DE19636068C1 - Vorrichtung und Verfahren zur Wasserstoff- und/oder Synthesegasgewinnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Wasserstoff- und/oder Synthesegasgewinnung durch endotherme partielle Oxidation und/oder Reformierung.

Es ist üblich, daß die Wärme von Brennstoffzellen, insbeson­ dere von Hochtemperaturbrennstoffzellen (HTBZ), bei der Was­ serstoff- und/oder Synthesegasgewinnung zur Bereitstellung der dafür benötigten Energie genutzt wird. Dieses Prinzip wird, beispielsweise bei der internen Reformierung, einge­ setzt. Die bekannten Brennstoffzellensysteme, bei denen die Reformierreaktion im Inneren der Brennstoffzellen (also unter Ausnutzung der dort anfallenden Wärme) und ohne gastechnische Trennung zwischen Anoden- und Reaktionsraum für die Refor­ mierreaktion, stattfindet, werden Direkt-Brennstoffzellen ge­ nannt. Diese Direkt-Brennstoffzellen (DBZ) enthalten für die zellinterne Reformierreaktion lediglich in der Anodenkammer zusätzlich zu dem (noch unreformierten) Brennstoff und den, beispielsweise bei den Karbonatbrennstoffzellen erforderli­ chen, Karbonat-Anionen einen Reformierkatalysator. Nachteilig bei der zellinternen Durchführung ist jedoch, daß die Refor­ mierreaktion unter denselben Bedingungen, insbesondere bezo­ gen auf den Gasdruck, durchgeführt werden muß, wie die Brenn­ stoffzellenreaktion. Zudem ist nachteilig, daß sich im An­ odenraum ein Gasgemisch und nicht reiner Wasserstoff befindet und somit der Wirkungsgrad der Anodenreaktion nicht optimal wird, weil sehr viele, an ihr nicht umsetzbare, Moleküle auf die Anode auftreffen.

Es besteht also ein Bedarf an einer Vorrichtung zur Wasser­ stoff- und/oder Synthesegasgewinnung sowie an einem Verfahren dazu, bei dem zwar die Wärme und/oder die Abwärme einer HTBZ ausgenutzt wird, das jedoch gleichzeitig eine Optimierung des Wirkungsgrades der Anodenreaktion der HTBZ ermöglicht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vor­ richtung zur Wasserstoff- und/oder Synthesegasgewinnung sowie ein Verfahren dazu zur Verfügung zu stellen, bei dem hochrei­ ner Wasserstoff in verfahrenstechnisch einfacher Weise unter Ausnutzung der Abwärme und bei gleichzeitiger Kühlung der HTBZ gewonnen werden kann.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist deshalb eine Vor­ richtung zur Wasserstoff- und/oder Synthesegasgewinnung durch endotherme partielle Oxidation und/oder Reformierung, die mindestens einen Reaktionsraum mit jeweils einer Gas zu- und einer Gasableitung umfaßt, wobei der Reaktionsraum in thermi­ schem Kontakt mit dem Inneren einer HTBZ steht, und an die Gasableitung aus dem Reaktionsraum eine Gasreinigungsanlage, die bevorzugt extern zu der HTBZ angeordnet ist, angeschlos­ sen ist. Weiterhin ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Wasserstoff- und/oder Synthesegasgewinnung mittels endothermer partieller Oxidation und/oder Reformierung, bei dem der Energieverbrauch der endotherm ablaufenden Reaktion zur Kühlung einer Hochtem­ peratur-Brennstoffzelle nutzbar gemacht wird.

Andere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Fi­ guren und den Erläuterungen dazu.

Die Vorrichtung wird so gestaltet, daß der Reakti­ onsraum für die Reformierreaktion (im Nachfolgenden auch IGR genannt) sich gastechnisch isoliert und innerhalb einer Bat­ terie aus HTBZn befindet. Dadurch ist gewährleistet, daß der Druck im Reaktionsraum für die Reformierreaktion beliebig und unabhängig vom Druck in der HTBZ gewählt werden kann und der Katalysator für die elektrochemische Verbrennung in der Brennstoffzelle die Reformierung nicht beeinflußt.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zu­ mindest Teile der Innenwand des Reaktionsraumes für die Re­ formierreaktion entweder durch verschieden konzentrierte Be­ legung mit Katalysatormaterial, durch Belegung mit verschie­ denen Katalysatormaterialien, die unterschiedlich aktiv sind, oder durch Oberflächengestaltung derart konstruiert sind, daß sie die Geschwindigkeit mit der die Reformierreaktion abläuft und/oder die Strömungsgeschwindigkeit mit der die Gase durch den Reaktionsraum fließen (und damit die umgesetzte Menge an Feedgas), steuern können. Dadurch ist auch der Verbrauch an Wärmeenergie im betroffenen Teil des Reaktionsraumes steuer­ bar.

