DE19931063C2 - Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Kühlen und Heizen von Reaktorelementen - Google Patents

Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Kühlen und Heizen von Reaktorelementen

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung (20) und ein Verfahren zum Kühlen oder Heizen wenigstens eines Reaktorelements (11), insbesondere eines Reaktorelements (11) in einer Anordnung (10) zum Erzeugen und/oder Aufbereiten eines Brennstoffs für eine Brennstoffzelle - beispielsweise Wasserstoff - beschrieben. Die Vorrichtung (10) weist eine an oder im Reaktorelement (11) vorgesehene Heiz-/Kühleinrichtung auf, die von einem Heiz-/Kühlmedium - beispielsweise Luft - durchströmt wird. Weiterhin ist eine Fördereinrichtung (21) - beispielsweise ein Gebläse - für das Heiz-/Kühlmedium vorgesehen, die über eine Strömungsleitung (22) mit den Heiz-/Kühleinrichtungen in den Reaktorelementen (11) verbunden ist. Zur Regelung und Steuerung des Volumenstroms des Heiz-/Kühlmediums durch die Reaktorelemente (11) hindurch ist jeweils ein Stellelement (23) - vorzugsweise eine Stellklappe - in der Strömungsleitung (22) vorgesehen. Die Betätigung des Stellelements (23) erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von der Temperatur, beispielsweise auf Grund eines von einem Temperatursensor (24) gemessenen Temperaturwerts im Reaktorelement (11).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem, aufweisend eine Anordnung zum Erzeugen und/oder Aufbereiten eines Brennstoffs. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Kühlen oder Heizen mehrerer Reaktorelemente zum Erzeugen und/oder Aufbereiten eines Brennstoffs in einem Brennstoffzellensystem.
Bei diesen Brennstoffen handelt es sich um Kraftstoffe, die beispielsweise zum Betreiben von Brennstoffzellen eingesetzt werden. Brennstoffzellen sind seit langem bekannt und haben insbesondere im Bereich der Automobilindustrie in den letzten Jahren erheblich an Bedeutung gewonnen.
Ähnlich wie Batteriesysteme erzeugen Brennstoffzellen elektrische Energie auf chemischem Wege, wobei die einzelnen Reaktanten kontinuierlich zugeführt werden und das Reaktionsprodukt kontinuierlich abgeführt wird. Dabei liegt den Brennstoffzellen das Wirkprinzip zu Grunde, daß sich elektrisch neutrale Moleküle oder Atome miteinander verbinden und dabei Elektronen austauschen. Dieser Vorgang wird als Redoxprozeß bezeichnet. Bei der Brennstoffzelle werden die Oxidations- und Reduktionsprozesse räumlich getrennt. Die bei der Reduktion abgegebenen Elektronen lassen sich als Strom durch einen Verbraucher leiten, beispielsweise den Elektromotor eines Automobils.
Als gasförmige Reaktionspartner für die Brennstoffzelle werden beispielsweise Wasserstoff als Brennstoff und Sauerstoff als Oxidationsmittel verwendet. Dabei muß der Wasserstoff aus einer kohlenwasserstoffhaltigen Grundsubstanz, beispielsweise Methanol oder Erdgas, hergestellt werden, indem der Kohlenwasserstoff zunächst etwa durch Reformierung in ein wasserstoffreiches Gas umgewandelt wird.
Die Erzeugung beziehungsweise Aufbereitung des Wasserstoffs erfolgt in einer Reihe von Prozeßschritten, die jeweils in entsprechenden Reaktorelementen ablaufen. Einige der in den einzelnen Reaktorelementen stattfindenden Reaktionen sind stark exotherm, d. h. bei diesen Reaktionen wird Wärme frei. Solche Reaktorelemente müssen deshalb gekühlt werden. Weiterhin finden in einigen der Reaktorelemente auch Reaktionen statt, bei denen die Zufuhr von Wärme erforderlich ist. Derartige Reaktorelemente müssen dann auf geeignete Weise geheizt werden.
In der DE 196 39 150 ist eine Anordnung zum Erzeugen und/oder Aufbereiten eines Brennstoffs offenbart, die aus verschiedenen Komponenten besteht. Bei einer ersten Komponente handelt es sich um eine Kaltstartkomponente, für die eine elektrische Heizvorrichtung vorgesehen ist. Die zweite Komponente stellt die Zentralkomponente dar, für die ein Wärmetauscher vorgesehen ist. Nachgeschaltet ist eine Restgaskomponete, in deren Anschluß ein zusätzlicher Wärmetauscher vorgesehen sein kann. Nachteilig bei dieser bekannten Lösung ist jedoch, daß jede Komponente über eine eigene, separate Heiz-/Kühleinrichtung verfügt.
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Brennstoffzellensystem, aufweisend eine Anordnung zum Erzeugen und/oder Aufbereiten eines Brennstoffs, bereitzustellen, mit dem die einzelnen Reaktorelemente auf einfache und kostengünstige Weise gekühlt oder geheizt werden können. Weiterhin soll eine entsprechendes Verfahren bereit gestellt werden.
