DE102009031774B4 - Hochtemperaturbrennstoffzellensystem - Google Patents

Hochtemperaturbrennstoffzellensystem Download PDF

Info

Publication number
DE102009031774B4
DE102009031774B4 DE102009031774A DE102009031774A DE102009031774B4 DE 102009031774 B4 DE102009031774 B4 DE 102009031774B4 DE 102009031774 A DE102009031774 A DE 102009031774A DE 102009031774 A DE102009031774 A DE 102009031774A DE 102009031774 B4 DE102009031774 B4 DE 102009031774B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
stack
fuel
fuel cells
stacks
hydrocarbon compound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102009031774A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102009031774A1 (de
Inventor
Mihails Kusnezoff
Sebastian Reuber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to DE102009031774A priority Critical patent/DE102009031774B4/de
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority to US13/381,568 priority patent/US8512901B2/en
Priority to EP10728601.5A priority patent/EP2449617B1/de
Priority to PCT/EP2010/003798 priority patent/WO2011000499A1/en
Priority to KR1020117031252A priority patent/KR20120092503A/ko
Priority to JP2012518041A priority patent/JP2012531719A/ja
Publication of DE102009031774A1 publication Critical patent/DE102009031774A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102009031774B4 publication Critical patent/DE102009031774B4/de
Priority to JP2015040860A priority patent/JP2015099803A/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0618—Reforming processes, e.g. autothermal, partial oxidation or steam reforming
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/384—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts the catalyst being continuously externally heated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/386—Catalytic partial combustion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H01M8/04365—Temperature; Ambient temperature of other components of a fuel cell or fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04604—Power, energy, capacity or load
    • H01M8/04619—Power, energy, capacity or load of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0637—Direct internal reforming at the anode of the fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C01B2203/0261—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step containing a catalytic partial oxidation step [CPO]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/066—Integration with other chemical processes with fuel cells
    • C01B2203/067—Integration with other chemical processes with fuel cells the reforming process taking place in the fuel cell
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04761—Pressure; Flow of fuel cell exhausts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04776—Pressure; Flow at auxiliary devices, e.g. reformer, compressor, burner
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