Das Verfahren wird so durchgeführt, daß

• - das Feedgas für die Reformierreaktion in einen Reaktionsraum geleitet wird,
• - die Kühlung für die Brennstoffzelle zumindest teilweise über den thermischen Kontakt des Reaktionsraumes mit dem Inneren einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle erreicht wird und
• - der Wasserstoff und/oder das Synthesegas aus dem Reaktions­ raum in eine Gasreinigungsanlage abgeleitet werden.

Vorteilhaft ist auch eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der das Verfahren so durchgeführt wird, daß die Temperatur im Inneren der HTBZ zumindest 500°C beträgt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist, daß das Verfahren so durchgeführt wird, daß der bei der Re­ formierreaktion gewonnene Wasserstoff über eine Gasreini­ gungsanlage, in der Kohlendioxid und/oder Wasser abgetrennt werden, in den Anodenraum der gleichen HTBZ geführt wird. Da­ bei ist die Gasreinigungsanlage extern zu der HTBZ angebracht.

Als "Hochtemperaturbrennstoffzelle" oder abgekürzt "HTBZ" werden hier alle Brennstoffzellen bezeichnet, die bei einer Betriebstemperatur oberhalb 300°C, insbesondere oberhalb 500°C, arbeiten. Die bekanntesten Vertreter sind die Karbo­ nat-Brennstoffzelle und die SOFC-(Solid Oxid Fuel Cell). In beiden Fällen können die durch das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung gewonnenen Gase als Brennstoff eingesetzt werden. Allgemein wird auf das Buch "Brennstoffzellen" von Ledjeff (Müller Vlg, 1995) hingewiesen, dessen Offenbarungs­ gehalt hier als Wissen des Fachmanns vorausgesetzt wird.

Als "partielle Oxidation", "Reformierreaktion" oder "Reformierung" wird hier die Reaktion bezeichnet, bei der ein kohlenwasserstoffhaltiges Gas (Feedgas) zusammen mit Wasser und/oder CO₂ und/oder O₂ ein wasserstoffreiches Gas (bei par­ tieller Oxidation entsteht u. U. überwiegend H₂ und CO) bil­ det, in der Regel mit einem beträchtlichen Gehalt an CO.

Als "Reaktionsraum für die Reformierreaktion" oder abgekürzt "IGR" wird ein sogenannter "isolierter integrierter Gasraum" Raum bezeichnet, in dem mit Hilfe eines Katalysators und einem Hilfsbetriebsmittel, z. B. Wasserdampf, das kohlen­ wasserstoffreiche Gas in wasserstoffreiches Gas (reiner Was­ serstoff entsteht nicht, weil dieser nur mit Abtrennung (z. B. mit Membran), wenn auf der anderen Seite eine C-haltige Ver­ bindung steht, entstehen kann) umgewandelt wird. Der Reakti­ onsraum ist bevorzugt so gestaltet, daß er gastechnisch dicht und druckstabil, aber gleichzeitig thermisch leitend und in eine HTBZ integrierbar ist.

Das Material eines IGR ist thermisch leitend und gegebenen­ falls druckstabil bis zu 15 bis 300 bar Überdruck. Beispiele für geeignete Materialien sind Metalle, Keramiken, etc. Die Materialien können als solche, in Form von Mischungen oder in außen oder innen selektiv oder gleichmäßig beschichteter Form verwendet werden.

In einer Batterie von HTBZn oder in HTBZ-Blöcken sind im Re­ gelfall mehrere IGR (z. B. ein IGR pro enthaltener Brennstof­ feinzelzelle) enthalten. Die IGR können in einem HTBZ-Block beispielsweise in den Zwischenelementen (bipolaren Platten), zwischen den möglicherweise planaren (Fig. 2) einzelnen HTBZn, in röhrenförmigen HTBZn (Fig. 3) oder im Nachbrenn­ raum einer z. B. halboffenen, planaren HTBZ (Fig. 4) unterge­ bracht sein.

