DE10252268B4 - Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff - Google Patents

Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff Download PDF

Info

Publication number
DE10252268B4
DE10252268B4 DE2002152268 DE10252268A DE10252268B4 DE 10252268 B4 DE10252268 B4 DE 10252268B4 DE 2002152268 DE2002152268 DE 2002152268 DE 10252268 A DE10252268 A DE 10252268A DE 10252268 B4 DE10252268 B4 DE 10252268B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
burner
reformer
heat exchanger
pipeline
housing element
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.)
Expired - Fee Related
Application number
DE2002152268
Other languages
English (en)
Other versions
DE10252268A1 (de
Inventor
Nicolas Zartenar
Peter Dr. Britz
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.)
Viessmann Werke GmbH and Co KG
Original Assignee
Viessmann Werke GmbH and Co KG
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
Application filed by Viessmann Werke GmbH and Co KG filed Critical Viessmann Werke GmbH and Co KG
Priority to DE20221638U priority Critical patent/DE20221638U1/de
Priority to DE2002152268 priority patent/DE10252268B4/de
Publication of DE10252268A1 publication Critical patent/DE10252268A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10252268B4 publication Critical patent/DE10252268B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0446—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
    • B01J8/0476—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more otherwise shaped beds
    • B01J8/048—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more otherwise shaped beds the beds being superimposed one above the other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0492—Feeding reactive fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0496—Heating or cooling the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00194—Tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00504—Controlling the temperature by means of a burner
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/0053—Controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
    • 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
    • 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
    • C01B2203/0283—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift 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
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0435—Catalytic purification
    • C01B2203/044—Selective oxidation of carbon monoxide
    • 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
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0435—Catalytic purification
    • C01B2203/0445—Selective methanation
    • 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
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/047—Composition of the impurity the impurity being carbon monoxide
    • 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
    • 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
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • 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
    • C01B2203/0838—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel
    • C01B2203/0844—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel the non-combustive exothermic reaction being another reforming reaction as defined in groups C01B2203/02 - C01B2203/0294
    • 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
    • C01B2203/0866—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combination of different heating methods
    • 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
    • C01B2203/16—Controlling the process
    • C01B2203/1604—Starting up the process