Hochtemperaturbrennstoffzellensystem, das mit mindestens einer Kohlenwasserstoffverbindung betreibbar ist, bei dem mit einzelnen elektrisch in Reihe geschalteten Brennstoffzellen Stapel (3, 4, 5) gebildet sind, die nacheinander mit von Wasserstoff enthaltendem Brenngas durchströmt sind, das von einem Reformer (1) in einen ersten Stapel (2) des Systems einströmt und über weitere Anschlussleitungen in Strömungsrichtung des eingeführten Brenngases nacheinander in weitere Stapel (3, 4, 5) Methan oder Methan enthaltendes Gas dem jeweiligen Stapel (3, 4, 5) für eine direkte interne Reformation mindestens einer Kohlenwasserstoffverbindung zu einem Wasserstoff enthaltenden Brenngas an Anoden der Brennstoffzellen des Stapels (3, 4, 5) zuführbar ist; und Luft als Oxidationsmittel kathodenseitig den einzelnen Brennstoffzellen des Systems zuführbar ist; wobei in Strömungsrichtung des Brenngases durch das System die Anzahl der Brennstoffzellen, die einen Stapel (3, 4, 5) bilden ansteigt, und/oder sich die Größe der Anodenflächen von Brennstoffzellen in dieser Richtung vergrößert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hochtemperaturbrennstoffzellensystem, das mit mindestens einer Kohlenwasserstoffverbindung, bevorzugt mit Methan oder einem Methan enthaltenden Gas, wie z. B. Erdgas oder Biogas, betrieben werden kann. Es können aber auch Propan, Butan oder Ethanol als weitere Beispiele für den Betrieb eingesetzt werden.
  • Dabei ist es bekannt, dass für den Betrieb solcher Brennstoffzellen eine Reformierung des Methans erforderlich ist, um Wasserstoff für die elektrochemische Reaktion der Brennstoffzellen in einem Brenngas zur Verfügung zu stellen.
  • Am häufigsten wird diese Reaktion der Aufspaltung von Kohlenwasserstoffverbindungen in zusätzlichen Reformern durchgeführt, das Wasserstoff enthaltende Reformat dann als Brenngas in Hochtemperaturbrennstoffzellen einzuführen. Dabei werden mit einer Vielzahl von einzelnen Brennstoffzellen, die elektrisch in Reihe geschaltet sind, Stapel gebildet.
  • Es ist aber auch bekannt innerhalb von Brennstoffzellen eine direkte interne Reformierung durchzuführen. Bei den ausreichend hohen Temperaturen wird Methan bei Vorhandensein von Wasser in Wasserstoff und Kohlenmonoxid zerlegt. Durch die endotherme Reaktion kann eine Kühlung von Brennstoffzellen an deren Anode erreicht werden und gleichzeitig der für den Betrieb erforderliche Wasserstoff zur Verfügung gestellt werden. Weiterer Wasserstoff wird bei der Umsetzung von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid, bei Vorhandensein von Wasser frei. Dies ist jedoch eine exotherme Reaktion, die jedoch nur eine deutlich kleinere Wärmemenge freisetzt, als die vorab erläuterte endotherme Reaktion.
  • So wird in US 2008/0248349 A1 vorgeschlagen zwei Brennstoffzellenstapel vorzusehen. Dabei soll in Brennstoffzellen eines der beiden Stapel die direkte interne Reformierung durchgeführt und dadurch eine Kühlung erreicht werden, Mindestens ein weiterer Stapel wird ausschließlich mit dem Restbrenngas des ersten Stapels, das durch die interne Reformierung erhalten worden ist, betrieben. So soll ein besonders kritischer Bereich innerhalb eines Hochtemperaturbrennstoffzellensystems zusätzlich gekühlt und eine homogenere Temperaturverteilung erreicht werden. Durch die daraus bekannte Zuführung von Frischgas kann die Kühlung im kritischen Eintrittsbereich nicht vermeiden werden.
  • Dabei wird der Wirkungsgrad insbesondere in den mit dem Restbrenngas betriebenen Zellen, in Folge des sich reaktionsbedingt gebildeten Wassers negativ beeinflusst. Ein hoher Wasseranteil im Brenngas reduziert die Nernstspannung einer Brennstoffzelle. Dadurch sinkt das nutzbare elektrische Spannungspotential der jeweiligen Brennstoffzelle und dementsprechend ist auch die Leistungsdichte kleiner.
  • Ein weiterer zu berücksichtigender Aspekt an bekannten Systemen ist die erforderliche Wärmeabfuhr, die bisher im Wesentlichen mit der kathodenseitig zugeführten Luft, als Oxidationsmittel, erfolgt. Die Luft wird erheblich überstöchiometrisch für den eigentlich erforderlichen Sauerstoff zugeführt, um die bei der elektrochemischen Reaktion frei werdende Wärme abzuführen. Hierfür sind aber wegen der erforderlichen großen Volumenströme und der konstruktionsbedingt nicht zu vermeidenden Strömungs- und Druckverluste hohe Verdichterleistungen erforderlich, die wiederum den Gesamtwirkungsgrad verringern.
  • Eine Verringerung dieses Volumenstromes durch eine Kühlung der Luft vor dem Eintritt ist nicht zielführend, da diese beim Eintritt den Elektrolyten lokal stark abkühlt, so dass seine elektrische Leitfähigkeit absinkt und außerdem mechanische Spannungen durch die Temperaturdifferenz nicht vermieden werden können.
  • Aus der US 2007/0111054 A1 ist außerdem ein kaskadiertes Brennstoffzellensystem bekannt.
  • In US 2007/0231650 A1 ist beschrieben, wie eine interne Reformierung in Brennstoffzellen vorgenommen werden kann und den Brennstoffzellen Brennstoff und noch nicht reformierter Brennstoff zugeführt werden kann.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung den Wirkungsgrad von Hochtemperaturbrennstoffzellensystemen zu erhöhen und einen flexibleren Betrieb zu ermöglichen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem System, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen erreicht werden.
  • Ein erfindungsgemäßes Hochtemperaturbrennstoffzellensystem mit planarer Zellgeometrie besteht in an sich bekannter Weise aus einzelnen elektrisch in Reihe geschalteten Brennstoffzellen, die mehrere Stapel bilden. Die Stapel und selbstverständlich auch die Brennstoffzellen in den Stapeln werden nacheinander mit Wasserstoff enthaltendem Brenngas durchstromt, das von einem Reformer in einen ersten Stapel des Systems einstromt. Durch eine solche Kaskadierung kann die Brenngasausnutzung des gesamten Systems erhöht und der Gesamtwirkungsgrad des Systems erhöht werden. Es sind aber mehrere weitere Anschlussleitungen in Strömungsrichtung des eingeführten Brenngases vorhanden, über die in nachfolgend angeordnete Stapel mindestens eine geeignete Kohlenwasserstoffverbindung für eine direkte interne Reformation der Kohlenwasserstoffverbindung(en) zu einem Wasserstoff enthaltenden Brenngas an Anoden der Brennstoffzellen des Stapels zugeführt wird. Dabei sollte der Anschlusstutzen durch den die eingesetzte Kohlenwasserstoffverbindung in einen Stapel eingeführt wird mit einem Kühler versehen sein. Durch die Kühlung kann eine Russbildung vermieden werden.
  • Wie auch bei den bekannten Systemen wird Luft als Oxidationsmittel kathodenseitig den einzelnen Brennstoffzellen des Systems zugeführt. Dabei kann der Luftvolumenstrom aber bei der Erfindung deutlich reduziert werden, da nur soviel Luft erforderlich ist, dass Sauerstoff mit kleiner Überstöchiometrie an den Kathoden der Brennstoffzellen für die elektrochemische Reaktion zur Verfügung steht. Dadurch kann der elektrische Gesamtwirkungsgrad im Vergleich zu herkömmlichen Systemen bis zu 5% erhöht werden, da eine kleinere Leistung für den Betrieb des Verdichters erforderlich ist.
  • Die Stapel eines erfindungsgemäßen Systems sind dabei auch fluidisch in Reihe geschaltet.
  • Bei einem erfindungsgemäßen System kann ein an sich bekannter Dampfreformer eingesetzt werden, mit dem aus einer Kohlenwasserstoffverbindung ein Wasserstoff enthaltendes Brenngas für den Betrieb der Zellen zur Verfügung gestellt werden kann. Dieses Brenngas wird in eine erste Brennstoffzelle eines ersten Stapels eingeführt und kann das gesamte System durchströmen, so dass Restbrenngas aus der in Strömungsrichtung letzten Brennstoffzelle des letzten Stapels austritt. Zumindest ein Teil des Restbrenngases kann in den Reformer rückgeführt und dabei für die Reformierung der Kohlenwasserstoffverbindung(en) genutzt werden. Durch eine Anodenrestgaszirkulation in einen Reformer kann die Reformierung vereinfacht werden Gleichzeitig kann damit Wärme rückgewonnen werden, da das Restbrenngas ja annähernd die Betriebstemperatur der Brennstoffzellen aufweist. Die für den Betrieb des Reformers erforderliche thermische Energie kann dadurch reduziert werden.
  • Insbesondere beim Anfahren eines Systems ist ein Reformer erforderlich, um Brenngas für den Betrieb der Brennstoffzellen in ausreichendem Maß bereitstellen zu können. Dieses Brenngas kann lediglich in den ersten nach dem Reformer angeordneten Stapel eingeführt und dieser damit betrieben werden. Ist eine ausreichend hohe Temperatur in Brennstoffzellen erreicht, kann dann den einzelnen Stapeln über die Anschlussleitungen die Kohlenwasserstoffverbindung(en) zugeführt werden. An den Anodenseiten der Brennstoffzellen ist bei der elektrochemischen Reaktion gebildetes Wasser vorhanden, mit dem eine Reformierung der Kohlenwasserstoffverbindung und demzufolge auch eine Freisetzung von Wasserstoff erreichbar sind.
  • Im Teillastbetrieb kann ein erfindungsgemäßes System auch allein mit Brenngas vom Reformer betrieben werden.
  • Im Fall, dass Stapel eines Systems elektrisch parallel miteinander verschaltet sind, kann beim Anfahren lediglich an den unmittelbar nach dem Reformer angeordneten Stapel eine elektrische Last angelegt werden, so dass dabei das für die elektrochemische Reaktion erforderliche Wasser durch den internen Prozess bereit gestellt werden kann. Es ist dadurch auch eine elektrische Entkopplung von Stapeln möglich.
  • Es hat sich aber auch heraus gestellt, dass bei der Erfindung auch ein anderer Reformertyp einsetzbar ist, mit dem eine Reformierung durch partielle Oxidation(POx)-Verfahren) erreichbar ist. Hierfür ist der anlagentechnische und der Aufwand für den Betrieb des Reformers im Vergleich zu Dampfreformern geringer. Die gegenüber der Dampfreformierung geringere Eignung dieses Reformats, wegen des kleineren Wasserstoffgehalts, der höheren Oxidanteile und des Stickstoffgehalts, wirkt sich aber nicht so erheblich aus, da der größere Teil des Wasserstoffs im Brenngas durch die direkte interne Reformation der Kohlenwasserstoffverbindung an den Anoden der Brennstoffzellen, erhalten werden kann. Mit der Erfindung besteht damit die Möglichkeit eine partielle Oxidation in Kombination mit einer internen Dampfreformierung an einem System durchzuführen.
  • Da sich durch die elektrochemische Umsetzung Wasser bildet, das sich im System im strömenden Brenngas anreichert, kann die zur Verfügung stehende Anodenfläche bei der Erfindung daran angepasst werden. Hierfür wird die Anzahl an einen Stapel bildenden Brennstoffzellen in Strömungsrichtung des Brenngases durch das System von Stapel zu Stapel vergrößert werden. Allein oder zusätzlich dazu soll sich die Größe der Flächen von einzelnen Brennstoffzellen und insbesondere der Anodenflächen in diese Richtung sukzessive vergrößern.
  • Als Faustregel kann dabei jeweils eine Verdopplung der Brennstoffzellenanzahl in einem folgenden Stapel in Bezug zur Anzahl der Brennstoffzellen im davor angeordneten Stapel vorgenommen worden sein.
  • Daraus resultiert auch die Möglichkeit dann den einem nachfolgend zu einem davor angeordneten Stapel eine Kohlenwasserstoffverbindung mit einem größeren Volumenstrom zuzuführen, so dass durch die direkte interne Reformierung eine größere Menge an Wasserstoff für die elektrochemische Reaktion zur Verfügung gestellt werden kann. Durch die endotherme Reformationsreaktion kann auch eine weitere Kühlung erreicht werden.
  • Außerdem besteht die Möglichkeit, den den einzelnen Stapeln zugeführten Volumenstrom an Kohlenwasserstoffverbindung zu regeln. Die Regelung kann unter Berücksichtigung der jeweiligen Temperatur und/oder der elektrischen Leistung am jeweiligen Stapel vorgenommen werden. Der Volumenstrom der Kohlenwasserstoffverbindung(en), der den Stapeln zugeführt wird und die Anzahl einzelner Brennstoffzellen kann soweit erhöht werden, bis daran angrenzende Brennstoffzellen nicht unterkühlt werden.
  • Zwischen den Stapeln können Adapterplatten angeordnet werden, mit denen die Stapel voneinander getrennt werden können. Über die Adapterplatten kann dann auch die Kohlenwasserstoffverbindung dem Stapel zugeführt werden.
  • Vorteilhaft ist es, die Reformierung katalytisch zu unterstützen. Hierfür kann ein geeigneter Katalysator, beispielsweise Nickel, das wegen seiner Temperaturbeständigkeit besonders geeignet ist, eingesetzt werden. Ein Katalysator kann dabei innerhalb eines Adapterelements, in Brenngaskanälen oder auch in Anodenräumen der Brennstoffzellen angeordnet sein und von der/den Kohlenwasserstoffverbindung(en) ange- oder durchströmt werden. Eine Durchströmung ist bei einer offenporigen Struktur in Form eines Schaumes oder Netzwerkes möglich. Es kann aber auch in den bezeichneten Bereichen eine solche katalytische Beschichtung ausgebildet sein, in der ein katalytisch wirkendes Element enthalten oder die Beschichtung damit gebildet ist.
  • Die katalytisch unterstützte Reformierung sollte bevorzugt vor Erreichen der Anodenfläche erfolgt sein. Bei einer Reformierung, die beispielsweise bereits in einer Adapterplatte erfolgt, kann auch eine indirekte interne Reformierung zusätzlich durchgeführt und genutzt werden.
  • Neben der gesonderten Möglichkeit der Zufuhr von Kohlenwasserstoffverbindung(en) in jeden oder mehreren der an einem erfindungsgemäßen System vorhandenen Stapel, kann auch die den Kathoden von Brennstoffzellen zugeführte Luft über eine gesonderte Leitung für jeden Stapel einzeln erfolgen. Durch eine solche parallele Zufuhrmöglichkeit kann die Luft mit geringerem Druck eingeführt werden, wodurch der Energiebedarf und die Verluste beim Betrieb des hierfür erforderlichen Verdichters weiter reduziert werden können.
  • Im Gegensatz zu den bekannten Systemen, bei denen die Gleichgewichtstemperatur des Reformers die Zusammensetzung des den Brennstoffzellen zugeführten Brenngases, dabei insbesondere den Methananteil im Brenngas bestimmt, die während des Betriebes nicht verändert werden kann, besteht bei der Erfindung die Möglichkeit, dies durch eine Regelung des Volumenstroms der den einzelnen Stapeln zugeführten Kohlenwasserstoffverbindung(en) zu berücksichtigen. Dadurch kann, z. B. während des Anfahrens der Volumenstrom sukzessive bis zum Erreichen des Betriebs- oder Lastpunktes erhöht werden. Durch Variation dieser Volumenströme ist aber auch eine Änderung des Lastpunktes während des Betriebes einfach und mit kleiner Zeitkonstante erreichbar. So ist auch eine Einflussnahme auf die Temperatur an bzw. in den Brennstoffzellen der Stapel möglich.
  • Da das reaktiv intern gebildete Wasser auch im Prozess genutzt werden kann, reduziert sich auch die Menge an Wasser, das im abgeführten Restbrenngas enthalten ist und rezikliert werden muss.
