DE10234263A1 - Verbundbrennstoffzellenanlage - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Verbundbrennstoffzellenanlage mit einer eine Anzahl von Hochtemperaturbrennstoffzellen (112), insbesondere Schmelzkarbonatbrennstoffzellen, enthaltenden ersten Brennstoffzellenanordnung (110) und mit einer eine Anzahl von Niedertemperaturbrennstoffzellen (212), insbesondere Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen, enthaltenden zweiten Brennstoffzellenanordnung (210) und mit einer zwischen den Anodenausgang (114) der ersten Brennstoffzellenanordnung (110) und den Anodeneingang (213) der zweiten Brennstoffzellenanordnung (210) geschalteten Anodengasüberführungsleitungsverbindung (120) zur Überführung von Anodenabgas der ersten Brennstoffzellenanordnung (110) als Anodenzugas der zweiten Brennstoffzellenanordnung (210) beschrieben. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine zwischen den Anodenausgang (214) der zweiten Brennstoffzellenanordnung (210) und den Kathodeneingang (115) der ersten Brennstoffzellenanordnung (110) geschaltete Gasrückführungsleitungsverbindung (140) zur Rückführung von Kathodenabgas der zweiten Brennstoffzellenanordnung (210) zum Kathodeneingang (115) der ersten Brennstoffzellenanordnung (110) vorgesehen. Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist die Gasreinigungseinrichtung (135) durch eine Gastrenneinrichtung gebildet und es ist eine zwischen eine in die Anodengasüberführungsleitungsverbindung (120) geschaltete Gasreinigungseinrichtung (135) zur Abtrennung von unerwünschten Gasbestandteilen aus dem Anodenabgas und den ...
Description
- Die Erfindung betrifft eine Verbundbrennstoffzellenanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Brennstoffzellen sind elektrochemische Energiewandler, die aus Wasserstoff oder Kohlenwasserstoffen als Brennstoff einerseits und aus einem Oxidationsmittel, wie beispielsweise dem in Luft enthaltenen Sauerstoff andererseits, auf direktem Wege Strom produzieren. Man kann die verschiedenen Typen von Brennstoffzellen nach unterschiedlichen Elektrolyten und unterschiedlichen Betriebstemperaturenniveaus unterscheiden. Zu den Niedertemperatur-Brennstoffzellen zählen beispielsweise die Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzelle (PEMFC), Brennstoffzellen mit alkalischen Elektrolyten (AFC) oder Brennstoffzellen mit phosphorsauren Elektrolyten (PAFC). All diese arbeiten mit Wasserstoff als Brennstoff und stellen je nach Typ zum Teil sehr hohe Anforderungen an die Gasreinheit. Insbesondere der Gehalt an Kohlenmonoxid hat direkten Einfluss auf die Degradation der Zellen und sollte deshalb möglichst niedrig, vorzugsweise im PPM-Bereich liegen. Sollen Kohlenwasserstoffe zum Betrieb von Niedertemperatur-Brennstoffzellen verwendet werden, so ist es erforderlich, den nötigen Wasserstoff in vorgelagerten Reaktionsstufen zu erzeugen. Hierzu sind verschiedene Verfahren, wie Dampf-Reformierung (Steam Reforming), partielle Oxidation, autotherme Reformierung oder andere Verfahren, vorzugsweise mit katalytischer Unterstützung bekannt.
- Damit die erforderliche Gasreinheit zu erreichen ist, enthalten derartige Anlagen neben der eigentlichen Wasserstofferzeugung noch verschieden Stufen zur Gasreinigung. Die den Niedertemperatur-Brennstoffzellen vorgeschaltete Brennstoffaufbereitung ist daher aufwendig und kostenintensiv und wirkt sich aufgrund der notwendigen Wärmeversorgung und Temperatureinstellung der einzelnen Reaktionsstufen zudem negativ auf den Gesamtwirkungsgrad der Brennstoffzellenanlage aus. In Hochtemperatur-Brennstoffzellen, wie zum Beispiel Schmelzkarbonatbrennstoffzellen (MCFC) oder oxidkeramischen Brennstoffzellen (SOFC) kann die Reformierung der Kohlenwasserstoffe direkt in der Brennstoffzelle erfolgen. Daher spricht man hier von interner Reformierung. Allerdings kann es auch bei Hochtemperatur-Brennstoffzellen, vor allem bei Verwendung von höheren Kohlenwasserstoffen, erforderlich sein eine Brennstoffaufbereitung bzw. Vorreformierung vorzuschalten. Diese hat die Aufgabe die flüssigen Kohlenwasserstoffe zu verdampfen, Schwefelverbindungen zu entfernen und die Aromate, Olefine und längerkettigen Kohlenwasserstoffe aufzubrechen (zu „cracken").
- Damit sichergestellt ist, dass die gesamte Anodenfläche der Brennstoffzelle ausreichend mit Brennstoff versorgt wird, werden die Brennstoffzellen üblicherweise mit Brennstoffüberschuss betrieben. Daraus ergibt sich, dass nicht 100 des zugeführten Brennstoffs oxidiert werden und dass Anodenabgas noch eine Restmenge an Brennstoff enthält. Dieser Rest wird meist verbrannt oder katalytisch umgesetzt. Die dabei entstehende Wärme kann genutzt werden, um einen Vorreformer zu beheizen und damit das Brenngas vorzubehandeln und aufzuwerten oder in einem Abhitzekessel nutzbare Wärme zu erzeugen.
- Aus der
EP 1 121 724 B1 ist eine Verbundbrennstoffzellenanlage bekannt, bei der eine oxidkeramische Brennstoffzelle (SOFC), die bei einer hohen Arbeitstemperatur von etwa 800°C bis 1.000°C arbeitet, mit einer Niedertemperatur-Brennstoffzelle, nämlich einer Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzelle (PEMFC) oder einer Brennstoffzelle mit phosphorsauren Elektrolyten (PAFC), die in einem niedrigen Temperaturbereich von etwa 60°C bis 80°C bzw. von 160°C bis 220°C arbeiten, kombiniert sind. Dabei wird die Hochtemperatur-Brennstoffzelle mit Brennstoffüberschuss betrieben und der dabei im Überschuss erzeugte Wasserstoff für den Betrieb der nachgeschalteten Niedertemperatur-Brennstoffzelle zur Verfügung gestellt, die Hochtemperatur-Brennstoffzelle dient als quasi als Reformer für die Niedertemperatur-Brennstoffzelle, so dass ein solcher nicht eigens erforderlich ist. - Die Aufgabe der Erfindung ist es eine Verbundbrennstoffzellenanlage mit einem gegenüber der bekannten Kombination gesteigerten Wirkungsgrad, insbesondere einer verbesserten thermischen Nutzung des eingesetzten Brennstoffs zu schaffen.
- Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Verbundbrennstoffzellenanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
- Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Verbundbrennstoffzellenanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verbundbrennstoffzellenanlage sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben.
- Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.
- Es zeigt:
-
1 ein Funktionsprinzip einer Verbundbrennstoffzellenanlage, bei der eine Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle (MCFC) und eine Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzelle (PEMFC), kombiniert sind; -
2 ein Schaltbild einer Verbundbrennstoffzellenanlage dieser Art gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und -
3 ein Schaltbild einer Verbundbrennstoffzellenanlage dieser Art gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. - Bei dem in
1 dargestellten Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Verbundbrennstoffzellenanlage bedeutet Bezugszeichen110 eine erste Brennstoffzellenanordnung in Form eines Stapels von Hochtemperaturbrennstoffzellen112 , von denen lediglich eine dargestellt ist. Bezugszeichen210 bedeutet eine zweite Brennstoffzellenanordnung in Form eines Stapels von Niedertemperaturbrennstoffzellen212 , von denen wiederum nur eine dargestellt ist. - Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Hochtemperatur-Brennstoffzellen
112 Schmelzkarbonatbrennstoffzellen (MCFC), die Niedertemperatur-Brennstoffzellen212 sind Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen (PEMFC). - Die Hochtemperaturbrennstoffzellen
112 enthalten jeweils eine Anode101 , eine Kathode102 und eine dazwischen angeordnete Elektrolytmatrix oder Membran103 . Die Niedertemperaturbrennstoffzellen212 enthalten jeweils eine Anode201 , eine Kathode202 und eine dazwischen angeordnete Membran203 in Form einer Polymer-Elektrolyt-Membran. - Für die Hochtemperaturbrennstoffzellen
112 gibt es einen Anodeneingang113 zur Zuführung von frischem Brenngas oder allgemein Anodenzugas zu den Anoden101 und einen Anodenausgang114 zum Abführen von verbrauchtem Brenngas oder Anodenabgas von den Anoden101 , einen Kathodeneingang115 zum Zuführen von frischem Kathodengas oder allgemein Kathodenzugas zu den Kathoden102 sowie einen Kathodenausgang116 zum Abführen von verbrauchtem Kathodengas oder Kathodenabgas von denselben. - Für die Niedertemperaturbrennstoffzellen
212 gibt es jeweils einen Anodeneingang213 zur Zuführung von frischem Brenngas oder Anodenzugas zu den Anoden201 und einen Anodenausgang214 zum Abführen von verbrauchtem Brenngas von oder Anodenabgas von denselben, einen Kathodeneingang215 zum Zuführen von frischem Kathodengas oder Kathodenzugas zu den Kathoden202 sowie einen Kathodenausgang216 zum Abführen von verbrauchtem Kathodengas oder Kathodenabgas von denselben. - Weiterhin enthält die erste Brennstoffzellenanordnung
110 der Hochtemperaturbrennstoffzellen112 einen Katalysator118 zur internen Reformierung des über den Kathodeneingang113 zugeführten frischen Brenngases oder Anodenzugases. - Zwischen den Anodenausgang
114 der ersten Brennstoffzellenanordnung110 und den Anodeneingang213 der zweiten Brennstoffzellenanordnung210 ist eine Anodengasüberführungsleitungsverbindung120 , welche in1 durch einen Pfeil lediglich angeordnet ist, geschaltet, die der Überführung von mindestens einem Teil des Anodenabgases der ersten Brennstoffzellenanordnung110 als Anodenzugas der zweiten Brennstoffzellenanordnung210 dient. - In diese Anodengasüberführungsleitungsverbindung
120 ist eine Gasreinigungseinrichtung geschaltet, die der Reinigung des übergeführten Anodenabgas von für die zweite Brennstoffzellenanordnung210 , insbesondere deren Anoden210 schädlichen Gasbestandteilen, insbesondere von CO dient und die in der Prinzipdarstellung von1 nicht dargestellt ist. - Wie gezeigt ist, wird dem Anodeneingang
113 der ersten Brennstoffzellenanordnung110 ein, gegebenenfalls bereits in einer vorgeschalteten, in1 nicht gezeigten, Einrichtung zur Brennstoffaufbereitung bzw. Vorreformierung hergestelltes und aus einem Gemisch von CH4 und H2O bestehendes Brenngas zugeführt. Nachdem das zugeführte Gasgemisch . in dem Katalysator118 durch interne Reformierung zu CO2 und H2 umgesetzt worden ist und an den Anoden101 der ersten Brennstoffzellenanordnung110 eine Anodenreaktion stattgefunden hat, verlässt ein als wesentliche Bestandteile N2, N2O, CO2 enthaltendes Gasgemisch den Anodenausgang114 , um über die Anodengasüberführungsleitungsverbindung120 dem Anodeneingang213 der zweiten Brennstoffzellenanordnung210 zugeführt zu werden. Dabei werden, wie bereits vorher erläutert, schädliche Gasbestandteile, insbesondere CO aus dem übergeführten Anodenabgas entfernt. - In der zweiten Brennstoffzellenanordnung
210 unterliegt das besagte Gasgemisch dann einer Anodenreaktion an den Niedertemperaturbrennstoffzellen212 , worauf ein im wesentlichen CO2 und H2O enthaltendes Gasgemisch den Anodenausgang214 der zweiten Brennstoffzellenanordnung210 verlässt. - Zwischen den Anodenausgang
214 der zweiten Brennstoffzellenanordnung210 und den Kathodeneingang115 der ersten Brennstoffzellenanordnung110 ist eine Gasrückführungsleitungsverbindung140 geschaltet, welche der Rückführung von mindestens einem Teil des Anodenabgases der zweiten Brennstoffzellenanordnung210 zum Kathodeneingang115 der ersten Brennstoffzellenanordnung110 dient. Bei dem hier dargestellten Funktionsprinzip wird die gesamte Menge des Anodenabgases der zweiten Brennstoffzellenanordnung210 zum Kathodeneingang115 der ersten Brennstoffzellenanordnung110 zurückgeführt. - Bei der in
2 im Schaltbild dargestellten Verbundbrennstoffzellenanlage eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, welche grundsätzlich nach dem in1 gezeigten Funktionsprinzip arbeitet, ist die ersten Brennstoffzellenanordnung110 zusammen mit einer Mischeinrichtung oder Mischkammer150 und einer katalytischen Brennereinrichtung180 in einem gemeinsamen isolierenden Gehäuse200 angeordnet, welches gleichzeitig einen Teil der Gasströmungswege der ersten Brennstoffzellenanordnung110 begrenzt und definiert. Diese Art der Anordnung ist auch als "Hot Module" bekannt. Dabei ist innerhalb des isolierenden Gehäuses200 eine zwischen den Anodenausgang114 und den Kathodeneingang115 der ersten Brennstoffzellenanordnung110 gekoppelte Anodenabgasrückführungsleitungsverbindung170 vorgesehen, welche der Rückführung von Anodenabgas zu dem Kathodeneingang115 dient. - In dieser Anodenabgasrückführungsleitungsverbindung
170 sind die katalytische Brennereinrichtung180 und, dieser vorgeschaltet, die Mischeinrichtung bzw. Mischkammer150 vorgesehen. Die Mischeinrichtung150 dient zum Beimischen der über die Gasrückführungsleitungsverbindung140 vom Anodenausgang214 der zweiten Brennstoffzellenanordnung210 rückgeführten Gasbestandteile. - In der Anodengasüberführungsleitungsverbindung
120 , die zwischen den Anodenausgang114 der ersten Brennstoffzellenanordnung110 und den Anodeneingang213 der zweiten Brennstoffzellenanordnung210 geschaltet ist, ist die bereits im Zusammenhang mit dem anhand der1 erläuterten Funktionsprinzip genannte Gasreinigungseinrichtung130 vorgesehen, welche der Reinigung des übergeführten Anodenabgases von für die zweite Brennstoffzellenanordnung210 schädlichen Gasbestandteilen, insbesondere von CO dient. - Weiterhin ist in der Anodengasüberführungsleitungsverbindung
120 der Gasreinigungseinrichtung130 nachgeschaltet ein Wärmetauscher190 vorgesehen, durch welchen das übergeführte Anodengas auf ein geeignetes Temperaturniveau gekühlt wird. - Weiterhin ist eine Gasspeichereinrichtung
160 vorgesehen, die mit der Anodengasüberführungsleitungsverbindung120 stromabwärts der Gasreinigungseinrichtung130 gekoppelt ist und zur Speicherung von gereinigtem Anodengas und zur späteren Zuführung desselben zu der zweiten Brennstoffzellenanordnung210 dient. - Die zwischen den Anodenausgang
214 der zweiten Brennstoffzellenanordnung210 und den Kathodeneingang115 der ersten Brennstoffzellenanordnung1 10 geschaltete Gasrückführungsleitungsverbindung140 ist über die Mischeinrichtung150 mit der den Anodenausgang114 mit dem Kathodeneingang115 der ersten Brennstoffzellenanordnung110 verbindenden Anodenabgasrückführungsleitungsverbindung170 gekoppelt. Die Mischeinrichtung150 dient weiterhin dem Beimischen von frischem Kathodengas, insbesondere von Luft, welche dann ebenfalls dem Kathodeneingang115 der ersten Brennstoffzellenanordnung110 zugeführt wird. - Dem Anodeneingang
113 der ersten Brennstoffzellenanordnung110 vorgeschaltet ist eine bereits im Zusammenhang mit dem Funktionsprinzip von1 erläuterte Einrichtung zur Brennstoffaufbereitung119 . - Die katalytische Brennereinrichtung
180 dient zum Verbrennen von brennbaren Restbestandteilen des die Mischeinrichtung150 verlassenden Gasgemischs der Anodenabgase der beiden Brennstoffzellenanordnungen110 und210 . - Bei dem in
3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind wiederum eine erste Brennstoffzellenanordnung110 zusammen mit einer katalytischen Brennereinrichtung180 und einer dieser vorgeschalteten Mischeinrichtung150 , die in einer zwischen den Anodenausgang114 und den Kathodeneingang115 geschalteten Anodenabgasrückführungsleitungsverbindung170 vorgesehen sind, in einem isolierenden Gehäuse200 nach Art eines "Hot Module" angeordnet. Zwischen den Anodenausgang114 der ersten Brennstoffzellenanordnung110 und den Anodeneingang213 der zweiten Brennstoffzellenanordnung210 ist eine Anodengasüberführungsleitungsverbindung120 geschaltet, die der Überführung von mindestens einem Teil des Anodenabgases der ersten Brennstoffzellenanordnung110 zum Anodeneingang213 der zweiten Brennstoffzellenanordnung210 dient. - In diese Anodengasüberführungsleitungsverbindung
120 ist eine Gasreinigungseinrichtung135 geschaltet, die der Reinigung des übergeführten Anodenabgases von für die zweite Brennstoffzellenanordnung210 schädlichen Gasbestandteilen, insbesondere von CO dient. Diese Gasreinigungseinrichtung135 ist durch eine Gastrenneinrichtung gebildet, welche die unerwünschten Gasbestandteile abtrennt. - Zwischen die Gasreinigungseinrichtung
135 und die Mischeinrichtung150 und damit über die Anodenabgasrückführungsleitungsverbindung170 mit dem Kathodeneingang115 der ersten Brennstoffzellenanordnung110 verbunden ist eine Gasrückführungsleitungsverbindung145 geschaltet, die zur Rückführung von mindestens einem Teil der in der Gasreinigungseinrichtung135 abgetrennten Gasbestandteile dient. - Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Gasreinigungseinrichtung
135 zur Abtrennung von im wesentlichen allen im Anodenabgas der ersten Brennstoffzellenanordnung110 enthaltenen Gasbestandteilen mit Ausnahme von Wasserstoff H2 vorgesehen. Letzterer ist dann als im wesentlichen einziger Bestandteil des Anodenabgases über die Anodengasüberführungsleitungsverbindung120 der zweiten Brennstoffzellenanordnung210 zuführbar. Die abgetrennten Gasbestandteile, die über die Gasrückführungsleitungsverbindung145 zu der Mischeinrichtung150 der ersten Brennstoffzellenanordnung110 rückgeführt werden, enthalten im wesentlichen CO2, CO, H2O und, gegebenenfalls geringe Bestandteile auch an H2. - Ähnlich wie bei dem anhand der
3 beschriebenem Ausführungsbeispiel ist auch hier eine mit der Anodengasüberführungsleitungsverbindung120 stromabwärts der Gasreinigungseinrichtung135 gekoppelte Gasspeichereinrichtung160 vorgesehen, die der Speicherung bzw. dem Vorhalten von gereinigtem Anodenabgas, hier also von im wesentlichen H2, zu späteren Zuführung desselben zu der zweiten Brennstoffzellenanordnung210 dient. - An der in die Anodenabgasrückführungsleitungsverbindung
170 geschalteten Mischeinrichtung150 ist weiterhin frisches Kathodengas, insbesondere Luft, dem zu dem Kathodeneingang115 der ersten Brennstoffzellenanordnung110 zugeführten Gas beimischbar. - Ebenfalls wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel der
2 ist auch hier dem Anodeneingang113 eine Brennstoffaufbereitung119 vorgeschaltet. - Von dem Kathodenausgang
116 der ersten Brennstoffzellenanordnung110 wird das verbrauchte Kathodengas als Abluft nach außen abgeführt, gleichermaßen wird von dem Kathodenausgang216 der zweiten Brennstoffzellenanordnung210 das verbrauchte Kathodengas als Abluft nach außen abgegeben. - Die in der Anodenabgasrückführungsleitungsverbindung
170 der ersten Brennstoffzellenanordnung110 vorgesehene katalytische Brennereinrichtung180 dient zum Verbrennen von brennbaren Restbestandteilen des über die Gasrückführungsleitungsverbindung145 rückgeführten Gases, insbesondere der darin enthaltenen Bestandteile an H2, sowie der brennbaren Restbestandteile des vom Anodenausgang114 der ersten Brennstoffzellenanordnung110 kommenden Anodenabgases. - Die Gasreinigungseinrichtung
135 , welche bei dem Ausführungsbeispiel der3 außerhalb des isolierenden Gehäuses200 dargestellt ist, kann auch innerhalb desselben, also innerhalb des "Hot Module" vorgesehen sein. -
- 101, 201
- Anode
- 102, 202
- Kathode
- 103, 203
- Matrix, Membran
- 110, 210
- Brennstoffzellenstapel
- 112, 212
- Brennstoffzelle
- 113, 213
- Anodeneingang
- 114, 214
- Anodenausgang
- 115, 215
- Kathodeneingang
- 116, 216
- Kathodenausgang
- 119
- Brennstoffzellenaufbereitung
- 120
- Anodengasüberführungsleitungsverbindung
- 130; 135
- Gasreinigungseinrichtung
- 140; 145
- Gasrückführungsleitungsverbindung
- 150
- Mischeinrichtung
- 160
- Gasspeichereinrichtung
- 170
- Anodengasrückführungsleitungsverbindung
- 180
- katalytische Brennereinrichtung
- 190
- Wärmetauscher
- 200
- isolierendes Gehäuse
Claims (15)
- VerbundBrennstoffzellenanlage mit einer eine Anzahl von Hochtemperaturbrennstoffzellen (
112 ), insbesondere Schmelzkarbonatbrennstoffzellen, enthaltenden ersten Brennstoffzellenanordnung (110 ), insbesondere in Form eines Brennstoffzellenstapels, wobei die Hochtemperaturbrennstoffzellen (112 ) jeweils eine Anode (101 .), eine Kathode (102 ) und eine dazwischen angeordnete Elektrolytmatrix oder Membran (103 ) enthalten und für die HochtemperaturBrennstoffzellen (112 ) ein Anodeneingang (1 13) zur Zuführung von frischem Brenngas zu den Anoden (101 ) und ein Anodenausgang (114 ) zuni Abführen von verbrauchtem Brenngas von den Anoden (101 ), ein Kathodeneingang (115 ) zum Zuführen von frischem Kathodengas zu den Kathoden (102 ) sowie ein Kathodenausgang (116 ) zum Abführen von verbrauchtem Kathodengas von . den Kathoden (102 ) vorgesehen ist, mit einer eine Anzahl von Niedertemperaturbrennstoffzellen (212 ), insbesondere Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen, enthaltenden zweiten Brennstoffzellenanordnung (210 ), insbesondere in Form eines Brennstoffzellenstapels, wobei die NiedertemperaturBrennstoffzellen (212 ) jeweils eine Anode (201 ), eine Kathode (202 ) und eine dazwischen angeordnete Elektrolytmatrix oder Membran (203 ) enthalten und für die Niedertemperaturbrennstoffzellen (212 ) ein Anodeneingang (213 ) zur Zuführung von frischem Brenngas zu den Anoden (201 ) und ein Anodenausgang (214 ) zum Abführen von verbrauchtem Brenngas von den Anoden (201 ), ein Kathodeneingang (215 ) zum Zuführen von frischem Kathodengas zu den Kathoden (202 ) sowie ein Kathodenausgang (216 ) zum Abführen von verbrauchtem Kathodengas von den Kathoden (202 ) vorgesehen ist, mit einer zwischen den Anodenausgang (114 ) der ersten Brennstoffzellenanordnung (110 ) und den Anodeneingang (213 ) der zweiten Brennstoffzellenanordnung (210 ) geschalteten Anodengasüberführungsleitungsverbindung (120 ) zur Überführung von mindestens einem Teil des Anodenabgases der ersten Brennstoffzellenanordnung (110 ) als Anodenzugas der zweiten Brennstoffzellenanordnung (210 ) und mit einer in die Anodengasüberführungsleitungsverbindung (120 ) geschalteten Gasreinigungseinrichtung (130 ;135 ) zur Reinigung des übergeführten Anodenabgases von für die zweiten Brennstoffzellenanordnung (210 ) schädlichen Gasbestandteilen, insbesondere von CO, gekennzeichnet durch eine zwischen den Anodenausgang (214 ) der zweiten Brennstoffzellenanordnung (210 ) und den Kathodeneingang (115 ) der ersten Brennstoffzellenanordnung (110 ) geschaltete Gasrückführungsleitungsverbindung (140 ) zur Rückführung von mindestens einem Teil des Anodenabgases der zweiten Brennstoffzellenanordnung (210 ) zum Kathodeneingang (115 ) der ersten Brennstoffzellenanordnung (110 ). - Verbundbrennstoffzellenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasrückführungsleitungsverbindung (
140 ) zur Rückführung des gesamten Anodenabgases der zweiten Brennstoffzellenanordnung (210 ) zum Kathodeneingang (115 ) der ersten Brennstoffzellenanordnung (110 ) vorgesehen ist. - Verbundbrennstoffzellenanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasreinigungseinrichtung (
135 ) durch eine Gastrenneinrichtung zur Abtrennung der unerwünschten Gasbestandteile aus dem Anodenabgas gebildet ist, und dass eine zwischen die Gasreinigungseinrichtung (135 ) und den Kathodeneingang (115 ) der ersten Brennstoffzellenanordnung (110 ) geschaltete Gasrückführungsleitungsverbindung (145 ) zur Rückführung von mindestens einen Teil der in der Gasreinigungseinrichtung (135 ) abgetrennten Gasbestandteile zum Kathodeneingang (115 ) der ersten Brennstoffzellenanordnung (110 ) vorgesehen ist. - Verbundbrennstoffzellenanlage nach Anspruch 3, dadürch gekennzeichnet, dass die Gasrückführungsleitungsverbindung (
145 ) zur Rückführung der gesamten in der Gasreinigungseinrichtung (135 ) abgetrennten Gasbestandteile zum Kathodeneingang (115 ) der ersten Brennstoffzellenanordnung (110 ) vorgesehen ist. - Verbundbrennstoffzellenanlage nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischeinrichtung (
150 ) zur Beimischung von frischem Kathodengas, insbesondere von Umgebungsluft, zu dem über die Gasrückführungsleitungsverbindung (140 ;145 ) rückgeführten Gas vorgesehen ist. - VerbundBrennstoffzellenanlage nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die als Gastrenneinrichtung ausgebildete Gasreinigungseinrichtung (
135 ) zur Abtrennung von im wesentlichen allen im Anodenabgas der ersten Brennstoffzellenanordnung (110 ) enthaltenen Gasbestandteilen mit Ausnahme von Wasserstoffgas ausgebildet ist, welch letzteres dann als im wesentlichen einziger Bestandteil des Anodenabgases über die Anodenabgasüberführungsleitungsverbindung (120 ) der zweiten Brennstoffzellenanordnung (210 ) zuführbar ist. - Verbundbrennstoffzellenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Anodengasüberführungsleitungsverbindung (
120 ) stromabwärts der Gasreinigungseinrichtüng (130 ;135 ) gekoppelte Gasspeichereinrichtung (160 ) zur Speicherung von gereinigtem Anodenabgas und späteren Zuführung desselben zu der zweiten Brennstoffzellenanordnung (210 ) vorgesehen ist. - VerbundBrennstoffzellenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Brennstoffzellenanordnung (
110 ) eine zwischen den Anodenausgang (114 ) und den Kathodeneingang (115 ) gekoppelte Anodenabgasrückführungsleitungsverbindung (170 ) zur Rückführung von Anodenabgas zum Kathodeneingang (115 ) enthält. - Verbundbrennstoffzellenanlage nach Anspruch 8, soweit dieser auf Anspruch 1 zurückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasrückführungsleitungsverbindung (
140 ;145 ) mit der Anodenabgasrückführungsleitungsverbindung (170 ) gekoppelt ist. - Verbundbrennstoffzellenanlage nach Anspruch 8, soweit dieser auf Anspruch 3 zurückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasrückführungsleitungsverbindung (
145 ) zur Überführung der abgetrennten Gasbestandteile von der als Gastrenneinrichtung ausgebildeten Gasreinigungseinrichtung (135 ) zur ersten Brennstoffzellenanordnung (110 ) mit der Anodenabgasrückführungsleitungsverbindung (170 ) gekoppelt ist. - Verbundbrennstoffzellenanlage nach Anspruch 8, 9, oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anodenabgasrückführungsleitungsverbindung (
170 ) teilweise durch ein die erste Brennstoffzellenanordnung (110 ) beherbergendes isolierendes Gehäuse (200 ) gebildet ist. - Verbundbrennstoffzellenanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Anodenabgasrückführungsleitungsverbindung (
170 ) eine Mischeinrichtung (150 ) zum Beimischen der über die Gasrückführungsleitungsverbindung (140 ;145 ) rückgeführten Gasbestandteile vorgesehen ist. - Verbundbrennstoffzellenanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Anodenabgasrückführungsleitungsverbindung (
170 ) eine katalytische Brenneinrichtung (180 ) zum Verbrennen von brennbaren Restbestandteilen des rückgeführten Gases vorgesehen ist. - Verbundbrennstoffzellenanlage nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytische Brenneinrichtung (
180 ) stromabwärts der Mischeinrichtung (150 ) in der Anodenabgasrückführungsleitungsverbindung (170 ) vorgesehen ist. - Verbundbrennstoffzellenanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die als Gastrenneinrichtung ausgebildete Gasreinigungseinrichtung (
135 ) innerhalb des isolierenden Gehäuses (200 ) vorgesehen ist.
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