Die Röhren wiederum können beispielsweise in einem Modul aus Röhrenbrennstoffzellen zwischen die Röhrenbrennstoffzellen gepackt werden (Fig. 3) oder auch in den Nachverbrennungs­ raum einer Brennstoffzelle mit halboffenem Design (Fig. 4) integriert sein. Dieser Typ von HTBZ wird z. B. in der EP-PS 06 35 896 der Fa. Sulzer beschrieben.

Als HTBZ-"Modul", "-Stack" und/oder "-Block" wird hier eine Ansammlung mehrerer Brennstoffzellen bezeichnet, die eine Batterie bilden. Es kann sich dabei um eine geradezu beliebi­ ge Anzahl von einzelnen Brennstoffzellen handeln, die vor­ zugsweise in Serie geschaltet sind und die an eine, vorzugs­ weise gemeinsame, Gaszufuhr und Gasableitung gekoppelt sind.

Als "Feedgas" werden Gemische aus Kohlenwasserstoffen und Wasser und aus Kohlenwasserstoffen und Kohlendioxid, mit oder ohne Wasserbeimischung, u. U. mit Beimischung von Sauerstoff verstanden. Nur mit O₂ oder "O", also atomarem Sauerstoff von der Katalysatoroberfläche, kann die hier gemeinte, partielle Oxidation stattfinden. Insbesondere wird Erdgas sowie belie­ bige Mischungen aus Erdgas, Methan und anderen Kohlenwasser­ stoffgasen als Feedgas bezeichnet.

Es wird angestrebt, daß die Temperaturverteilung im Modul mit IGR so eingestellt ist, daß keine temporäre oder lokale Über­ hitzung, Unterkühlung oder zu hohe Temperaturgradienten auf­ treten. Dazu wird der IGR so gestaltet, daß er ein "variierend aktive Innen- und/oder Außenoberfläche" hat. Da­ mit ist eine Konstruktion und Ausstattung des IGR gemeint, die je nach temporärem oder lokalem Bedarf an Kühlleistung in der HTBZ diesem, unter optimaler Ausnutzung der dabei frei­ werdenden Wärmeenergie, gerecht wird.

Dazu hat der IGR beispielsweise an den Stellen, wo innerhalb der HTBZ leicht eine lokale Überhitzung (beispielsweise dem Brenngaseinlaß) entsteht, die Innenoberfläche so gestaltet, daß sowohl die Umsetzungsgeschwindigkeit der Reformierreakti­ on als auch die Menge an umgesetzten Gas, besonders hoch ist und somit die Kühlleistung, die der IGR dort der HTBZ zur Verfügung stellt, besonders groß wird. Dies kann durch spezi­ elle Gestaltung der inneren Oberfläche des IGR und/oder durch besonders hohe Dichte an innerer Belegung mit Katalysatorma­ terial im IGR an diesen Stellen erfolgen. Denkbar ist auch bei temporärer Spitzenbelastung der HTBZ, daß gleichzeitig mit erhöhter Brennstoff- und Oxidanszufuhr in die HTBZ ein Automatismus eine erhöhte Reaktandenzufuhr und Umsetzung im Innenraum der IGR bewirkt, so daß temporär die Kühlleistung der IGR in Teilen oder gesamt entsprechend der erhöhten Stromerzeugungsleistung der HTBZ gesteigert werden kann.

Die Kühlleistung der einzelnen IGR an bestimmbaren Stellen kann innerhalb einer Batterie durch die Gestaltung und/oder Belegung mit Katalysator der Innen- und/oder Außenoberfläche der IGR individuell verschieden oder gleich eingestellt wer­ den. Die Gestaltung der Oberflächen kann durch Wellungen oder integrierte Noppen, Kegel stumpfe oder was es sonst noch für Gestaltungsmöglichkeiten zur Vergrößerung der Oberfläche gibt, durchgeführt werden. Die genannten Oberflächenstruktu­ ren stellen nicht nur mehr Platz zum Wärmeaustausch zur Ver­ fügung sondern sie beeinflussen auch das Strömungsverhalten der Gase, wodurch die Umsetzungsrate der endothermen Reaktion und damit der Wärmeenergieverbrauch beeinflußbar wird.