  • Der erforderliche Reformer und Verdichter können kleiner dimensioniert werden, was auch den erforderlichen Raumbedarf verringert. Auf andere an herkömmlichen Systemen vorhandene Apparate oder Aggregate kann verzichtet werden, wodurch Kosten reduziert werden können.
  • Es kann eine Minimierung des im abgeführten Restbrenngas enthaltenen Anteils an inerten Komponenten erreicht werden, was sich positiv auf die Leistungsdichten der einzelnen Stapel auswirkt.
  • Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
  • Dabei zeigen:
  • 1 ein Blockschaltbild eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Systems mit einem Reformer zur Durchführung einer partiellen Oxidation;
  • 2 ein Blockschaltbild eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Systems mit einem Dampfreformer;
  • 3 ein Blockschaltbild eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Systems mit Adapterplatten für die Zufuhr von Methan oder einem Methan enthaltenden Gas;
  • 4 ein Blockschaltbild eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Systems mit vom Beispiel nach 3 abweichender Gaszuführung und
  • 5 ein Blockschaltbild eines Beispiels, bei dem Stapel elektrisch und fluidisch parallel geschaltet sind.
  • Bei dem in 1 gezeigten Beispiel werden Luft und Erdgas, als Methan enthaltendes Gas, einem Reformer 1 zugeführt, in dem eine partielle Oxidation erfolgt. Das erhaltene Brenngas wird einem ersten Stapel 2 von Brennstoffzellen zugeführt. Dieser Stapel 2 ist hier mit drei weiteren Stapeln 3, 4 und 5 fluidisch in Reihe geschaltet, so dass Brenngas von Stapel 2 bis Stapel 5 strömen kann. Restbrenngas kann einfach und ohne sehr aufwändige Nachbehandlung abgeführt werden, was mit dem Pfeil im Anschluss an den Stapel 5 angedeutet ist.
  • Zusätzlich wird Erdgas über Leitungen im Anschluss an den Stapel 2 dem Stapel 3, dem Stapel 4 und dem Stapel 5 für eine direkte interne Reformierung des enthaltenen Methans zugeführt.
  • Bei diesem Beispiel ist auch eine jeweilige externe eigene Zufuhr von Luft zu den Kathodenseiten der Brennstoffzellen gewählt worden. Diese Luft gelangt also, wie im allgemeinen Teil der Beschreibung erwähnt, über eigene Anschlüsse in einen Stapel 2, 3, 4 und 5. Der erforderliche Druck, der mit dem Verdichter 8 erzeugt werden muss, kann so kleiner als bei einer Luftzuführung an die Kathoden, wie sie beim Beispiel nach 2 gewählt worden ist, sein. Selbstverständlich besteht die Möglichkeit diese Form der Luftzuführung zu den einzelnen Stapeln 2, 3, 4 und 5 auch beim in 2 gezeigten Beispiel einzusetzen.
  • Beim in 2 gezeigten Beispiel ist ein Dampfreformer 1 eingesetzt worden, in den aus dem Stapel 5 abgeführtes Restbrenngas rückgeführt werden kann. Der Volumenstrom des so in den Reformer 1 rückgeführten und für die Dampfreformierung nutzbaren Restbrenngases kann geregelt werden. Der dem Reformer 1 zugeführte Erdgasvolumenstrom kann ebenfalls unter Berücksichtigung der Stöchiometrie und der Temperatur im Reformer geregelt werden.
  • Die Volumenströme an Erdgas, die über die Leitungen den einzelnen Stapeln 3, 4 und 5 zugeführt werden können, können ebenfalls einzeln und unabhängig voneinander geregelt werden.
  • Bei dem Beispiel nach 2 ist in der Rückführleitung für Restbrenngas zum Reformer 1 ein Verdichter 7 vorhanden.
  • Die in den 3 und 4 gezeigten Beispiele sollen insbesondere verdeutlichen, dass die Anzahl von Brennstoffzellen, die jeweils einen Stapel 2, 3, 4 und 5 bilden bzw. zu einem Stapel zusammen gefasst sind, sich sukzessive vergrößert, was mit der Größe der jeweilig gezeichneten Blöcke angedeutet worden ist.
  • Die Stapel 2, 3, 4 und 5 sind jeweils mittels einer Adapterplatte 6 voneinander getrennt. Über die Adapterplatten 6 wird den Stapeln 3, 4 und 5 zusätzlich Erdgas zugeführt, das in den Stapeln 3, 4 und 5 intern reformiert wird.
  • Dabei kann mit der in 3 gezeigten Strömungsführung eine indirekte interne Reformierung in den Adapterplatten 6 und in den Brennstoffzellen der Stapel 3, 4 und 5 eine direkte interne Reformierung erfolgen.
  • Mit der Strömungsführung des zusätzlich zugeführten Erdgases, wie sie in 4 gezeigt ist, besteht die Möglichkeit in den Brennstoffzellen der Stapel 3, 4 und 5 eine direkte interne Reformierung durchzuführen und deren positive Effekte ausnutzen zu können. Dabei erfolgt diese Reformierung primär an der Oberfläche von Anoden.
  • Bei dem in 5 gezeigten Beispiel wird im Reformen 1 gebildetes Brenngas einem ersten Stapel 2 zugeführt. In Strömungsrichtung dahinter sind jeweils zwei Stapel 3 und 4 sowie 5 und 6 sowohl fluidisch, wie auch elektrisch in Reihe geschaltet und dabei aber die Stapelpaare 3 und 4 mit den Stapeln 5 und 6 parallel geschaltet. Methan oder Methan enthaltendes Gas können auch hier jedem der Stapel 3, 4, 5 und 6 gesondert zugeführt werden. Restbrenngas, das aus den Stapeln 4 und 6 austritt kann mit Hilfe des Verdichters 7 und einem regelbaren Ventil in den Reformer 1 rückgeführt werden. Bei diesem Beispiel kann auch Restgas durch einen Nachbrenner 9 geführt werden.