Die Aufgabe wird gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung durch ein Brennstoffzellensystem gelöst, aufweisend eine Anordnung zum Erzeugen und/oder Aufbereiten eines Brennstoffs für eine Brennstoffzelle, insbesondere in einem Fahrzeug, mit einer Vorrichtung zum Kühlen oder Heizen mehrerer Reaktorelemente dieser Anordnung zum Erzeugen und/oder Aufbereiten des Brennstoffs, mit an oder in den Reaktorelementen vorgesehenen Heiz-/Kühleinrichtungen, die von einem Heiz- /Kühlmedium durchströmt werden, mit einer einzigen gemeinsamen Fördereinrichtung für das Heiz-/Kühlmedium, die jeweils über Strömungsleitungen mit den Heiz- /Kühleinrichtungen der Reaktorelemente verbunden ist, wobei jede Heiz- /Kühleinrichtung mit einer eigenen Strömungsleitung verbunden ist, und mit jeweils einem Stellelement in jeder dieser Strömungsleitungen zur Regelung und Steuerung des Volumenstroms des Heiz-/Kühlmediums, wobei die Stellelemente jeweils als temperaturabhängig arbeitende Stellelemente ausgebildet sind.
Durch das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem kann eine Kühlung oder Heizung der Reaktorelemente auf konstruktiv einfache und damit auch kostengünstige Weise erfolgen. Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist unter anderem darin zu sehen, daß die Kühlung oder Heizung der Reaktorelemente über eine Einstellung des Volumenstroms des Heiz-/Kühlmediums erfolgt.
Je nach Verwendung kann etwa zur Kühlung eines Reaktorelementes, in dem exotherme Reaktionen ablaufen, ein zunächst relativ kaltes Heiz-/Kühlmedium in die Heiz-/Kühleinrichtung des Reaktorlements oder durch diese hindurch geleitet werden. Dabei wird die vom Reaktorelement erzeugte Wärme vom Heiz-/Kühlmedium aufgenommen und nach außen transportiert. Soll die Vorrichtung zum Heizen eines Reaktorelements verwendet werden, wird ein zunächst erhitztes Heiz-/Kühlmedium auf entsprechende Weise in die Heiz-/Kühleinrichtung des Reaktorelements beziehungsweise durch diese hindurch geleitet, so daß die Wärme des Heiz- /Kühlmediums in das Reaktorelement abgegeben werden kann.
Die Regelung beziehungsweise Steuerung der Heiz- beziehungsweise Kühlleistung erfolgt über das Stellelement. Durch eine entsprechende Stellung des Stellelements kann der Volumenstrom des Heiz-/Kühlmediums durch die Heiz-/Kühleinrichtung im Reaktorelement auf einfache Weise eingestellt werden. Dabei ist insbesondere eine stufenlose Einstellung des Volumenstroms möglich. Je größer der Volumenstrom durch die entsprechende Stellung der Stellelemente eingestellt wird, desto größer ist die Heiz- beziehungsweise Kühlleistung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Wie weiter unten noch näher erläutert wird, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere zum Kühlen von Reaktoren, in denen exotherme Reaktionen stattfinden, geeignet. Vorzugsweise bei Reaktionen, bei denen nur relativ wenig Wärme frei wird, kann die Kühlung beziehungsweise Heizung mit Luft als Heiz-/Kühlmedium erfolgen. Eine solche Luftkühlung beziehungsweise -heizung ist konstruktiv besonders einfach zu realisieren. Es ist jedoch selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführung beschränkt ist. Vielmehr kann die erfindungsgemäße Vorrichtung überall dort angewendet werden, wo sich ein entsprechender Volumenstrom eines Heiz-/Kühlmediums über ein entsprechendes Stellelement einstellen läßt.
Das Stellelement kann je nach Bedarf und Anwendungsfall vor oder nach der Heiz- /Kühleinrichtung des Reaktorelements in der Strömungsleitung vorgesehen sein.
Erfindungsgemäß ist das Stellelement als temperaturabhängig arbeitendes Stellelement ausgebildet. Die Temperaturabhängigkeit des Stellelements kann beispielsweise über eine Bimetallkonstruktion realisiert werden, die die Temperatur im Reaktorelement fühlt und das Stellelement dementsprechend nachstellt. Ein solches Stellelement weist also neben seiner Steilfunktion gleichzeitig auch eine Sensorfunktion auf. Je nach Höhe der Temperatur kann sich das auf Bimetallbasis ausgebildete Stellelement entweder ausdehnen oder zusammenziehen, so daß hierdurch der für das Heiz-/Kühlmedium zur Verfügung stehende Durchströmquerschnitt in der Strömungsleitung entsprechend vergrößert oder verkleinert wird. Natürlich sind auch andere temperaturabhängige Ausgestaltungen des Stellelements möglich.
Erfindungsgemäß ist weiterhin eine einzige Fördereinrichtung zur Förderung des Heiz- /Kühlmediums in die Heiz-/Kühleinrichtungen der Reaktorelemente vorgesehen. Dadurch können die Reaktorelemente beziehungsweise die Temperaturen in den Reaktorelementen auf einfache Weise und mit nur geringem technischen Aufwand geregelt werden. Es ist nur eine einzige Fördereinrichtung, beispielsweise eine Pumpe oder ein Gebläse notwendig, über das das Heiz-/Kühlmedium in die Strömungsleitungen zu den jeweiligen Heiz-/Kühleinrichtungen der jeweiligen Reaktorelemente eingespeist wird. Da die Fördereinrichtung ungeregelt sein kann, wird in den einzelnen Strömungsleitungen ein konstanter Volumenstrom des Heiz- /Kühlmediums eingestellt. Die individuelle Einstellung der Heizleistung beziehungsweise Kühlleistung in den einzelnen Reaktorelementen erfolgt dann über die Stellung der jeweiligen, den einzelnen Reaktorelementen zugeordneten Stellelemente.
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorteilhaft kann das Stellelement als Stellklappe oder Drosselklappe ausgebildet sein. Hierbei handelt es sich um eine besonders einfache konstruktive Ausgestaltung des Stellelements.
Insbesondere, wenn das Stellelement wie vorstehend beschrieben temperaturabhängig arbeitend ausgebildet ist, wird es besonders vorteilhaft in der Strömungsleitung hinter der Heiz-/Kühleinrichtung des Reaktorelements angeordnet. In der Heiz-/Kühleinrichtung des Reaktorelements findet der Wärmeaustausch statt. Wenn in dem Reaktorelement beispielsweise exotherme Reaktionen stattfinden, so daß sich das Reaktorelement aufheizt, und die Vorrichtung zur Kühlung des Reaktorelements verwendet wird, heizt sich das durch die Heiz-/Kühleinrichtung geförderte Heiz-/Kühlmedium - beispielsweise Luft - durch den Wärmeaustausch auf. Das erhitzte Heiz-/Kühlmedium wird dem temperaturabhängigen Stellelement zugeführt. Auf Grund der vom temperaturabhängigen Stellelement gemessenen Temperatur wird der Durchströmquerschnitt in der Strömungsleitung für das Heiz- /Kühlmedium entweder vergrößert oder verkleinert. Dadurch wird eine automatische, aber dennoch kostengünstige Steuerung und Regelung des Volumenstroms des Heiz- /Kühlmediums erreicht.
In weiterer Ausgestaltung kann zur Messung der im Reaktorelement herrschenden Temperatur ein Temperatursensor vorgesehen sein. Hierbei ist grundsätzlich jede Art von Temperatursensor denkbar. Über den Temperatursensor wird die im Reaktorelement herrschende Temperatur gemessen. Der ermittelte Temperaturwert wird als entsprechendes Signal an das Stellelement weitergegeben. Auf Grund dieses Signals wird das Stellelement entsprechend eingestellt, wodurch der Volumenstrom des Heiz-/Kühlmediums geregelt beziehungsweise gesteuert werden kann.
Bei Verwendung eines derartigen Temperatursensors ist es beispielsweise möglich, das Stellelement in der Strömungsleitung vor der Heiz-/Kühleinrichtung anzuordnen, da die Temperaturmessung über den vom Stellelement körperlich unabhängigen Temperatursensor im Reaktorelement vorgenommen wird.
Vorteilhaft kann die Heiz-/Kühleinrichtung als Wärmetauscher in Form eines Kühlmantels und/oder als Rohrschlange ausgebildet sein. Die Erfindung ist nicht auf besondere Ausgestaltungsformen der Heiz-/Kühleinrichtung beschränkt. Wichtig ist lediglich, daß die Heiz-/Kühleinrichtung vom Heiz-/Kühlmedium durchströmt wird und daß zwischen dem durch die Heiz-/Kühleinrichtung hindurch strömenden Heiz- /Kühlmedium und dem Reaktorelement ein Wärmeaustausch stattfinden kann.
In weiterer Ausgestaltung kann die Fördereinrichtung als Gebläse oder Pumpe ausgebildet sein. Die entsprechende Ausgestaltung der Fördereinrichtung ergibt sich je nach Art des Heiz-/Kühlmediums.
Vorteilhaft kann die Fördereinrichtung derart ausgebildet sein, daß sie einen konstanten Volumenstrom des Heiz-/Kühlmediums erzeugt. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die Fördereinrichtung mit einer konstanten Leistung beziehungsweise einer konstanten Umdrehung betrieben wird. Derartige Fördereinrichtungen sind konstruktiv besonders einfach und damit kostengünstig erhältlich. Eine Einstellungsmöglichkeit des Volumenstroms über eine regelbare Fördereinrichtung kann gemäß der vorliegenden Erfindung entfallen, da der Volumenstrom des Heiz-/Kühlmediums individuell allein über die Stellung des in der Vorrichtung vorgesehenen Stellelements reguliert wird.
Vorzugsweise kann das Heiz-/Kühlmedium ein Gas oder eine Flüssigkeit sein. Als Flüssigkeiten sind beispielsweise Wasser, Öl oder dergleichen denkbar.
Insbesondere bei solchen exothermen Reaktionen in dem Reaktorelement, bei denen nur relativ wenig Wärme frei wird, reicht es völlig aus, wenn es sich bei dem Heiz- /Kühlmedium um ein Gas, beispielsweise um Luft handelt. Eine derartige Luftkühlung ist auch dann ausreichend, wenn es sich bei den entsprechenden Reaktorelementen nur um kleine Systeme handelt. Dabei wird der Luftdurchsatz in der Vorrichtung über die entsprechende Stellung des Stellelements gesteuert.
Durch die Anordnung können solche Reaktorelemente bei der Herstellung von Brennstoffen, in denen während des Herstellungsprozesses exotherme Reaktionen ablaufen, auf einfache und kostengünstige Weise gekühlt werden.
Vorteilhaft können in der Anordnung zwei oder mehr Reaktorelemente vorgesehen sein. Insbesondere, wenn die Anordnung zur Erzeugung von Wasserstoff als Brennstoff für eine Brennstoffzelle genutzt wird, werden eine Reihe von Reaktoren benötigt, in denen exotherme Reaktionen ablaufen. Derartige Reaktorelemente sind beispielsweise sogenannte Hoch- und Tieftemperatur-Shiftreaktoren und Reaktoren zur selektiven Oxidation. Diese Reaktorelemente müssen während der Erzeugung und/oder Aufbereitung des Wasserstoffs gekühlt werden. Neben den genannten Reaktorelementen sind auch Reaktorelemente erforderlich, die für ihren Betrieb Wärme benötigen. Ein solches Reaktorelement ist beispielsweise ein Verdampfer. Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist es ebenfalls möglich, solche Reaktorelemente, bei denen Wärme benötigt wird, entsprechend zu heizen. In diesem Fall müßten die Heiz-/Kühleinrichtungen der jeweiligen Reaktorelemente mit einem entsprechend vorgeheizten Heiz-/Kühlmedium durchströmt werden, so daß die Wärme von dem Heiz-/Kühlmedium an das Reaktorelement abgegeben werden kann.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Kühlen oder Heizen mehrerer Reaktorelemente zum Erzeugen und/oder Aufbereiten eines Brennstoffs in einem wie vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem bereitgestellt, das durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: a) Einleiten und/oder Hindurchleiten eines Heiz-/Kühlmediums in/durch die Heiz- /Kühleinrichtungen der Reaktorelemente über jeweils eine Strömungsleitung, in der zur Erzeugung eines Volumenstroms des Heiz-/Kühlmediums eine einzige gemeinsame Fördereinrichtung vorgesehen ist; b) Regeln und Steuern des Volumenstroms des Heiz-/Kühlmediums in der jeweiligen Strömungsleitung durch Betätigung eines Stellelements, insbesondere einer Stellklappe oder Drosselklappe, die in der jeweiligen Strömungsleitung vorgesehen ist, wobei das jeweilige Stellelement in Abhängigkeit von der Temperatur betätigt wird.
Auf diese Weise kann der Volumenstrom des Heiz-/Kühlmediums, über den der Wärmeaustausch mit dem jeweiligen Reaktorelement erfolgt, je nach Bedarf entsprechend vergrößert oder verkleinert werden. Zu den Vorteilen, Wirkungen, Effekten und der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem voll inhaltlich Bezug genommen und hiermit verwiesen.
Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorteilhaft kann die Temperatur im Reaktorelement über einen Temperatursensor gemessen werden, wobei die Betätigung des Stellelements in Abhängigkeit von den über den Temperatursensor im Reaktorelement gemessenen Temperaturwerte erfolgt.
In anderer Ausgestaltung kann das Stellelement selbst temperaturabhängig arbeitend ausgebildet sein. Beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich, kann das Stellelement hierzu aus einem sich temperaturabhängig stark dehnenden Material gebildet sein. Die Betätigung des Stellelements erfolgt dann in Abhängigkeit von der am Stellelement anliegenden Temperatur. Hierbei ist insbesondere die Temperatur des Heiz- /Kühlmediums von Bedeutung. Wenn in einem zu kühlenden Reaktorelement, in dem exotherme Reaktionen ablaufen, das Heiz-/Kühlmedium beim Hindurchströmen durch die entsprechende Heiz-/Kühleinrichtung erwärmt wird, indem das Heiz-/Kühlmedium die im Reaktorelement entstehende Wärme aufnimmt, wird die Temperatur des erwärmten Heiz-/Kühlmediums vom temperaturabhängigen Stellelement detektiert. Ist das Stellelement beispielsweise auf Bimetallbasis ausgebildet, so führt beim Kühlen eine zu hohe oder eine zu niedrige detektierte Temperatur zu einer Verstellung des Stellelements, wodurch der Strömungsquerschnitt in der Strömungsleitung und damit der das Reaktorelement durchströmende Volumenstrom des Kühlmediums vergrößert beziehungsweise verkleinert wird. Umgekehrt würde beim Heizen eine zu hohe detektierte Temperatur eine Verminderung und eine zu niedrige Temperatur eine Erhöhung des Volumensstroms des Heizmediums bewirken.
Vorteilhaft wird über die Fördereinrichtung ein konstanter Volumenstrom des Heiz- /Kühlmediums erzeugt.
Das wie vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem und/oder das erfindungsgemäße Verfahren können besonders vorteilhaft zum Kühlen oder Heizen einer Anordnung zum Erzeugen und/oder Aufbereiten eines Brennstoffs für eine Brennstoffzelle, insbesondere eine Brennstoffzelle für ein Fahrzeug verwendet werden. Weiterhin kann auch die erfindungsgemäße Anordnung zum Erzeugen und/oder Aufbereiten eines Brennstoffs besonders vorteilhaft für eine Brennstoffzelle, insbesondere eine Brennstoffzelle für ein Fahrzeug verwendet werden.
Auch wenn die Automobiltechnik zur Zeit besonders gute Einsatzmöglichkeiten für Brennstoffzellen bietet, sind dennoch auch andere Einsatzmöglichkeiten gegeben. Zu nennen sind hier beispielsweise Brennstoffzellen für mobile Geräte wie Computer oder mobile Telefone bis hin zu Kraftwerksanlagen. Auch eignet sich die Brennstoffzellentechnik für die dezentrale Energieversorgung von Häusern, Industrieanlagen oder dergleichen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf besondere Brennstoffzellentypen beschränkt, so daß die Erfindung in Verbindung mit allen Brennstoffzellentypen verwendet werden kann. Derartige Brennstoffzellen sind beispielsweise alkalische Brennstoffzellen (AFC), protonenleitende Brennstoffzellen (PEMFC), phosphorsaure Brennstoffzellen (PAFC), Schmelzkarbonat-Brennstoffzellen (MCFC), Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC) oder dergleichen.
In bevorzugter Weise wird die vorliegende Erfindung jedoch in Verbindung mit Brennstoffzellen mit Polymermembranen (PEM) verwendet. Diese Brennstoffzellen haben einen hohen elektrischen Wirkungsgrad, verursachen nur minimale Emissionen, weisen ein optimales Teillastverhalten auf und sind im wesentlichen frei von mechanischem Verschleiß. PEM-Brennstoffzellen werden bevorzugt mit aus Erdgas oder Methanol reformiertem Wasserstoff betrieben. Die Kühlung beziehungsweise Heizung der einzelnen Reaktorelemente, die für diesen Reformierungsprozeß erforderlich sind, erfolgt vorteilhaft mittels der vorliegenden Erfindung.
Die Erfindung wird nun auf exemplarische Weise an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigt die einzige Figur in schematischer Ansicht eine erfindungsgemäße Anordnung zum Erzeugen und/oder Aufbereiten eines Brennstoffs für eine Brennstoffzelle.
In der Figur ist eine Anordnung 10 zum Erzeugen und/oder Aufbereiten eines Brennstoffs für eine Brennstoffzelle - hier Wasserstoff - dargestellt. Die Anordnung 10 besteht aus einer Reihe von Reaktorelementen 11, die über entsprechende Leitungen 12 miteinander verbunden sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind insgesamt vier Reaktorelemente 11 dargestellt. Je nach dem verwendeten Verfahren kann die Anzahl der erforderlichen Reaktorelemente 11 stark variieren.
In den für die Herstellung von Wasserstoff erforderlichen Reaktorelementen 11 finden zum Teil exotherme Reaktionen statt, d. h. in diesen Reaktorelementen 11 wird Wärme erzeugt. Diese Reaktorelemente 11 werden über die in der Figur dargestellte Vorrichtung 20 zum Kühlen und/oder Heizen gekühlt beziehungsweise erhitzt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird nur die Kühlung derartiger Reaktorelemente 11, in denen exotherme Reaktionen stattfinden, beschrieben. Bei der Erzeugung und/oder Aufbereitung von Wasserstoff werden aber auch Reaktorelemente verwendet, in denen beim Ablauf der Reaktionen Wärme benötigt wird. Die Bereitstellung der für diese Reaktorelemente erforderlichen Wärme kann ebenfalls durch die in Figur dargestellte Vorrichtung 20 erfolgen. Der einzige Unterschied beim Kühlen beziehungsweise Heizen des jeweiligen Reaktorelements besteht darin, daß das in der Vorrichtung 10 zum Kühlen beziehungsweise Heizen verwendete Heiz-/Kühlmedium entweder Wärme aus dem Reaktorelement aufnimmt, oder aber Wärme an das Reaktorelement abgibt. Der Aufbau der Vorrichtung 20 zum Kühlen beziehungsweise Heizen bleibt dabei grundsätzlich erhalten.
Um die einzelnen Reaktorelemente 11 auf geeignete Weise kühlen zu können, weisen diese jeweils eine nicht dargestellte Heiz-/Kühleinrichtung auf, die beispielsweise als Kühlmantel, Kühlspirale oder dergleichen ausgebildet sein kann. Diese Heiz- /Kühleinrichtungen sind über eine entsprechende Strömungsleitung 22 mit einer Fördereinrichtung 21 verbunden. Über die Fördereinrichtung 21 wird ein Volumenstrom des Heiz-/Kühlmediums erzeugt und den jeweiligen Heiz-/Kühleinrichtungen zugeführt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird als Kühlmedium Luft verwendet, die Fördereinrichtung 21 ist als entsprechendes Gebläse ausgebildet.
Zur Steuerung und Regelung des Volumenstroms des Heiz-/Kühlmediums ist für jedes Reaktorelement 11 ein als Stellklappe oder Drosselklappe ausgebildetes Stellelement 23 vorgesehen. Das Stellelement 23 ist jeweils in der Strömungsleitung 22 vorgesehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Stellelemente 23 in Strömungsrichtung des Kühlmediums, die durch entsprechende Pfeile in den Strömungsleitungen 22 dargestellt ist, nach den einzelnen Heiz-/Kühleinrichtungen der jeweiligen Reaktorelemente 11 angeordnet.
Schließlich ist für jedes Reaktorelement 11 ein Temperatursensor 24 vorgesehen, über den die im Reaktorelement 11 herrschende Temperatur gemessen wird. Zur Weiterleitung des vom Temperatursensor 24 gemessenen Signals an das Stellelement 23 ist eine entsprechende geeignete Verbindung 25 vorgesehen. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine elektrische, optische oder sonstige Verbindung handeln.
Nachfolgend wird nun die Funktionsweise des Verfahrens zum Kühlen beziehungsweise Heizen der Reaktorelemente beschrieben.
Wenn in den einzelnen Reaktorelementen 11 bei der Herstellung von Wasserstoff exotherme Reaktionen ablaufen, führen diese exothermen Reaktionen zu einer Erwärmung der Reaktorelemente 11. Deshalb müssen die Reaktorelemente 11 gekühlt werden. Die Kühlung der einzelnen Reaktorelemente 11 erfolgt im vorliegenden Fall über eine Luftkühlung. Dazu wird über die als Gebläse ausgebildete Fördereinrichtung 21 ein Luftstrom erzeugt, der über die entsprechenden Strömungsleitungen 22 zu den einzelnen Heiz-/Kühleinrichtungen der jeweiligen Reaktorelemente 11 hin geleitet und durch diese hindurch geleitet wird. Der durch die Reaktorelemente 11 hindurchgehende Luftstrom nimmt dabei die im Reaktorelement 11 herrschende Wärme auf und transportiert diese nach außen ab.
Um insbesondere ein konstruktiv einfaches und kostengünstiges Verfahren zum Kühlen der Reaktorelemente bereitzustellen, handelt es sich bei dem Gebläse 21 um ein ungeregeltes Gebläse. Das bedeutet, daß das Gebläse 21 mit einer konstanten Umdrehung läuft und somit auch nur einen konstanten Volumenstrom an Kühlluft erzeugen kann. Eine Regelung oder Steuerung des Volumenstroms an Kühlluft ist über das Gebläse 21 nicht möglich.
Die Steuerung und Regelung des Luftstroms wird über die jeweiligen Stellelemente 23 durchgeführt. Insbesondere wenn die Stellelemente 23 als Stellklappen oder Drosselklappen ausgebildet sind, kann durch deren entsprechende Stellung innerhalb der Strömungsleitung 22 der Strömungsquerschnitt innerhalb der Strömungsleitung 22 vergrößert oder verkleinert werden.
Wenn beispielsweise über die Temperatursensoren 24 ein Temperaturwert innerhalb der Reaktorelemente 11 gemessen wird, der eine zusätzliche Kühlung der Reaktorelemente 11 erforderlich macht, wird der vom Temperatursensor 24 gemessene Wert über die Verbindung 25 an das Stellelement 23 weitergeleitet. Im Falle einer erforderlichen weiteren Wärmeabfuhr aus den Reaktorelementen 11 wird dann das Stellelement 23 derart betätigt, daß der Strömungsquerschnitt in der Strömungsleitung 22 vergrößert wird. Dadurch kann mehr Kühlmedium durch die Heiz- /Kühleinrichtungen der Reaktorelemente 11 hindurchströmen, so daß auch mehr Wärme aus den Reaktorelementen 11 abgeführt wird. Wenn umgekehrt die Wärmeabfuhr in den Reaktorelementen 11 reduziert werden soll, etwa weil der vom Temperatursensor 24 gemessene Temperaturwert zu niedrig ist, wird durch die entsprechende Stellung der Stellelemente 23 der Strömungsquerschnitt in der Strömungsleitung 23 entsprechend verkleinert, so daß auch der durch die Heiz- /Kühleinrichtungen der Reaktorelemente 11 hindurchströmende Volumenstrom der Kühlluft verringert wird.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Stellelemente 23 in Strömungsrichtung der Kühlluft nach den Heiz-/Kühleinrichtungen der jeweiligen Reaktorelemente 11 angeordnet. Werden in einem solchen Fall die einzelnen Stellelemente 23 gar geschlossen, so daß der Volumenstrom der Kühlluft zu null gesetzt wird, bedeutet dies, daß sich die Kühlluft vor dem geschlossenen Stellelement 23 und damit auch in der Heiz-/Kühleinrichtung des jeweiligen Reaktorelements 11 staut. Eine Abfuhr der Wärme findet nicht statt.
In dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 20 zum Kühlen beziehungsweise Heizen derart ausgebildet, daß das Stellelement 23 über einen separaten Temperatursensor 24, der die Temperatur im Reaktorelement 11 mißt, gesteuert und geregelt wird. Es ist jedoch auch denkbar, daß das Stellelement 23 und der Temperatursensor 24 in einem einzigen Bauteil zusammengefaßt sind. In diesem Fall kann das Stellelement 23 selbst beispielsweise temperaturabhängig arbeitend, und hier insbesondere auf Bimetallbasis, ausgebildet sein. Dann erfolgt die Betätigung des Stellelements 23 direkt in Abhängigkeit von der am Stellelement 23 anliegenden Temperatur des Heiz-/Kühlmediums. Hat das Heiz-/Kühlmedium durch Aufnahme von Wärme aus dem Reaktorelement 11 eine bestimmte Temperatur erreicht, kann diese Temperatur bei dem auf Bimetallbasis ausgebildeten Stellelement 23 bewirken, daß sich dieses entweder ausdehnt oder zusammenzieht oder aber seine Stellung in der Strömungsleitung 22 verändert. Dadurch wird der Strömungsquerschnitt in der Strömungsleitung 22 entsprechend vergrößert oder verkleinert, wodurch auch der Volumenstrom des durch die Reaktorelemente 11 hindurchströmenden Heiz-/Kühlmediums vergrößert oder verkleinert wird. Eine derartige Ausgestaltung des Stellelements 23 ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Kühlung der einzelnen Reaktorelemente 11, ohne daß besondere aufwendige Regeleinrichtungen erforderlich sind.
Bezugszeichenliste
10
Anordnung zum Erzeugen/Aufbereiten eines Brennstoffs
11
Reaktorelement
12
Leitung
20
Vorrichtung zum Kühlen/Heizen des Reaktorelements
21
Fördereinrichtung
22
Strömungsleitung
23
Stellelement
24
Temperatursensor
25
Verbindung

Claims (10)

1. Brennstoffzellensystem, aufweisend eine Anordnung zum Erzeugen und/oder Aufbereiten eines Brennstoffs für eine Brennstoffzelle, insbesondere in einem Fahrzeug, mit einer Vorrichtung zum Kühlen oder Heizen mehrerer Reaktorelemente (11) dieser Anordnung (10) zum Erzeugen und/oder Aufbereiten des Brennstoffs, mit an oder in den Reaktorelementen (11) vorgesehenen Heiz-/Kühleinrichtungen, die von einem Heiz- /Kühlmedium durchströmt werden, mit einer einzigen gemeinsamen Fördereinrichtung (21) für das Heiz-/Kühlmedium, die jeweils über Strömungsleitungen (22) mit den Heiz- /Kühleinrichtungen der Reaktorelemente (11) verbunden ist, wobei jede Heiz- /Kühleinrichtung mit einer eigenen Strömungsleitung (22) verbunden ist, und mit jeweils einem Stellelement (23) in jeder dieser Strömungsleitungen (22) zur Regelung und Steuerung des Volumenstroms des Heiz-/Kühlmediums, wobei die Stellelemente (23) jeweils als temperaturabhängig arbeitende Stellelemente ausgebildet sind.
2. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (23) jeweils als Stellklappe oder Drosselklappe ausgebildet ist.
3. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der im jeweiligen Reaktorelement (11) herrschenden Temperatur ein Temperatursensor (24) vorgesehen ist.
4. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heiz-/Kühleinrichtung als Wärmetauscher in Form eines Kühlmantels und/oder einer Rohrschlange ausgebildet sind.
5. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (21) als Gebläse oder Pumpe ausgebildet ist.
6. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (21) derart ausgebildet ist, dass sie einen konstanten Volumenstrom des Heiz-/Kühlmediums erzeugt.
7. Verfahren zum Kühlen oder Heizen mehrerer Reaktorelemente zum Erzeugen und/oder Aufbereiten eines Brennstoffs in einem Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • a) Einleiten und/oder Hindurchleiten eines Heiz-/Kühlmediums in/durch die Heiz- /Kühleinrichtungen der Reaktorelemente über jeweils eine Strömungsleitung, in der zur Erzeugung eines Volumenstroms des Heiz-/Kühlmediums eine einzige gemeinsame Fördereinrichtung vorgesehen ist;
  • b) Regeln und Steuern des Volumenstroms des Heiz-/Kühlmediums in der jeweiligen Strömungsleitung durch Betätigung eines Stellelements,
    insbesondere einer Stellklappe oder Drosselklappe, die in der jeweiligen Strömungsleitung vorgesehen ist, wobei das jeweilige Stellelement in Abhängigkeit von der Temperatur betätigt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur im jeweiligen Reaktorelement über einen Temperatursensor gemessen und zur Betätigung des jeweiligen Stellelements herangezogen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung des jeweiligen Stellelements in Abhängigkeit von der am Stellelement anliegenden Temperatur des Heiz-/Kühlmediums erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass über die Fördereinrichtung ein konstanter Volumenstrom des Heiz-/Kühlmediums erzeugt wird.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004054334A1 (de) * 2004-11-10 2006-05-24 Man Dwe Gmbh Mikrostrukturreaktor
DE102007054246A1 (de) * 2007-11-14 2009-05-20 Daimler Ag Brennstoffzellenantrieb für ein Kraftfahrzeug

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2374948A (en) * 2001-04-27 2002-10-30 Ashe Morris Ltd Reaction system with variable heat transfer surface area
GB2374947A (en) * 2001-04-27 2002-10-30 Ashe Morris Ltd Reaction system with adjustable heat transfer surface area
GB0121071D0 (en) * 2001-08-31 2001-10-24 Ashe Morris Ltd Multi-port flow control valves
FR2917856B1 (fr) * 2007-06-19 2010-07-30 Peugeot Citroen Automobiles Sa Precede et dispositif de regulation de la ligne d'alimentation d'une source d'energie, notamment de la ligne d'admission d'air d'une pile a combustion
ATE510315T1 (de) * 2007-06-19 2011-06-15 Peugeot Citroen Automobiles Sa Verfahren zur steuerung der temperatur einer kathodenzufuhrleitung einer brennstoffzelle

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1673467A1 (de) * 1966-12-02 1972-02-24 Churchill Instr Co Ltd Vorrichtung zur Steuerung von Temperaturen
DE3102791A1 (de) * 1981-01-28 1982-08-26 Waste-Heizungen GmbH, 3012 Langenhagen Verfahren zur regelung des waermehaushaltes eines waermeverbrauchers oder waermeerzeugers und anlage zur durchfuehrung des verfahrens
DE3528673C2 (de) * 1984-08-10 1987-10-15 Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama, Kanagawa, Jp
US5180561A (en) * 1989-11-27 1993-01-19 Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. Plate type reformer assembly
DE19639150C2 (de) * 1996-09-24 1998-07-02 Daimler Benz Ag Zentrale Heizvorrichtung für ein Gaserzeugungssystem
DE19825286A1 (de) * 1997-06-06 1998-12-10 Toyota Motor Co Ltd Brennstoffzellensystem und Verfahren zur Regulierung der Temperatur in dem Brennstoffzellensystem
EP0649570B1 (de) * 1992-07-17 1999-02-24 CHEIKY, Michael C. Luftführungssysteme für metall-luft-batterie

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1673467A1 (de) * 1966-12-02 1972-02-24 Churchill Instr Co Ltd Vorrichtung zur Steuerung von Temperaturen
DE3102791A1 (de) * 1981-01-28 1982-08-26 Waste-Heizungen GmbH, 3012 Langenhagen Verfahren zur regelung des waermehaushaltes eines waermeverbrauchers oder waermeerzeugers und anlage zur durchfuehrung des verfahrens
DE3528673C2 (de) * 1984-08-10 1987-10-15 Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama, Kanagawa, Jp
US5180561A (en) * 1989-11-27 1993-01-19 Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. Plate type reformer assembly
EP0649570B1 (de) * 1992-07-17 1999-02-24 CHEIKY, Michael C. Luftführungssysteme für metall-luft-batterie
DE19639150C2 (de) * 1996-09-24 1998-07-02 Daimler Benz Ag Zentrale Heizvorrichtung für ein Gaserzeugungssystem
DE19825286A1 (de) * 1997-06-06 1998-12-10 Toyota Motor Co Ltd Brennstoffzellensystem und Verfahren zur Regulierung der Temperatur in dem Brennstoffzellensystem

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004054334A1 (de) * 2004-11-10 2006-05-24 Man Dwe Gmbh Mikrostrukturreaktor
DE102004054334B4 (de) * 2004-11-10 2007-06-21 Man Dwe Gmbh Mikrostrukturreaktor
DE102007054246A1 (de) * 2007-11-14 2009-05-20 Daimler Ag Brennstoffzellenantrieb für ein Kraftfahrzeug

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