Im folgenden wird die Erfindung noch anhand von den Fig. 1 bis 5 näher beschrieben, die alle schematische Zeichnungen bevorzugter Ausgestaltungen von erfindungsgemäßen Vorrichtun­ gen oder schematische Verfahrensfließbilder beinhalten. Die in den Figuren gezeigten Anordnungen der IGR sind nur bei­ spielhaft und sollen den Umfang der Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränken. Die IGR können vielmehr zu­ sätzlich oder alternativ auch an anderen Stellen der Module angebracht oder angeordnet sein.

Fig. 1 zeigt das Prinzip eines erfindungsgemäßen Moduls, bei dem eine Vorrichtung zur Wasserstoff- und/oder Synthesegasge­ winnung einen IGR umfaßt, der in einer HTBZ integriert ist,

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform, mit einer va­ riierend aktiven Innenoberfläche des IGR,

Fig. 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine An­ ordnung von erfindungsgemäßen IGR in Röhrenausführung,

Fig. 4 zeigt ebenfalls eine beispielhafte Anordnung des er­ findungsgemäßen Moduls, wobei die IGR im Nachbrennraum einer HTBZ untergebracht sind und

Fig. 5 zeigt schließlich das Verfahrensfließbild eines er­ findungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 1 zeigt das Prinzip einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei lediglich sche­ matisch die Bestandteile einer HTBZ 10 und einer Vorrichtung zur Gewinnung von Reformat dargestellt sind. Die Brennstoff­ zelleneinheit bestehend aus der Kathode 1, dem gestrichelt gezeichneten Elektrolyt 2 und der daran anschließenden Anode 3 liefert den über die Leitung 7 abnehmbaren Strom. Im An­ schluß an die Anode 3 befinden sich die integrierten, aber gastechnisch von dem Anodenraum getrennten Gasräume IGR, in denen das Feedgas, beispielsweise Erdgas (mit Hilfsstoff, z. B. Wasserdampf), das über die Leitung 6 in die IGR gelangt, zum Reformat, d. h. zum Synthesegas umgesetzt wird. Schema­ tisch ist dargestellt, was in dem gesamten Modul gleichzeitig passiert, daß Oxidans, beispielsweise Luft, über die Leitung 4 im Kathodenraum zur Kathodenabluft umgesetzt wird; Brenn­ stoff, beispielsweise Wasserstoff, der aus dem im IGR erzeug­ ten Reformat gewonnen wurde, über die Leitung 5 im Anodenraum zum Anodenabgas (in unserem Beispiel Wasserdampf/Wasser­ stoffgemisch) umgesetzt wird; und schließlich noch unter Aus­ nutzung der Wärme der HTBZ 10 und ihrer gleichzeitigen Küh­ lung Feedgas über die Leitung 6 im IGR zum Reformat umgesetzt wird.

Fig. 2 zeigt die beispielhafte konstruktive Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei eine variierend aktive Innenoberfläche der IGR gezeigt wird. Die IGR sind in den HTBZn so ausgestattet, daß die Reformierung links durch ge­ ringe Katalysator-Belegung oder gleichwirkende andere Mittel eher unterdrückt und rechts durch hohe Katalysator-Belegung etc. eher gefördert wird, da bei gleichmäßiger Katalysator­ verteilung durch die hohe Umsetzungsrate am Gaseintritt (links) eine nachteilige Unterkühlung auftreten kann. Von links nach rechts sind zunächst senkrecht die Gasleitungsroh­ re zu erkennen, danach der schematisch gestapelte Aufbau der Brennstoffzelle mit zwischendrin den nicht schraffierten Räu­ men, die die IGR 1 darstellen. Die variierende Aktivität der Inneren Oberfläche der IGR wird durch die von links nach rechts ansteigende Schraffur 2, die zunehmend von links nach rechts in den IGR 1 hineinragt, dargestellt. Die schraffiert Fläche 3 zwischen dem Anodenraum 5 und dem Kathodenraum 6 stellt den Elektrolyten 3 dar. Direkt oberhalb des Elektroly­ ten 3 und angrenzend an einen IGR 1 ist der Anodenraum 5 und unterhalb des Elektrolyten der Kathodenraum 6 der HTBZ ge­ zeigt.

