleinrichtung vorgesehen sind, wobei der/die Wärmetauscher Wärme aus Prozesswärme gewinnt/gewinnen und/oder Kälte aus Umgebungsluft gewinnt/gewinnen.Fuel cell system according to claim 6 or 7, characterized characterized in that one or more heat exchangers as Heating device and / or cooling device are provided, wherein the / the heat exchanger / heat from process heat win / win and / or cold from ambient air wins / win. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Prozessgasheizeinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher das Prozessgas vor Eintritt in die Brennstoffzelle und/oder einen Reformer vorwärmbar ist.Fuel cell system according to claim 1 to 8, characterized in that at least one process gas heating device is provided is, by means of which the process gas before entering the fuel cell and / or a reformer is preheated. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Prozessluftheizeinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher Prozessluft vor Eintritt in die Brennstoffzelle und/oder einen Reformer vorwärmbar ist.Fuel cell system according to claim 1 to 9, characterized in that at least one process air heating device is provided is, by means of which process air before entering the fuel cell and / or a reformer is preheated. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorbervorrichtung (3) ein Adsorbermaterial (9) aus einem Feuchtigkeitsadsorptionsmittel aus der Gruppe Zeolith, Silical Gel und/oder ein sonstiges stark hydrophiles Material aufweist.Fuel cell system according to claim 1 to 10, characterized in that the adsorber device ( 3 ) an adsorber material ( 9 ) from a moisture adsorbent from the group zeolite, Silical Gel and / or another highly hydrophilic material. Verfahren zum Anfahren und Betrieb eines Brennstoffzellensystems mit zumindest einer Brennstoffzelle und einer Prozessgaserzeugungsvorrichtung zur Erzeugung von Prozessgas zum Betrieb der Brennstoffzelle dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts vor der Brennstoffzelle mittels einer Adsorbervorrichtung mit zumindest einem ersten Adsorberteil und zumindest einem zweiten Adsorberteil Feuchtigkeit aus Produktgas von der Brennstoffzelle und/oder einem Brenner in einer ersten Phase durch ein Feuchtigkeitsadsorptionsmittel in der Adsorbervorrichtung gebunden wird und in einer zweiten Phase die gebundene Feuchtigkeit direkt zumindest an das Prozessgas wieder abgegeben wird, wobei jeweils der erste Adsorberteil oder der zweite Adsorberteil in der ersten Phase mit dem Produktgas zur Aufnahme der Feuchtigkeit aus dem Produktgas mittels einer Zuordnungseinrichtung in Verbindung gebracht wird und in der zweiten Phase dieser Adsorberteil zur Abgabe der Feuchtigkeit zumindest an das Prozessgas stromaufwärts der Brennstoffzelle mittels der Zuordnungseinrichtung zumindest mit dem Prozessgas in Verbindung gebracht wird.Method for starting up and operating a fuel cell system with at least one fuel cell and a process gas generating device for generating process gas for operation of the fuel cell thereby characterized in that downstream of the fuel cell by means of an adsorber device with at least one first adsorber part and at least a second adsorber part of moisture from product gas from the fuel cell and / or a burner in a first phase by a moisture adsorbent in the adsorber device is bound and in a second phase, the bound moisture is at least returned to the process gas at least directly, with in each case the first adsorber or the second Adsorberteil in the first phase with the product gas to absorb the moisture the product gas by means of an allocation device in connection is brought in the second phase and this adsorber for delivery the moisture at least to the process gas upstream the fuel cell by means of the allocation device at least is associated with the process gas. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas vor Eintritt in die Brennstoffzelle in einem Reformer zu wasserstoffreichem Gas für die Brennstoffzelle umgewandelt wird.Method according to claim 12, characterized in that that the process gas before entering the fuel cell in a Reformer to hydrogen-rich gas for the fuel cell is converted. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas in der zweiten Phase durch Prozesswärme vor Eintritt in die Brennstoffzelle und/oder einen Reformer vorgewärmt wird.Method according to claim 12 or 13, characterized that the process gas in the second phase by process heat preheated before entering the fuel cell and / or a reformer. Verfahren nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorberteile zum Austreiben der Feuchtigkeit in der zweiten Phase durch die Prozesswärme erwähnt werden.Method according to claims 12 to 14, characterized the adsorber parts for expelling the moisture in the second Phase be mentioned by the process heat. Verfahren nach Anspruch 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorberteile bei der Adsorption der Feuchtigkeit in der ersten Phase gekühlt werden.Method according to claims 12 to 15, characterized that the adsorber in the adsorption of moisture in the first phase to be cooled. Verfahren nach Anspruch 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das zu befeuchtende Prozessgas aus der Gruppe der Kohlenwasserstoffe, insbesondere Methan, Propan, Butan oder eine Kombination davon ist.Method according to claims 12 to 16, characterized the process gas to be humidified is selected from the group of hydrocarbons, especially methane, propane, butane or a combination thereof. Verfahren nach Anspruch 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass auch Prozessluft und/oder eine Kombination aus Prozessluft und gasförmigen Kohlenwasserstoffen befeuchtet wird, wobei der erste Adsorberteil oder der zweite Adsorberteil mit der Prozessluft und/oder eine Kombination aus Prozessluft und gasförmigen Kohlenwasserstoffen stromaufwärts der Brennstoffzelle zur Abgabe der Feuchtigkeit an die Prozessluft und/oder eine Kombination aus Prozessluft und gasförmigen Kohlenwasserstoffen in Verbindung gebracht wird.Method according to claims 12 to 17, characterized that also process air and / or a combination of process air and gaseous hydrocarbons is moistened, wherein the first adsorber or the second adsorber with the process air and / or a combination of process air and gaseous Hydrocarbons upstream of the fuel cell to Release of moisture to the process air and / or a combination of Process air and gaseous hydrocarbons in conjunction is brought. Verfahren nach Anspruch 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erwärmung von Prozessluft durch Prozesswärme erfolgt.Method according to claims 12 to 18, characterized that a heating of process air by process heat he follows. Verfahren nach Anspruch 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Adsorberteil und das zweite Adsorberteil wechselweise Feuchtigkeit binden und abgeben.Method according to claims 12 to 18, characterized that the first adsorber and the second adsorber alternately Moisture and release moisture.
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