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff zum Betrieb von Brennstoffzellen, umfassend einen zumindest teilweise hohlzylindrischen Reformer (1) zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffgas und Wasser in Wasserstoff und weitere Reformerprodukte wie Kohlendioxid und Kohlenmonoxid, an dessen einen hohlzylindrischen Ende ein von diesem umschlossener Brenner (2) angeordnet ist und an dessen anderes Ende sich mindestens eine weitere Katalysatorstufe (13) zur Reduzierung des Kohlenmonoxidanteils anschließt, wobei der Reformer (1) zur Zuführung von fluiden Betriebsmedien mindestens eine Zufuhrleitung (3) aufweist, die zur Vorheizung der Betriebsmedien mit mindestens einem Wärmetauscher (4) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass wahlweise an oder in einem den Brenner (2) aufnehmenden Gehäuseelement (5) der dem Reformer (1) vorgeschaltete Wärmetauscher (4) angeordnet und das Gehäuseelement (5) als Deckel eines den Apparat aufnehmenden Gehäuses (6) ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der DE 100 57 537 A1 ist ein Apparat gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt (siehe insbesondere 1). Dieser dient zur Erzeugung von Wasserstoff, der in einer oder mehreren nachgeschalteten Brennstoffzellen (vorzugsweise sogenannte PEM-Brennstoffzellen) zur Stromerzeugung verwendet wird. Bei diesem Apparat ist der Reformer am brennerseitigen Ende hohlzylindrisch ausgebildet, weist aber am Übergang zu den nachgeschalteten Katalysatorstufen einen kreisförmigen Querschnitt auf. während des stationären Betriebs werden die sogenannte Reformer-Eedukte (Kohlenwasserstoffgas und Wasser) dem Reformer über eine oder mehrere Zufuhrleitungen zugeführt. Beim aus der DE 100 57 537 A1 bekannten Ausführungsbeispiel sind an dieser Zufuhrleitung eine Reihe von Wärmetauschern vorgesehen, die dazu dienen, die Edukte vor dem Eintritt in den Reformer auf eine für den Reformierungsprozess geeignete Temperatur vorzuheizen. Dabei ist der unmittelbar dem Reformer vorgeschaltete Wärmetauscher in einer Abgasführung des vorzugsweise als Gasbrenner ausgebildeten Brenners angeordnet. Die im heissen Brennerabgas enthaltene Wärme wird somit über den Wärmetauscher zumindest teilweise den Reformer-Edukten zugeführt. Physikalisch betrachtet sind dabei im wesentlichen zwei Wärmeübertragungsprinzipien von Bedeutung, nämlich einerseits Wärmeübertragung per sogenannter Konvektion (Übertragung der Wärme vom Abgas zur Wärmetauscherwand und Übertragung der Wärme von der Wärmetauscherwand zu den Reformer-Edukten) und andererseits Wärmeübertragung per Wärmeleitung (Übertragung der Wärme innerhalb der Wärmetauscherwand). Wärme, die der Brenner zwangsläufig direkt an das Gehäuse des Apparats durch Wärmeleitung und -strahlung abgibt, geht dem Reformierungsprozess wirkungsgradmindernd verloren.
    •
  • Der Erfindung liegt nun einerseites die Aufgabe zugrunde, die Vorheizung der Reformer-Edukte insbesondere bei einem Kaltstart des Apparats noch weiter zu verbessern, andererseits soll aber auch für eine verbesserte Ausnutzung der direkt am Brenner anfallenden Wärme gesorgt werden, um gleichzeitig die Gehäusekühlung im Bereich des Brenners zu optimieren.
  • Diese Aufgabe ist mit einem Apparat der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
  • Nach der Erfindung ist also vorgesehen, den Wärmetauscher in unmittelbarer Nähe des Brenners anzuordnen, um auf diese Weise möglichst per direkter Wärmeleitung und -strahlung am Brenner anfallende Wärme an den Wärmetauscher und damit an die Betriebsmedien bzw. Reformer-Edukte übertragen zu können.
  • Die optimierte Wärmeübertragung kann dabei sowohl innerhalb der Kaltstartphase des Apparats als auch während des stationären Dauerbetriebs genutzt werden, und zwar einerseits zur besseren Nutzung der Brennerwärme zum Aufheizen der Reformer-Edukte (mit dem Zünden des Brenners wird sofort Wärme an das Aufheizmedium abgegeben), andererseits aber auch – und dies ist ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung – um den Gehäusebereich rund um den Brenner besser zu kühlen, was gleichzeitig auch zu einer Verringerung der Wärmeverluste beiträgt.
  • Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht der Wärmetauscher aus einer von einem Zufuhranschluss ausgehenden, den Brenner umschließenden Ringleitung, an die sich gegenüber des Zufuhranschlusses zwei, den Brenner ebenfalls umschliessende Teilleitungen anschließen, die jeweils in Verbindungsanschlüsse am Reformer münden. Dabei beschreibt die Ringleitung einen in der zur Brennerachse senkrechten Ebene liegenden Kreis, der von den beiden Teilleitungen jeweils viertelkreissegmentartig umschlossen ist.
  • Andere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Der Vollständigkeit halber wird noch auf die weiter abliegenden Druckschriften DE 691 00 460 T2 , DE 197 21 630 C1 und EP 1 094 031 A1 verwiesen. Keines dieser Dokumente offenbart die erfindungsgemäßen, kennzeichnenden Merkmale gemäß Patentanspruch 1.
    •
  • Der erfindungsgemäße Apparat sowie seine vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Ansprüche werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Es zeigt
  • 1 im Schnitt den erfindungsgemäßen Apparat mit einem Wärmetauscher in unmittelbar Nähe zum Reformerbrenner; und
  • 2 im Schnitt entlang der Schnittlinie A-A in 1 eine Ansicht der ringförmigen Ausbildung des den Reformerbrenner umschließenden Wärmetauschers.
  • Der in 1 dargestellte Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff zum Betrieb von Brennstoffzellen, vorzugsweise PEM-Brennstoffzellen, umfasst einen zumindest teilweise hohlzylindrischen Reformer 1 zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffgas und Wasser in Wasserstoff und weitere Reformerprodukte wie Kohlendioxid und Kohlenmonoxid. Am hohlzylindrischen Ende des Reformers 1 ist ein von diesem umschlossener Brenner 2 (vorzugsweise ein ebenfalls mit Kohlenwasserstoffgas, z. B. Erdgas, betriebener Gasbrenner mit Gasanschluss 16) angeordnet. An das anderen Ende des Reformers 1 schließt sich eine Katalysatorstufe 13 zur Reduzierung des Kohlenmonoxidanteils an, wobei der Reformer 1 zur Zuführung von fluiden Betriebsmedien eine Zufuhrleitung 3 aufweist, die zur Vorheizung der Betriebsmedien mit einem Wärmetauscher 4 versehen ist. Darüber hinaus ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel noch ein weiterer, zwischen dem Reformer 1 und der Katalysatorstufe 13 angeordneter Wärmetauscher 15 (vorzugsweise Lamellenwärmetauscher) vorgesehen, der ebenfalls zur Vorheizung der Reformer-Edukte und zum Abkühlen der Reformer-Produkte dient, damit diese temperaturniveauangepaßt zur Katalysatorstufe gelangen.
  • Wesentlich ist nun, dass in einem den Brenner 2 aufnehmenden Gehäuseelement 5 der dem Reformer 1 vorgeschaltete Wärmetauscher 4 angeordnet und das Gehäuseelement 5 als Deckel eines den Apparat aufnehmenden Gehäuses 6 ausgebildet ist. Dazu ist das Gehäuseelement 5 vorzugsweise, und wie angedeutet dargestellt, als mit Isolationsmaterial 12 gefüllter Hohlkörper ausgebildet, in dem sich der aus mindestens einer Rohrleitung 7 bestehende Wärmetauscher 4 befindet.
  • Alternativ (nicht dargestellt, da ohne weiteres vorstellbar) kann dieser Wärmetauscher 4 aber auch an dem Gehäuseelement 5 angeordnet bzw. mit diesem fest verbunden sein, denn erfindungsgemäße kommt es vorallem darauf an, vom Brenner abgegebene Wärme möglichst vollständig per Wärmeleitung und -strahlung (und mit einem möglichst geringen Anteil an konvektiver Wärmeübertragung) an den Wärmetauscher 4 zu übertragen.
  • Bei dem in 1 dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Reformer 1 brennerseitig einen Durchmesser -DR- auf, der grösser ist als der -DB- des Brenners 2, wobei der Wärmetauscher 4 im Bereich zwischen dem Durchmesser -DR- des Reformers 1 und dem -DB- des Brenners 2 angeordnet ist.