Fig. 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine An­ ordnung von Gasräumen einer erfindungsgemäßen Batterie in Röhrenausführung (Westinghouse-Design), wobei z. B. der Katho­ denraum 1 sich innerhalb der Röhren mit den Elektroden befin­ det und der Raum, der die Röhren umgibt, der Anodenraum 2 ist. Die poröse Kathode kann z. B. die tragende Struktur der Röhre und kathodenseitige Stromableitung darstellen, auf die außen der gasdichte Elektrolyt, die poröse Anode und eine Stromableitung aufgebracht sind. Erfindungsgemäß sind in die­ sem Anodenraum 2 die schraffiert dargestellten Rohre 4, in denen die IGR für die Reformierreaktion untergebracht sind, angeordnet. Diese Rohre 4 sind beispielsweise aus thermisch leitendem und druckstabilem Material beschaffen, so daß in­ nerhalb der Rohre ein völlig anderer, auch möglicherweise in erheblichem Unterschied zu dem umgebenden Druck stehender, Druck herrschen kann.

Fig. 4 zeigt wiederum einen schematischen Querschnitt durch eine Anordnung von Gasräumen innerhalb eines erfindungsgemä­ ßen Brennstoffzellenmoduls, bei dem die röhrenförmigen Reak­ tionsräume für die Reformierungsreaktion im Nachbrennraum 4 der Hochtemperatur-Brennstoffzelle mit halboffenem Design untergebracht sind. Die Reaktionsräume der Reformierungsreak­ tion IGR sind in diesem Ausführungsbeispiel röhrenförmig und (wie in Fig. 3) schraffiert gezeichnet. Dabei ist es nicht notwendig (ebensowenig wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 3), daß die Röhren für die IGR alle gleichen Durchmesser oder Umfang haben. Sie können von beliebiger Gestaltung sein. Ein IGR kann aus mehreren verschiedenen oder nur aus einer Röhre bestehen. Anstatt, daß ein IGR in gerader Ausführung in dem Nachbrennraum 4 "steht", kann er auch genauso gut aus einem oder mehreren Rohren, die tangential entlang des Umfangs ge­ wunden sind, bestehen.

Fig. 5 zeigt ein Verfahrensfließbild einer erfindungsgemä­ ßen Anlage zur Wasserstoffgewinnung. Das Feedgas erreicht über die Leitung 1 den Dampfeinleiter 2 und den ersten Abgas­ wärmetauscher 3, indem das Feedgas mit der fühlbaren Wärme des wasserstoffreichen Gases aus dem Reaktionsraum für die Reformierungsreaktion, einem IGR 12, aufgeheizt wird. Es wird über die Leitung 4 aus dem IGR 12 in den Abgaswärmetauscher 3 geführt. Dieser ist in Leitung 4 bevorzugt mit einem Material ausgebildet oder versehen, das eine Shift-Reaktion kataly­ tisch unterstützt. Dabei wird ein Teil des CO mit H₂O zu CO₂ und H₂ umgesetzt.

Über die Leitung 21 wird das Gas in den Wärmetauscher 22 oder Verdampfer 22 geführt und dabei weiter abgekühlt. Hier wird, wiederum katalytisch unterstützt, durch die Shift-Reaktion der CO-Gehalt weiter reduziert und der H₂-Anteil erhöht. In einem Kondensator 11 wird Wasser abgeschieden, das für die Dampfeinspeisung verwendet werden kann. Die Restwärme des Ga­ ses kann zur Vorwärmung des Feedgases verwendet werden, ein weiterer Wasserabscheider kann sich anschließen. Die Wasser­ stoffabtrennung kann durch physikalische oder chemische Ver­ fahren erfolgen. Der erzeugte Wasserstoff, der sich im Reser­ voir 6 sammelt, kann extern genutzt werden. Ein Teil wird über die Leitung 8 in den Anodenraum 9 geleitet, wo er mit Sauerstoff, der durch den Elektrolyten 13 aus dem Kathoden­ raum 14 kommt, elektrochemisch verbrannt wird. Dabei wird Gleichstrom erzeugt. Das Anodenabgas aus H₂ und H₂O wird über die Leitung 10 und einen rekuperativen Wärmetauscher 7 in die Leitung 21 gespeist, d. h. dem Reformat zur Gasreinigung bei­ gemischt. Bei Druckunterschieden muß er hierzu nachverdichtet werden. Es kann aber auch das Wasser separat auskondensiert und der verbleibende Wasserstoff mit Nachverdichter vor dem Wärmetauscher 7 in die Leitung 8 geleitet werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet also so, daß stän­ dig Wasserstoff und Strom aus Feedgas erzeugt werden und die verwendete HTBZ dabei mit, im IGR 12 erzeugten und z. T. aus Anodenabgas gewonnenen, Wasserstoff, betrieben wird.

Erfindungsgemäß kann der Nettowirkungsgrad einer HTBZ erhöht werden, weil diese zum einen mit reinem Wasserstoff betrieben wird und zum anderen weil die interne Reformierung im Gegen­ satz zum Stand der Technik gastechnisch extern zum Betrieb der HTBZ stattfindet und somit unter einem Druck, beispiels­ weise dem einer Erdgasleitung (20 bar), der von dem in der HTBZ völlig verschieden ist, ablaufen kann. Der Druck kann vorteilhaft für die H₂-Abtrennung, z. B. in einer Membran oder durch Druckwechselabsorption erfolgen. Außerdem können die Innenoberflächen der Reaktionsräume derartig variabel gestal­ tet werden, daß sie in der HTBZ zeitlich und lokal optimale Kühlung unter gleichzeitiger Ausnutzung der bei der Kühlung gewonnenen Wärmeenergie leisten. Bei einer erfindungsgemäßen Stromerzeugungsanlage, bei der die HTBZ mit reinem Wasser­ stoff betrieben wird, der durch die Reformierung in den inte­ grierten Gasräumen gewonnen wurde, kann der elektrische Brut­ towirkungsgrad (ac) bei 0,85 Volt (0,85 Volt/1,25 Volt).0,95 = 64,6% betragen. Davon abzuziehen sind noch die Verlu­ ste durch Luft- und Wasserstoffverdichter, die ca. 2 bis 3% Punkte kosten.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Wasserstoff- und/oder Synthesegasgewinnung durch endotherme partielle Oxidation und/oder Reformierung, die mindestens einen Reaktionsraum hat, der gastechnisch iso­ liert im Inneren der HTBZ (Hochtemperaturbrennstoffzelle) so integriert ist, daß Wärmeaustausch zwischen dem Reaktionsraum und dem Inneren der HTBZ stattfindet, wobei der Reakti­ onsraum eine Gas zu- und eine Gasableitung umfaßt und an die Gasableitung eine externe Gasreinigungsanlage angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Gasdruck in dem Reaktionsraum beliebig und unab­ hängig von dem Betriebsdruck der HTBZ ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der zumindest ein Teil der Innenoberflächen des Reakti­ onsraumes mit Katalysator belegt ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Umsatz an Feedgas und damit die Menge an benötig­ ter Wärmeenergie innerhalb des Reaktionsraumes durch die ört­ liche Geometrie des Reaktionsraumes, insbesondere durch Er­ weiterungen, Verengungen und Oberflächengestaltung an der In­ nenseite des Reaktionsraumes, steuerbar und gegebenenfalls an den Kühlungsbedarf der Brennstoffzelle an der jeweiligen Stelle anpaßbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Innenwände des Reaktionsraumes zumindest teilwei­ se mit katalytisch aktivem Material belegt sind, wobei die Menge an Katalysatorbelegung innerhalb des Reaktionsraumes variabel und insbesondere dem Kühlungsbedarf der Brennstoff­ zelle an der jeweiligen Stelle anpaßbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der zumindest eine Gasableitung über die Gasreinigungsan­ lage in den Anodenraum der Hochtemperatur-Brennstoffzelle führt.

7. Verfahren zur Wasserstoff- und/oder Synthesegasgewinnung mittels endothermer partieller Oxidation und/oder Reformierung, bei dem der Energieverbrauch der endotherm ablaufenden Reaktion zur Kühlung einer Hochtem­ peratur-Brennstoffzelle nutzbar gemacht wird mit zumindest einem Re­ aktionsraum nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem

• - das Feedgas für die Reaktion über die Gaszuleitung in den Reaktionsraum geleitet wird,
• - die im Reaktionsraum stattfindende Reaktion zumindest teil­ weise die HTBZ kühlt und
• - das Gas aus dem Reaktionsraum in die externe Gasreinigungs­ anlage geleitet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die HTBZ eine Betriebstemperatur von mindestens 500°C hat.

9. Verwendung der Vorrichtung zur Was­ serstoff- und/oder Synthesegasgewinnung nach einem der An­ sprüche 1 bis 6 für eine Anlage zur Energieerzeugung.