Claims (10)

  1. Hochtemperaturbrennstoffzellensystem, das mit mindestens einer Kohlenwasserstoffverbindung betreibbar ist, bei dem mit einzelnen elektrisch in Reihe geschalteten Brennstoffzellen Stapel (3, 4, 5) gebildet sind, die nacheinander mit von Wasserstoff enthaltendem Brenngas durchströmt sind, das von einem Reformer (1) in einen ersten Stapel (2) des Systems einströmt und über weitere Anschlussleitungen in Strömungsrichtung des eingeführten Brenngases nacheinander in weitere Stapel (3, 4, 5) Methan oder Methan enthaltendes Gas dem jeweiligen Stapel (3, 4, 5) für eine direkte interne Reformation mindestens einer Kohlenwasserstoffverbindung zu einem Wasserstoff enthaltenden Brenngas an Anoden der Brennstoffzellen des Stapels (3, 4, 5) zuführbar ist; und Luft als Oxidationsmittel kathodenseitig den einzelnen Brennstoffzellen des Systems zuführbar ist; wobei in Strömungsrichtung des Brenngases durch das System die Anzahl der Brennstoffzellen, die einen Stapel (3, 4, 5) bilden ansteigt, und/oder sich die Größe der Anodenflächen von Brennstoffzellen in dieser Richtung vergrößert.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reformer (1) ein Dampfreformer ist, in den aus dem System austretendes Restbrenngas rückführbar ist.
  3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reformer (1) für eine Reformierung durch partielle Oxidation ausgebildet ist.
  4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Stapel (3, 4, 5) über eine gesonderte Anschlussleitung Luft als Oxidationsmittel zuführbar ist.
  5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stapel (2, 3, 4, 5) durch Adapterplatten (6), über die die Kohlenwasserstoffverbindung(en) zuführbar ist/sind, voneinander getrennt sind.
  6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Adapterplatten (6) und/oder Anodenräumen der Brennstoffzellen ein Katalysator angeordnet oder eine katalytisch wirkende Beschichtung ausgebildet ist.
  7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der einem Stapel (3, 4, 5) zuführbare Volumenstrom an Kohlenwasserstoffverbindung(en) in Abhängigkeit der Temperatur und/oder der elektrischen Leistung der Brennstoffzellen regelbar ist.
  8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom von rückgeführtem Restbrenngas in Abhängigkeit der Temperatur und/oder der elektrischen Leistung des Systems regelbar ist.
  9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Stapel eines Systems elektrisch und fluidisch parallel geschaltet sind.
  10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenwasserstoffverbindung(en) vor dem Eintritt in einen Stapel (2, 3, 4, 5, 6) durch einen Kühler geführt ist/sind.
DE102009031774A 2009-06-30 2009-06-30 Hochtemperaturbrennstoffzellensystem Active DE102009031774B4 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009031774A DE102009031774B4 (de) 2009-06-30 2009-06-30 Hochtemperaturbrennstoffzellensystem
EP10728601.5A EP2449617B1 (de) 2009-06-30 2010-06-24 Hochtemperatur-brennstoffzellensystem
PCT/EP2010/003798 WO2011000499A1 (en) 2009-06-30 2010-06-24 High-temperature fuel cell system
KR1020117031252A KR20120092503A (ko) 2009-06-30 2010-06-24 고온 연료 전지 시스템
US13/381,568 US8512901B2 (en) 2009-06-30 2010-06-24 High-temperature fuel cell system
JP2012518041A JP2012531719A (ja) 2009-06-30 2010-06-24 高温燃料電池システム
JP2015040860A JP2015099803A (ja) 2009-06-30 2015-03-03 高温燃料電池システム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009031774A DE102009031774B4 (de) 2009-06-30 2009-06-30 Hochtemperaturbrennstoffzellensystem

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102009031774A1 DE102009031774A1 (de) 2011-01-05
DE102009031774B4 true DE102009031774B4 (de) 2012-02-02

Family

ID=42697430

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009031774A Active DE102009031774B4 (de) 2009-06-30 2009-06-30 Hochtemperaturbrennstoffzellensystem

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8512901B2 (de)
EP (1) EP2449617B1 (de)
JP (2) JP2012531719A (de)
KR (1) KR20120092503A (de)
DE (1) DE102009031774B4 (de)
WO (1) WO2011000499A1 (de)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011121691B4 (de) * 2011-12-15 2015-07-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Festoxidbrennstoffzellensystem und Verfahren zum Betreiben von Festoxidbrennstoffzellen
JP5773931B2 (ja) * 2012-03-30 2015-09-02 東京瓦斯株式会社 高温型燃料電池システム及びその運転方法
JP2013258004A (ja) * 2012-06-12 2013-12-26 Tokyo Gas Co Ltd 高温型燃料電池システム
US9847543B2 (en) * 2013-03-06 2017-12-19 Fuelcell Energy, Inc. Fuel cell system having biogas desulfurizer assembly with manganese oxide desulfurizer material
JP6061892B2 (ja) * 2014-04-04 2017-01-18 東京瓦斯株式会社 燃料電池発電システム
GB201406449D0 (en) * 2014-04-10 2014-05-28 Lg Fuel Cell Systems Inc Fuel cell system with improved thermal management
DE102014219888A1 (de) * 2014-10-01 2016-05-25 Robert Bosch Gmbh Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems mit erhöhtem Wirkungsgrad
US9502728B1 (en) * 2015-06-05 2016-11-22 Fuelcell Energy, Inc. High-efficiency molten carbonate fuel cell system with carbon dioxide capture assembly and method
BR112018000299B1 (pt) 2015-07-08 2022-07-12 Nissan Motor Co., Ltd Sistema de célula de combustível
WO2017043048A1 (ja) * 2015-09-09 2017-03-16 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 燃料電池システム
WO2017184848A1 (en) 2016-04-21 2017-10-26 Fuelcell Energy, Inc. Molten carbonate fuel cell anode exhaust post-processing for carbon dioxide capture
CA3022534C (en) 2016-04-29 2021-01-26 Fuelcell Energy, Inc. Methanation of anode exhaust gas to enhance carbon dioxide capture.
CN110808387A (zh) * 2019-10-21 2020-02-18 深圳市氢蓝时代动力科技有限公司 一种氢燃料电池的供气方法、氢燃料电池与发动机
EP4122877A4 (de) * 2020-03-16 2023-09-27 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Brennstoffzellensystem

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070111054A1 (en) * 2005-11-16 2007-05-17 Ion America Corporation Cascaded fuel cell system
US20070231650A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-04 Yi Jiang SOFC thermal management via direct injection
US20080248349A1 (en) * 2005-11-16 2008-10-09 Bloom Energy Corporation Solid oxide fuel cell column temperature equalization by internal reforming and fuel cascading

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4023A (en) * 1845-05-01 Hijbst
US4024A (en) * 1845-05-01 Cutting and crushing corn-fodder
US9009A (en) * 1852-06-08 Bat-trap
JPS62133673A (ja) * 1985-12-06 1987-06-16 Mitsubishi Electric Corp 燃料電池装置
JP2791568B2 (ja) * 1988-12-22 1998-08-27 日揮株式会社 燃料電池の発電システム
JP3006200B2 (ja) * 1991-08-09 2000-02-07 石川島播磨重工業株式会社 溶融炭酸塩型燃料電池発電方法
JPH0547395A (ja) * 1991-08-16 1993-02-26 Chubu Electric Power Co Inc 燃料電池発電装置
JPH05335029A (ja) * 1992-06-01 1993-12-17 Hitachi Ltd 燃料電池発電システム
US5413878A (en) * 1993-10-28 1995-05-09 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy System and method for networking electrochemical devices
NL1004513C2 (nl) * 1996-11-13 1998-05-29 Stichting Energie Serie geschakeld brandstofcelstelsel.
JPH117971A (ja) * 1997-06-18 1999-01-12 Mitsubishi Electric Corp 中、大容量燃料電池発電装置
JP3917838B2 (ja) * 2001-10-12 2007-05-23 三菱重工業株式会社 燃料電池システム及び複合発電システム
JP2003243000A (ja) * 2002-02-19 2003-08-29 Aisin Seiki Co Ltd 固体酸化物形燃料電池システムおよびその制御方法
JP2004063341A (ja) * 2002-07-30 2004-02-26 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP4329345B2 (ja) * 2003-01-21 2009-09-09 三菱マテリアル株式会社 内部改質式燃料電池
JP2004247268A (ja) * 2003-02-17 2004-09-02 Tokyo Gas Co Ltd 固体酸化物形燃料電池システム及びその運転方法
US7503948B2 (en) * 2003-05-23 2009-03-17 Exxonmobil Research And Engineering Company Solid oxide fuel cell systems having temperature swing reforming
US7674538B2 (en) 2004-03-04 2010-03-09 Delphi Technologies, Inc. Apparatus and method for high efficiency operation of a high temperature fuel cell system
JP2005317489A (ja) * 2004-03-29 2005-11-10 Osaka Gas Co Ltd 固体酸化物形燃料電池システム
US7510793B2 (en) * 2004-08-05 2009-03-31 Rolls-Royce Fuel Cell Systems (Us) Inc. Post-reformer treatment of reformate gas
US7615299B2 (en) * 2005-01-28 2009-11-10 Delphi Technologies, Inc. Method and apparatus for thermal, mechanical, and electrical optimization of a solid-oxide fuel cell stack
JP4887048B2 (ja) * 2006-01-30 2012-02-29 アイシン精機株式会社 燃料電池の起動方法及び燃料電池システム
WO2007123136A1 (ja) 2006-04-19 2007-11-01 Panasonic Corporation 燃料電池システム
JP2009117054A (ja) * 2007-11-01 2009-05-28 Tokyo Gas Co Ltd 高温作動燃料電池による発電方法及びシステム
JP2010038051A (ja) 2008-08-06 2010-02-18 Denso Corp 車載動力発生装置のトルク制御装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070111054A1 (en) * 2005-11-16 2007-05-17 Ion America Corporation Cascaded fuel cell system
US20080248349A1 (en) * 2005-11-16 2008-10-09 Bloom Energy Corporation Solid oxide fuel cell column temperature equalization by internal reforming and fuel cascading
US20070231650A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-04 Yi Jiang SOFC thermal management via direct injection

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015099803A (ja) 2015-05-28
US20120178005A1 (en) 2012-07-12
DE102009031774A1 (de) 2011-01-05
KR20120092503A (ko) 2012-08-21
US8512901B2 (en) 2013-08-20
EP2449617A1 (de) 2012-05-09
WO2011000499A1 (en) 2011-01-06
EP2449617B1 (de) 2015-08-12
JP2012531719A (ja) 2012-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009031774B4 (de) Hochtemperaturbrennstoffzellensystem
DE19746074C2 (de) Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffelements
DE60133326T2 (de) Bennstoffzelle mit wellenförmigen Membranelektrodensatz
DE2927655C2 (de) Verfahren zum Betreiben einer elektrochemischen Brennstoffzelle und dafür geeignete Brennstoffzelle
EP1121724B1 (de) Festoxidbrennstoffzelle betrieben mit brennstoffüberschuss
DE10297056B4 (de) Brennstoffzellensystem
EP3111499B1 (de) Brennstoffzellensystem
DE4100579C2 (de) Brennstoffzelle zur Erzeugung elektrischer Energie mit geschmolzenem Karbonat zur inneren Reformierung von Brennstoff
DE60010212T2 (de) Verfahren zum Kaltstarten einer PEM-Brennstoffzelle
DE19857398B4 (de) Brennstoffzellensystem, insbesondere für elektromotorisch angetriebene Fahrzeuge
EP1571123A1 (de) Reformer und Verfahren zum Umsetzen von Brennstoff und Oxidationsmittel zu Reformat
DE112017005355T5 (de) Festoxidbrennstoffzelle mit internem Reformer
DE10048183A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines wasserstoffhaltigen Gasstromes
DE10247540A1 (de) Reaktorsysteme mit einem Schaum zur Unterdrückung von Selbstentzündung und Kohlenstoffbildung
DE102006019114A1 (de) Brennstoffzellenbetriebsverfahren zur verbesserten Wasserstoff- und Sauerstoffverwendung
DE19734051A1 (de) Brennstoffzellen-Stromerzeugungssystem und zugehöriges Betriebsverfahren
DE102017106900A1 (de) Brennstoffzellensystem
DE112006000502T5 (de) Wasserstoff erzeugende Vorrichtung und Brennstoffzellensystem
DE10062257A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Brenners in einem Brennstoffzellensystem
DE19637207C2 (de) Anlage und Verfahren zur Energieerzeugung
DE10297048B4 (de) Übertragungsvorrichtung für Wasserdampf für einen Reformer einer Brennstoffzelle
DE10147368A1 (de) Mehrstufiger Verbrennungsprozess zum Erhalt eines regelbaren Reformierungstemperaturprofils
DE19941724A1 (de) Brennstoffzelle betrieben mit Brennstoffüberschuß
DE112006000796T5 (de) Wasserstofferzeugungsvorrichtung und diese enthaltendes Brennstoffzellensystem
DE10023036A1 (de) Verfahren zum Kaltstart von Brennstoffzellen einer Brennstoffzellenanlage und zugehörige Brennstoffzellenanlage

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20120503

R082 Change of representative

Representative=s name: ,