  • Ferner umfasst das Gehäuse 6 insbesondere den Brenner 2 mit Reformer 1, sowie die dem Reformer 1 nachgeschaltete Katalysatorstufe 13 zur Gasreinigung.
  • Das vom Brenner 2 kommende Abgas wird über den mit dem Bezugszeichen 14 gekennzeichneten Abgaszug abgeführt. Die oberhalb des Brenners 2 angeordnete Brennkammer 16 ist über einen zylindrischen Ringspalt, der nur von den Verbindungsanschlüssen 11 zum Reformer 1 unterbrochen ist, mit diesem Abgaszug 14 verbunden.
  • Bezüglich des Wärmetauschers 4 ist fertigungstechnisch vorteilhaft vorgesehen, dass dieser aus mindestens einer Rohrleitung 7 gebildet ist, die fest mit dem den Brenner 2 aufnehmenden Gehäuseelement 5 verbunden bzw. in diesem angeordnet ist. Die in 1 und 2 dargestellte Rohrleitung 7 hat einen kreisförmigen Querschnitt, selbstverständlich kommt aber auch jede andere Querschnittsform in Betracht.
  • Um zu gewährleisten, dass zumindest ein Teil der vom Brenner 2 abgegebene Wärme an den Wärmetauscher 4 übertragen wird, ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Rohrleitung 7 den Brenner 2 zumindest teilweise umschließt. Dabei ist die Rohrleitung 7 mindestens einmal, vorzugsweise mehrfach gekrümmt ausgebildet und in einer zur Brennerachse senkrechten Ebene angeordnet. Genauso gut kommt aber auch beispielsweise eine zwei und mehrere Ebenen aufweisende Rohrwendel in Betracht.
  • Schließlich ist bei der in 1 und 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform vorteilhaft vorgesehen, dass die Rohrleitung 7 einen Zufuhranschluss 8 aufweist und von diesem aus in eine den Brenner 2 umschließende Ringleitung 9 übergeht, an die sich gegenüber des Zufuhranschlusses 8 zwei, den Brenner 2 ebenfalls umschließende Teilleitungen 10 anschließen, die in Verbindungsanschlüsse 11 am Reformer 1 münden, wobei die Ringleitung 9 einen in der zur Brennerachse senkrechten Ebene liegenden Kreis beschreibt, der von den beiden Teilleitungen 10 jeweils viertelkreissegmentartig umschlossen ist.
  • Der erfindungsgemäße Apparat wird, wie folgt, betrieben: Über die Zufuhrleitung 3 wird dem Apparat beim Betriebsstart zunächst beispielsweise Wasser zugeführt, das spätestens am Wärmetauscher 4 unter Wärmezufuhr vom Brenner 2 verdampft. Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung des Wärmetauschers 4 in Brennernähe und auch aufgrund der thermisch günstigen Verteilung der Wärmetauscherrohre und der damit verbesserten Wärme übertragung per Wärmeleitung und -strahlung kann die Kaltstartphase des Apparats im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen mit Wärmetauschern im Abgaszug erheblich verkürzt werden, d. h. schon nach kurzer Zeit können über die Zufuhrleitung 3 die Reformer-Edukte zugeführt werden. Diese gelangen dann nach Passage des Wärmetauschers 4 zum Reformer 1, wo sie bei einer Temperatur im Bereich von 400°C bis 800°C in Wasserstoff, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid umgewandelt werden. Wie die Pfeile andeuten, gelangen die Reformer-Produkte anschließend nach Passage eines weiteren Wärmetauschers 15, der, wie erwähnt, im stationären Betrieb ebenfalls zur Vorwärmung der Reformer-Edukte dient, zur Katalysatorstufe 13, die den Kohlenmonoxid-Anteil im Produktgas reduziert. Je nach erforderlicher Reinheit des an die Brennstoffzelle weiterzuleitenden Produktgases schließen sich an die Katalysatorstufe 13 noch weitere Gasfeinreinigungsstufen, wie Selox- oder Methanisierungsstufe, an.
    • 1
    Reformer
    2
    Brenner
    3
    Zufuhrleitung
    4
    Wärmetauscher
    5
    Gehäuseelement
    6
    Gehäuse
    7
    Rohrleitung
    8
    Zufuhranschluss
    9
    Ringleitung
    10
    Teilleitung
    11
    Verbindungsanschluss
    12
    Isolationsmaterial
    13
    Katalysatorstufe
    14
    Abgaszug
    15
    Wärmetauscher
    16
    Gasanschluss
    DB
    Durchmesser Brenner
    DR
    Durchmesser Reformer

Claims (8)

  1. Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff zum Betrieb von Brennstoffzellen, umfassend einen zumindest teilweise hohlzylindrischen Reformer (1) zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffgas und Wasser in Wasserstoff und weitere Reformerprodukte wie Kohlendioxid und Kohlenmonoxid, an dessen einen hohlzylindrischen Ende ein von diesem umschlossener Brenner (2) angeordnet ist und an dessen anderes Ende sich mindestens eine weitere Katalysatorstufe (13) zur Reduzierung des Kohlenmonoxidanteils anschließt, wobei der Reformer (1) zur Zuführung von fluiden Betriebsmedien mindestens eine Zufuhrleitung (3) aufweist, die zur Vorheizung der Betriebsmedien mit mindestens einem Wärmetauscher (4) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass wahlweise an oder in einem den Brenner (2) aufnehmenden Gehäuseelement (5) der dem Reformer (1) vorgeschaltete Wärmetauscher (4) angeordnet und das Gehäuseelement (5) als Deckel eines den Apparat aufnehmenden Gehäuses (6) ausgebildet ist.
  2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reformer (1) brennerseitig einen Durchmesser aufweist, der grösser ist als der des Brenners (2), wobei der Wärmetauscher (4) im Bereich zwischen dem Durchmesser des Reformers (1) und dem des Brenners (2) angeordnet ist.
  3. Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (4) aus mindestens einer Rohrleitung (7) gebildet ist, die mit dem den Brenner (2) aufnehmenden Gehäuseelement (5) verbunden ist.
  4. Apparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (7) den Brenner (2) zumindest teilweise umschließt.
  5. Apparat nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (7) mindestens einmal gekrümmt ausgebildet und in einer zur Brennerachse senkrechten Ebene angeordnet ist.
  6. Apparat nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (7) einen Zufuhranschluss (8) aufweist und von diesem aus in eine den Brenner (2) umschließende Ringleitung (9) übergeht, an die sich gegenüber vom Zufuhranschluss (8) zwei, den Brenner (2) ebenfalls umschließende Teilleitungen (10) anschließen, die in Verbindungsanschlüsse (11) am Reformer (1) münden.
  7. Apparat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringleitung (9) einen in der zur Brennerachse senkrechten Ebene liegenden Kreis beschreibt, der von den beiden Teilleitungen (10) jeweils viertelkreissegmentartig umschlossen ist.
  8. Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (5) als mit Isolationsmaterial (12) gefüllter Hohlkörper ausgebildet ist, in dem auch der aus mindestens einer Rohrleitung (7) bestehende Wärmetauscher (4) angeordnet ist.
DE2002152268 2002-11-07 2002-11-07 Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff Expired - Fee Related DE10252268B4 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE20221638U DE20221638U1 (de) 2002-11-07 2002-11-07 Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff
DE2002152268 DE10252268B4 (de) 2002-11-07 2002-11-07 Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002152268 DE10252268B4 (de) 2002-11-07 2002-11-07 Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10252268A1 DE10252268A1 (de) 2004-05-27
DE10252268B4 true DE10252268B4 (de) 2006-11-23

Family

ID=32185437

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2002152268 Expired - Fee Related DE10252268B4 (de) 2002-11-07 2002-11-07 Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10252268B4 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1983598A1 (de) 2007-04-18 2008-10-22 Viessmann Werke GmbH & Co. KG Brennstoffzellenanlage und Verfahren zum Betrieb einer Brennstoffzellenanlage

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69100460T2 (de) * 1990-05-09 1994-01-27 Air Liquide Verfahren und Anlage zur Herstellung eines Wasserstoff enthaltenden Gases aus Methanol.
DE19721630C1 (de) * 1997-05-23 1999-02-11 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung zur Reformierung von Kohlenwasserstoffe enthaltenden Edukten
EP1094031A1 (de) * 1999-04-20 2001-04-25 Tokyo Gas Co., Ltd. Zylindrischer einrohr-reformer und verfahren zu dessen verwendung
DE10057537A1 (de) * 2000-11-20 2002-06-06 Viessmann Werke Kg Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69100460T2 (de) * 1990-05-09 1994-01-27 Air Liquide Verfahren und Anlage zur Herstellung eines Wasserstoff enthaltenden Gases aus Methanol.
DE19721630C1 (de) * 1997-05-23 1999-02-11 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung zur Reformierung von Kohlenwasserstoffe enthaltenden Edukten
EP1094031A1 (de) * 1999-04-20 2001-04-25 Tokyo Gas Co., Ltd. Zylindrischer einrohr-reformer und verfahren zu dessen verwendung
DE10057537A1 (de) * 2000-11-20 2002-06-06 Viessmann Werke Kg Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1983598A1 (de) 2007-04-18 2008-10-22 Viessmann Werke GmbH & Co. KG Brennstoffzellenanlage und Verfahren zum Betrieb einer Brennstoffzellenanlage
DE102007018705A1 (de) 2007-04-18 2008-10-23 Viessmann Werke Gmbh & Co Kg Brennstoffzellenanlage und Verfahren zum Betrieb einer Brennstoffzellenanlage

Also Published As

Publication number Publication date
DE10252268A1 (de) 2004-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69709348T2 (de) Thermisch verbesserte kompakte reformieranlage
EP0991586B1 (de) Vorrichtung zur reformierung von kohlenwasserstoffe enthaltenden edukten
DE68913249T2 (de) Vorrichtung für Kohlenwasserstoffreformierung.
EP1425244B1 (de) Kompakte reformereinheit zur wasserstofferzeugung aus gasformigen kohlenwasserstoffen im kleinen leistungsbereich
DE19727841A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur autothermen Reformierung von Kohlenwasserstoffen
DE69931396T2 (de) Vorrichtung zur behandlung von flüssigkeiten
DE10211354B4 (de) Brennstoffreformer
DE2513499A1 (de) Mit waermekonvektion arbeitender reformierofen und mit diesem ofen versehenes system
EP1836744A1 (de) Reformer für eine brennstoffzelle
EP2070591A2 (de) Kompaktdampfreformer
EP1203750A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Starten eines Reaktors in einem Gaserzeugungssystem
DE3922446A1 (de) Verfahren und reaktor zum reformieren von kohlenwasserstoff(en)
DE102005038733A1 (de) Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betreiben eines Reformers
DE102007050799B3 (de) Einrichtung zur Befeuchtung und Erhitzung eines zu reformierenden Brenngases für eine Brennstoffzellenanlage
DE102006019409B4 (de) Reformer-Reaktor, seine Verwendung und Verfahren zum Betrieb des Reformers
DE10252268B4 (de) Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff
EP0380192B1 (de) Verfahren zur indirekten Beheizung eines Prozessgasstroms in einem Reaktionsraum für eine endotherme Reaktion und Vorrichtung zu dessen Durchführung
DE2616085A1 (de) Mit waerme arbeitender reformierofen und diesen enthaltendes reformiersystem
AT519859B1 (de) Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit Reformer und Brenner für ein SOFCSystem
DE20221638U1 (de) Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff
EP3501052A1 (de) Gasprozessoreinheit, sowie brennstoffzellenvorrichtung mit einer solchen gasprozessoreinheit
EP0261462A2 (de) Strahlrohrbrenner mit Katalysatorbett für Wärmebehandlungsöfen
EP4273447B1 (de) Dampferzeuger
DE10318866A1 (de) Vorrichtung zur Umsetzung eines Ausgangsstoffes zu einem wasserstoffhaltigen Gas sowie Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung
EP4373209A1 (de) Elektrische aufheizung von gas

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R082 Change of representative

Representative=s name: WOLF & WOLF PATENT- UND RECHTSANWAELTE, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee