DE19931064C2 - Arrangement and method for producing and / or processing a fuel, in particular a fuel for a fuel cell, and their use - Google Patents
Arrangement and method for producing and / or processing a fuel, in particular a fuel for a fuel cell, and their useInfo
- Publication number
- DE19931064C2 DE19931064C2 DE19931064A DE19931064A DE19931064C2 DE 19931064 C2 DE19931064 C2 DE 19931064C2 DE 19931064 A DE19931064 A DE 19931064A DE 19931064 A DE19931064 A DE 19931064A DE 19931064 C2 DE19931064 C2 DE 19931064C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- heating
- reactor
- fuel
- heat
- cooling
- 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
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
- H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
Es wird eine Anordnung (10) zum Erzeugen und/oder Aufbereiten eines Brennstoffs, insbesondere von Wasserstoff, für eine Brennstoffzelle zum Betreiben eines Fahrzeugs beschrieben, die einen als Wärmesenke fungierenden Verdampfer (11) und zwei als Wärmequelle fungierende Reaktorelemente in Form eines Shift-Reaktors (13) und eines Reaktors zur selektiven Oxidation (14) aufweist. Die einzelnen Reaktorelemente (11; 13, 14) sind über eine Leitung (15) miteinander verbunden. Um auf einfache und kostengünstige Weise eine Kühlung beziehungsweise Erwärmung der einzelnen Reaktorelemente (11; 13, 14) vornehmen zu können, ist erfindungsgemäß eine Heiz-/Kühlvorrichtung (16) vorgesehen, die eine Heiz-/Kühleinrichtung für den Verdampfer (11) und wenigstens eine Heiz-/Kühleinrichtung für den Shift-Reaktor (13) und den Reaktor zur selektiven Oxidation (14) aufweist. Die einzelnen Heiz-/Kühleinrichtungen sind zum Wärmetransport über eine Strömungsleitung (17) in einem geschlossenen Kreislauf miteinander verbunden. Durch die Strömungsleitung (17) strömt als Heiz-/Kühlmedium ein geeignetes Öl. Über die erfindungsgemäße Anordnung (10) wird die in den Reaktorelementen (13, 14) erzeugte Wärme über die entsprechenden Heiz-/Kühleinrichtungen aufgenommen und über die Strömungsleitung (17) zum Verdampfer (11) transportiert und dort über die entsprechende Heiz-/Kühleinrichtung an diesen abgegeben.An arrangement (10) for producing and / or processing a fuel, in particular hydrogen, for a fuel cell for operating a vehicle is described, which has an evaporator (11) which functions as a heat sink and two reactor elements which act as a heat source in the form of a shift reactor (13) and a reactor for selective oxidation (14). The individual reactor elements (11; 13, 14) are connected to one another via a line (15). In order to be able to carry out cooling or heating of the individual reactor elements (11; 13, 14) in a simple and inexpensive manner, a heating / cooling device (16) is provided according to the invention, which has a heating / cooling device for the evaporator (11) and at least has a heating / cooling device for the shift reactor (13) and the reactor for selective oxidation (14). The individual heating / cooling devices are connected to one another in a closed circuit for heat transport via a flow line (17). A suitable oil flows through the flow line (17) as the heating / cooling medium. Via the arrangement (10) according to the invention, the heat generated in the reactor elements (13, 14) is absorbed via the corresponding heating / cooling devices and transported via the flow line (17) to the evaporator (11) and there via the corresponding heating / cooling device submitted this.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erzeugen und/oder Aufbereiten eines Brennstoffs, insbesondere eines Brennstoffs für eine Brennstoffzelle, mit wenigstens einem als Wärmesenke fungierenden Reaktorelement und wenigstens einem als Wärmequelle fungierenden Reaktorelement, wobei die Reaktorelemente nacheinander von dem aufzubereitenden Brennstoff durchströmbar sind. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen und/oder Aufbereiten eines solchen Brennstoffs.The present invention relates to an arrangement for generating and / or processing a fuel, in particular a fuel for a fuel cell, with at least one reactor element functioning as a heat sink and at least one a reactor element functioning as a heat source, the reactor elements can be successively flowed through by the fuel to be processed. Farther The invention relates to a method for producing and / or processing such Fuel.
Brennstoffzellen sind bereits seit langem bekannt und haben insbesondere im Bereich der Automobilindustrie in den letzten Jahren erheblich an Bedeutung gewonnen.Fuel cells have been known for a long time and have particularly in the field the automotive industry has become significantly more important in recent years.
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 ein Wirkprinzip zu Grunde, bei dem 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. Similar to battery systems, fuel cells generate electrical energy chemical way, the individual reactants being fed continuously and the reaction product is continuously removed. Here lies the Fuel cells are based on an active principle in which there are electrically neutral molecules or connect atoms and exchange electrons. This The process is called the redox process. With the fuel cell, the Oxidation and reduction processes spatially separated. The one with the reduction emitted electrons can be conducted as current through a consumer, for example the electric motor of an automobile.
Als gasförmige Reaktionspartner für die Brennstoffzelle werden beispielsweise Wasserstoff als Brennstoff und Sauerstoff als Oxidationsmittel verwendet. Der Sauerstoff kann einfach über die angesaugte Umgebungsluft bereitgestellt werden, wohingegen der Wasserstoff in der Regel in einem chemischen Prozeß hergestellt werden muß. Dies wird beispielsweise erreicht, in dem in Erdgas oder Methanol befindliche Kohlenwasserstoffe durch Reformierung oder dergleichen in ein wasserstoffreiches Gas umgewandelt werden. Weiterhin ist es auch denkbar, Wasserstoff durch das Verfahren der sogenannten partiellen Oxidation (POX) herzustellen.As gaseous reactants for the fuel cell, for example Hydrogen is used as fuel and oxygen as oxidant. The Oxygen can easily be provided by the ambient air drawn in, whereas the hydrogen is usually produced in a chemical process must become. This is achieved, for example, in natural gas or methanol located hydrocarbons by reforming or the like in one hydrogen-rich gas can be converted. Furthermore, it is also conceivable Hydrogen by the process of so-called partial oxidation (POX) manufacture.
In allen Fällen weist die erforderliche Anordnung zum Erzeugen und/oder Aufbereiten des Brennstoffs eine Reihe verschiedener Reaktorelemente auf, die über entsprechende Leitungen miteinander verbunden sind, so daß der Brennstoff während seiner Erzeugung beziehungsweise Aufbereitung die einzelnen Reaktorelemente durchströmen kann.In all cases, the required arrangement for generating and / or processing has of the fuel on a number of different reactor elements that over corresponding lines are connected to each other so that the fuel during the individual reactor elements during its production or preparation can flow through.
In einigen der Reaktorelemente finden dabei exotherme Reaktionen statt, d. h. es wird Wärme frei. In anderen Reaktorelementen wird hingegen Wärme benötigt. Bisher ist es üblich, daß jedes einzelne Reaktorelement über eine geeignete Heiz- /Kühleinrichtung verfügt. Diese Heiz-/Kühleinrichtung erzeugt die in dem Reaktorelement erforderliche Temperatur. Für Reaktorelemente mit exothermen Reaktionen bedeutet dies, daß die in den Reaktorelementen erzeugte Wärme über die Heiz-/Kühleinrichtungen abgeführt wird. In denjenigen Reaktorelementen, in denen Wärme benötigt wird, wird diese Wärme über die Heiz-/Kühleinrichtungen bereitgestellt. Solche Lösungen sind beispielsweise aus der WO 93/19005 A1 oder EP 0 743 064 A1 bekannt.Exothermic reactions take place in some of the reactor elements, i. H. it will Heat free. In contrast, heat is required in other reactor elements. So far it is common for each individual reactor element to have a suitable heating / Cooling device. This heating / cooling device produces the in the Reactor element required temperature. For reactor elements with exothermic Reactions this means that the heat generated in the reactor elements over the Heating / cooling devices is discharged. In those reactor elements in which Heat is needed, this heat is transferred through the heating / cooling devices provided. Such solutions are, for example, from WO 93/19005 A1 or EP 0 743 064 A1 known.
Aus der nachveröffentlichten DE 198 32 389 A1 ist weiterhin eine Lösung beschrieben, bei der der Brennstoff für eine Brennstoffzelle, der in einer Gaserzeugungsanlage hergestellt wurde, gereinigt wird. Die Reinigung erfolgt dabei in zwei Schritten mittels selektiver Oxidation von Kohlenmonoxid. Die bei der selektiven Oxidation entstehende Wärme muss abgeführt werden. Dies erfolgt gemäß der bekannten Lösung beispielsweise mittels eines Wärmeträgeröls, dass als Kühlmedium eingesetzt wird. Die mit dem Wärmeträgeröl abgeführte Wärme wird jedoch nicht weiter verwertet. In der DE 196 39 150 C2 ist schließlich eine zentrale Heizvorrichtung für ein Gaserzeugungssystem beschrieben. Zweck der in dieser Druckschrift offenbarten Lösung ist es, eine optimale Verbrennung des zur Beheizung vorgesehenen Brenngases sicherzustellen.A solution is also described in the subsequently published DE 198 32 389 A1 which is the fuel for a fuel cell that is used in a gas generating plant was manufactured, cleaned. The cleaning is done in two steps using selective oxidation of carbon monoxide. The resulting from selective oxidation Heat has to be dissipated. This is done according to the known solution for example by means of a heat transfer oil that is used as the cooling medium. However, the heat dissipated with the heat transfer oil is no longer used. In DE 196 39 150 C2 is finally a central heating device for a Gas generation system described. Purpose of those disclosed in this document The solution is to optimally burn the heating Ensure fuel gas.
Die bisher durchgeführte Heizung beziehungsweise Kühlung der einzelnen Reaktorelemente hat jedoch eine Reihe von Nachteilen. So muß jedes Reaktorelement einzeln und unabhängig von den anderen Reaktorelementen gekühlt beziehungsweise geheizt werden, was konstruktiv aufwendig und relativ kostenintensiv ist. Weiterhin wird für diese Art der Heizung beziehungsweise Kühlung eine große Menge an Energie benötigt. Schließlich kann die in den Reaktorelementen mit exothermen Reaktionen erzeugte Wärme nicht genutzt werden, wodurch sie für den Gesamtprozeß verloren geht.The previously performed heating or cooling of the individual However, reactor elements have a number of disadvantages. So everyone has to Cooled reactor element individually and independently of the other reactor elements or are heated, which is structurally complex and relatively expensive is. Furthermore, this type of heating or cooling becomes a large one Amount of energy needed. Finally, the in the reactor elements Exothermic reactions generated heat are not used, making them for the The entire process is lost.
Ausgehend vom genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Anordnung zum Erzeugen und/oder Aufbereiten eines Brennstoffs der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die beschriebenen Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll eine Anordnung bereitgestellt werden, bei der auf konstruktiv einfache und kostengünstige Weise einzelne Reaktorelemente gekühlt beziehungsweise geheizt werden können. Weiterhin soll ein entsprechend verbessertes Verfahren bereitgestellt werden.The present invention is based on the cited prior art The task is based on an arrangement for generating and / or processing a Develop fuel of the type mentioned in such a way that the described Disadvantages are avoided. In particular, an arrangement is to be provided with the individual reactor elements in a structurally simple and cost-effective manner can be cooled or heated. Furthermore, a corresponding improved method are provided.
Die Aufgabe wird gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung durch eine Weiterbildung der eingangs beschriebenen Anordnung zum Erzeugen und/oder Aufbereiten eines Brennstoffs, insbesondere eines Brennstoffs für eine Brennstoffzelle gelöst, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Heiz-/Kühlvorrichtung vorgesehen ist, daß die Heiz-/Kühlvorrichtung wenigstens eine Heiz-/Kühleinrichtung für das wenigstens eine als Wärmesenke fungierende Reaktorelement und wenigstens eine Heiz-/Kühleinrichtung für das wenigstens eine als Wärmequelle fungierende Reaktorelement aufweist und daß die Heiz-/Kühleinrichtungen zum Wärmetransport über eine Strömungsleitung für ein Heiz-/ Kühlmedium miteinander verbunden sind.According to the first aspect of the invention, the object is achieved by further training the arrangement described above for generating and / or processing a Fuel, in particular a fuel for a fuel cell solved, the according to the invention is characterized in that a heating / cooling device it is provided that the heating / cooling device has at least one heating / cooling device for the at least one reactor element functioning as a heat sink and at least a heating / cooling device for the at least one functioning as a heat source Has reactor element and that the heating / cooling devices for heat transfer are connected to one another via a flow line for a heating / cooling medium.
Auf diese Weise können die einzelnen Reaktorelemente je nach Bedarf entweder geheizt oder gekühlt werden, ohne daß, wie bisher notwendig, jedes einzelne Reaktorelement über eine eigene separate Heiz-/Kühlvorrichtung verfügen muß. Dabei basiert die Erfindung unter anderem auf der Grundidee, daß die einzelnen Heiz- /Kühleinrichtungen der jeweiligen Reaktorelemente über eine Strömungsleitung derart miteinander verbunden sind, daß ein Wärmetransport zwischen den einzelnen Heiz- /Kühleinrichtungen und damit den einzelnen Reaktorelementen entsteht.In this way, the individual reactor elements can either as required be heated or cooled without, as was previously necessary, every single one Reactor element must have its own separate heating / cooling device. there The invention is based, among other things, on the basic idea that the individual heating / Cooling devices of the respective reactor elements via a flow line are interconnected so that heat can be transported between the individual heating / Cooling devices and thus the individual reactor elements.
Weist die Anordnung zum Erzeugen und/oder Aufbereiten eines Brennstoffs beispielsweise einen oder mehrere als Wärmequelle fungierende Reaktorelemente auf, laufen in diesen Reaktorelementen exotherme Reaktionen ab, was bedeutet, daß dort Wärme frei wird. Diese Wärme wird an die jeweiligen Heiz-/Kühleinrichtungen abgegeben.Instructs the arrangement for generating and / or processing a fuel for example one or more reactor elements functioning as a heat source on, exothermic reactions take place in these reactor elements, which means that heat is released there. This heat is transferred to the respective heating / cooling devices issued.
Weist die Anordnung weiterhin wenigstens ein als Wärmesenke fungierendes Reaktorelement auf, was bedeutet, daß dieses Reaktorelement für die stattfindenden Reaktionen Wärme benötigt, kann die von den als Wärmequelle fungierenden Reaktorelementen abgegebene Wärme zur Erwärmung des als Wärmesenke fungierenden Reaktorelements herangezogen werden. Dazu wird die Wärme von der Heiz-/Kühleinrichtung für das wenigstens eine als Wärmequelle fungierende Reaktorelement zu der Heiz-/Kühleinrichtung für das wenigstens eine als Wärmesenke fungierende Reaktorelement transportiert und an dieses abgegeben. Somit geht die erzeugte Wärmeenergie nicht verloren. Durch die erfindungsgemäße Anordnung kann die Wärme in solchen Reaktorelementen mit exothermen Reaktionen aufgenommen und zu solchen Reaktorelementen übertragen werden, bei denen ein Wärmebedarf besteht.The arrangement also has at least one that functions as a heat sink Reactor element on, which means that this reactor element is taking place for the Reactions may require heat from those that act as a heat source Reactor elements emitted heat to heat the as a heat sink acting reactor element can be used. The heat from the Heating / cooling device for the at least one functioning as a heat source Reactor element to the heating / cooling device for the at least one as a heat sink acting reactor element transported and delivered to this. So that goes generated thermal energy is not lost. The arrangement according to the invention can the heat in such reactor elements is absorbed with exothermic reactions and transferred to those reactor elements that require heat consists.
Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Preferred embodiments of the arrangement according to the invention result from the subclaims.
Vorteilhaft können die Heiz-/Kühleinrichtungen über die Strömungsleitung als geschlossener Kreislauf miteinander verbunden sein. Hierdurch kann eine konstruktiv besonders einfach ausgebildete Heiz-/Kühlvorrichtung bereitgestellt werden, mit der die erforderlichen Wärmehaushalte in den einzelnen Reaktorelementen auf einfache Weise gesteuert werden können. The heating / cooling devices can advantageously be used via the flow line closed circuit to be connected. This can be a constructive particularly simple trained heating / cooling device are provided with which the required heat balance in the individual reactor elements on simple Way can be controlled.
In weiterer Ausgestaltung kann zur Durchströmung der Heiz-/Kühleinrichtungen und der Strömungsleitung ein Heiz-/Kühlmedium vorgesehen sein. Über ein solches Heiz- /Kühlmedium läßt sich die Wärmeaufnahme beziehungsweise Wärmeabgabe genau definiert einstellen. Ein vorteilhaftes Heiz-/Kühlmedium ist beispielsweise ein Öl, und hier insbesondere ein hoch wärmebeständiges Öl. Derartige Öle sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung von Öl als Heiz-/Kühlmedium beschränkt. So sind beispielsweise auch andere Heiz- /Kühlmedien in flüssiger oder gasförmiger Form denkbar und möglich. Wichtig ist lediglich, daß das verwendete Heiz-/Kühlmedium geeignet ist, die in einzelnen Reaktorelementen erzeugte Wärme aufzunehmen und in anderen Reaktorelementen auf einfache Weise wieder abzugeben.In a further embodiment, the flow through the heating / cooling devices and a heating / cooling medium can be provided in the flow line. Such a heating / Cooling medium, the heat absorption or heat emission can be exactly set defined. An advantageous heating / cooling medium is, for example, an oil, and here in particular a highly heat-resistant oil. Such oils are already from the State of the art known. However, the invention is not based on the use of oil limited as heating / cooling medium. For example, other heating / Cooling media in liquid or gaseous form conceivable and possible. Important is only that the heating / cooling medium used is suitable, the individual Reactor elements absorb heat generated and in other reactor elements return in a simple way.
In weiterer Ausgestaltung kann in der Strömungsleitung wenigstens eine Pumpe vorgesehen sein. Über eine solche Pumpe läßt sich die Strömungsgeschwindigkeit und der Durchsatz des Heiz-/Kühlmediums in der Strömungsleitung und den Heiz- /Kühleinrichtungen einstellen. Über die Strömungsgeschwindigkeit des Heiz- /Kühlmediums wird unter anderem die Aufnahmerate beziehungsweise Abgaberate der Wärme im Heiz-/Kühlmedium geregelt.In a further embodiment, at least one pump can be in the flow line be provided. The flow rate can be controlled by such a pump and the throughput of the heating / cooling medium in the flow line and the heating / Set cooling devices. About the flow rate of the heating / Cooling medium is among other things the uptake rate or delivery rate of Heat regulated in the heating / cooling medium.
Vorzugsweise ist die Strömungsrichtung in der Heiz-/Kühlvorrichtung von der wenigstens einen Heiz-/Kühleinrichtung für das als Wärmequelle fungierende wenigstens eine Reaktorelement zur wenigstens einen Heiz-/Kühleinrichtung für das als Wärmesenke fungierende wenigstens eine Reaktorelement eingestellt. Auf diese Weise kann die Wärmeenergie von dem wenigstens einen als Wärmequelle fungierenden Reaktorelement zu dem wenigstens einen als Wärmesenke fungierenden Reaktorelement transportiert werden. Wird beispielsweise ein Heiz- /Kühlmedium verwendet, wärmt sich dieses beim Durchlauf des wenigstens einen als Wärmequelle fungierenden Reaktorelements auf und nimmt dabei die Wärme mit. Dadurch kühlt sich das als Wärmequelle fungierende Reaktorelement ab. Die aufgenommene Wärme wird zu dem wenigstens einen als Wärmesenke fungierenden Reaktorelement transportiert. Dort wird die Wärme abgegeben, wodurch sich das Heiz-/Kühlmedium abkühlt. Das nunmehr wiederum abgekühlte Heiz-/Kühlmedium wird über die Strömungsleitung erneut zu den als Wärmequelle fungierenden Reaktorelementen transportiert, wo es erneut Wärme aufnehmen kann. Da die Anzahl und Verbindung der einzelnen Reaktorelemente untereinander je nach Bedarf und Anwendungsfall unterschiedlich sein kann, ist selbstverständlich auch eine andere Einstellung der Strömungsrichtung denkbar.The direction of flow in the heating / cooling device is preferably from at least one heating / cooling device for that functioning as a heat source at least one reactor element for at least one heating / cooling device for the at least one reactor element functioning as a heat sink is set. To this Way, the thermal energy from the at least one can be used as a heat source acting reactor element to the at least one as a heat sink acting reactor element are transported. For example, if a heating / Cooling medium used, this warms up as the at least one passes through Heat source acting reactor element and takes the heat with it. As a result, the reactor element functioning as a heat source cools down. The absorbed heat becomes the at least one that acts as a heat sink Transported reactor element. There the heat is given off, which means that The heating / cooling medium cools down. The now cooled heating / cooling medium becomes the heat source again via the flow line Reactor elements transported where it can absorb heat again. Because the number and connection of the individual reactor elements to one another as required and Use case may be different, of course, is another Setting the flow direction is conceivable.
Vorteilhaft kann die wenigstens eine Heiz-/Kühleinrichtung als Wärmetauscher in Form einer Kühlschlange und/oder eines Kühlmantels ausgebildet sein. Je nach Bedarf und Anwendungsfall und insbesondere je nach der Menge der aufzunehmenden beziehungsweise abzugebenden Wärme kann die Heiz-/Kühleinrichtung beliebig ausgebildet sein. Soll eine große Menge an Wärme aufgenommen werden, ist es sinnvoll, wenn die Heiz-/Kühleinrichtung im Reaktorelement eine große Oberfläche aufweist. Die Anordnung der Heiz-/Kühleinrichtung im Oberflächenbereich der Reaktorelemente oder innerhalb der Reaktorelemente kann je nach Bedarf beliebig erfolgen. Die Erfindung ist nicht auf besondere Ausgestaltungsformen der Heiz- /Kühleinrichtungen beschränkt.The at least one heating / cooling device can advantageously be in the form of a heat exchanger a cooling coil and / or a cooling jacket. Depending on your needs and Use case and especially depending on the amount of to be included the heating / cooling device can be any be trained. If a large amount of heat is to be absorbed, it is useful if the heating / cooling device in the reactor element has a large surface having. The arrangement of the heating / cooling device in the surface area of the Reactor elements or within the reactor elements can be as required respectively. The invention is not limited to special forms of heating / Cooling devices limited.
In weiterer Ausgestaltung kann das wenigstens eine als Wärmesenke fungierende Reaktorelement als Verdampfer ausgebildet sein. Ein solcher Verdampfer ist beispielsweise erforderlich, wenn Wasserstoff aus Methanol oder Erdgas reformiert werden soll.In a further embodiment, the at least one that acts as a heat sink Reactor element can be designed as an evaporator. Such an evaporator is For example, required when reforming hydrogen from methanol or natural gas shall be.
In weiterer Ausgestaltung kann das wenigstens eine als Wärmequelle fungierende Reaktorelement als Shift-Reaktor und/oder als Reaktor für eine selektive Oxidation ausgebildet sein. Diese beiden Reaktorelemente sind erforderlich, wenn der Wasserstoff durch das Verfahren der partiellen Oxidation hergestellt wird. Hierbei wird das Gas durch eine homogene Wassergasreaktion (CO + H2O → CO2 + H2) in dem Shift-Reaktor gereinigt und in der nachfolgenden Stufe - der selektiven Oxidation - feingereinigt.In a further embodiment, the at least one reactor element functioning as a heat source can be designed as a shift reactor and / or as a reactor for selective oxidation. These two reactor elements are required if the hydrogen is produced by the partial oxidation process. The gas is cleaned by a homogeneous water gas reaction (CO + H 2 O → CO 2 + H 2 ) in the shift reactor and finely cleaned in the subsequent stage - the selective oxidation.
Vorzugsweise kann zwischen dem einen als Wärmesenke fungierenden Reaktorelement und dem wenigstens einen als Wärmequelle fungierenden Reaktorelement ein Reformer vorgesehen sein.Can preferably act as a heat sink between the one Reactor element and the at least one acting as a heat source A reformer can be provided in the reactor element.
In weiterer Ausgestaltung kann die Strömungsrichtung des Brennstoffs von dem wenigstens einen als Wärmesenke fungierenden Reaktorelement zu dem wenigstens einen als Wärmequelle fungierenden Reaktorelement hin eingestellt sein. In einem solchen Fall ist die Strömungsrichtung des Brennstoffs entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Wärmetransports über die Heiz-/Kühlvorrichtung eingestellt. Je nach Art und Anzahl der verwendeten Reaktorelemente kann auch eine andere Strömungsrichtung eingestellt sein.In a further embodiment, the direction of flow of the fuel from the at least one reactor element acting as a heat sink to the at least one a reactor element functioning as a heat source can be set. In one in such a case, the direction of flow of the fuel is opposite to Flow direction of the heat transport set via the heating / cooling device. ever depending on the type and number of reactor elements used, another one can be used Flow direction must be set.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Erzeugen und/oder Aufbereiten eines Brennstoffs, insbesondere eines Brennstoffs für eine Brennstoffzelle, insbesondere unter Verwendung einer wie vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnung bereitgestellt, wobei der Brennstoff wenigstens ein als Wärmesenke fungierendes und wenigstens ein als Wärmequelle fungierendes Reaktorelement nacheinander durchströmt. Das Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß über eine Heiz-/Kühlvorrichtung in den Reaktorelementen jeweils eine geeignete Prozeßtemperatur eingestellt wird, indem die in dem wenigstens einen als Wärmequelle fungierenden Reaktorelement erzeugte Wärme über eine Heiz-/Kühleinrichtung aufgenommen und über eine Strömungsleitung zu einer Heiz-/Kühleinrichtung für das als Wärmesenke fungierende Reaktorelement transportiert und dort an das Reaktorelement abgegeben wird.According to the second aspect of the present invention, a method for Generation and / or processing of a fuel, in particular a fuel for a fuel cell, particularly using one as above described inventive arrangement provided, the fuel at least one that acts as a heat sink and at least one that acts as a heat source flowing through the reactor element successively. The procedure is according to the invention, characterized in that a heating / cooling device in a suitable process temperature is set for each of the reactor elements, by the in the at least one reactor element functioning as a heat source generated heat absorbed via a heating / cooling device and via a Flow line to a heating / cooling device for what acts as a heat sink Reactor element transported and there is delivered to the reactor element.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird erreicht, daß die einzelnen Reaktorelemente nicht mehr aufwendig gekühlt werden müssen und auch keine Wärme mehr verloren geht. Vielmehr wird die Wärme von den als Wärmequelle fungierenden Reaktorelementen auf einfache Weise zu solchen Reaktorelementen transportiert, bei denen ein Wärmebedarf besteht. Zu den Vorteilen, Effekten, Wirkungen und der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die vorstehenden Ausführungen zur erfindungsgemäßen Anordnung voll inhaltlich Bezug genommen und hiermit verwiesen.The inventive method ensures that the individual Reactor elements no longer need to be cooled, and none at all Heat is lost more. Rather, the heat is used as the heat source acting reactor elements to such reactor elements in a simple manner transported where there is a need for heat. The advantages, effects, Effects and the functioning of the method according to the invention is based on the the above statements on the arrangement according to the invention in full terms taken and hereby referred.
Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiments of the method result from the Dependent claims.
Vorzugsweise können die Heiz-/Kühleinrichtungen und die Strömungsleitung von einem Heiz-/Kühlmedium durchströmt werden. Preferably, the heating / cooling devices and the flow line from flow through a heating / cooling medium.
In weiterer Ausgestaltung können die Heiz-/Kühleinrichtungen und die Strömungsleitung als geschlossener Kreislauf ausgebildet sein und von einem Heiz- /Kühlmedium durchströmt werden.In a further embodiment, the heating / cooling devices and Flow line be designed as a closed circuit and by a heating / Coolant to be flowed through.
Vorteilhaft kann die Strömungsgeschwindigkeit des Heiz-/Kühlmediums in den Heiz- /Kühleinrichtungen und der Strömungsleitung über wenigstens eine Pumpe geregelt werden.The flow rate of the heating / cooling medium in the heating / Cooling devices and the flow line regulated by at least one pump become.
Vorzugsweise - jedoch nicht ausschließlich - kann die Strömungsrichtung des Brennstoffs entgegengesetzt zur Richtung des Wärmetransports zwischen den Heiz- /Kühleinrichtungen eingestellt werden.Preferably - but not exclusively - the direction of flow of the Fuel opposite to the direction of heat transfer between the heating / Cooling devices can be set.
Die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Anordnung sowie das erfindungsgemäße Verfahren können besonders vorteilhaft zum Herstellen und/oder Aufbereiten eines Brennstoffs für eine Brennstoffzelle zum Betreiben eines Fahrzeugs verwendet werden.The inventive arrangement described above and the Methods according to the invention can be particularly advantageous for producing and / or Preparing a fuel for a fuel cell for operating a vehicle be used.
Insbesondere bei Verwendung für ein Fahrzeug besteht die Anordnung zum Erzeugen und/oder Aufbereiten des Brennstoffs oftmals aus einem Verdampfer (z. B. für Methanol), einem Reformer, einem Shift-Reaktor und einem Reaktor zur selektiven Oxidation. In diesem Fall befinden sich häufig drei dieser vier Reaktoren (alle bis auf den Reformer) auf fast gleichem Temperaturniveau. In zwei dieser Reaktoren, nämlich in dem Shift-Reaktor und der selektiven Oxidation läuft eine exotherme Reaktion ab, d. h. es wird Wärme frei. In dem Verdampfer wird Wärme benötigt. Die benötigte Wärme wird über die in den beiden anderen Reaktoren gewonnene Wärme bereitgestellt.In particular when used for a vehicle, there is an arrangement for generating and / or processing the fuel often from an evaporator (e.g. for Methanol), a reformer, a shift reactor and a selective reactor Oxidation. In this case, three of these four reactors are often located (all but the reformer) at almost the same temperature level. In two of these reactors, namely an exothermic reaction takes place in the shift reactor and the selective oxidation, d. H. it releases heat. Heat is required in the evaporator. The needed Heat is generated by the heat generated in the other two reactors provided.
Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet für die Anordnung und das Verfahren ist beispielsweise das Gebiet der Fahrzeugantriebe. Dieses bietet zur Zeit große Einsatzmöglichkeiten für Brennstoffzellen; es sind aber auch andere Einsatzmöglichkeiten denkbar. 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. A preferred field of application for the arrangement and the method is for example the field of vehicle drives. This currently offers great Possible uses for fuel cells; but there are also others Possible applications. Examples include fuel cells for mobile devices such as computers or mobile phones up to power plants. Also fuel cell technology is suitable for the decentralized energy supply of Houses, industrial plants or the like.
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.The present invention is not limited to particular types of fuel cells, so that the invention can be used in connection with all types of fuel cells can. Such fuel cells are, for example, alkaline fuel cells (AFC), proton-conducting fuel cells (PEMFC), phosphoric acid fuel cells (PAFC), Molten carbonate fuel cells (MCFC), solid oxide fuel cells (SOFC) or like.
Die erfindungsgemäße Anordnung zum Erzeugen und/oder Aufbereiten eines Brennstoffs kann beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich, zur Erzeugung von Wasserstoff aus Methanol, Methan, Benzin, Erdgas, Kohlegas, Biogas oder dergleichen verwendet werden.The arrangement according to the invention for generating and / or processing a For example, but not exclusively, fuel can be used to generate Hydrogen from methanol, methane, gasoline, natural gas, coal gas, biogas or the like can be used.
Die Erfindung wird nun auf exemplarische Weise an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:The invention will now be described by way of example using exemplary embodiments explained in more detail with reference to the accompanying drawing. It shows:
Fig. 1 in schematischer Ansicht eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zum Erzeugen und/oder Aufbereiten eines Brennstoffs, insbesondere eines Brennstoffs für eine Brennstoffzelle; und Fig. 1 shows a schematic view of a first embodiment of the inventive arrangement for generating and / or processing a fuel, particularly a fuel for a fuel cell; and
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zum Erzeugen und/oder Aufbereiten eines Brennstoffs. Fig. 2 shows a further embodiment of the arrangement according to the invention for producing and / or processing a fuel.
In Fig. 1 ist eine Anordnung 10 zum Erzeugen und/oder Aufbereiten eines Brennstoffs, insbesondere eines Brennstoffs für eine Brennstoffzelle dargestellt. Bei dem zu erzeugenden beziehungsweise aufzubereitenden Brennstoff handelt es sich im vorliegenden Fall um Wasserstoff.In Fig. 1 illustrates an arrangement 10 for generating and / or processing a fuel, particularly a fuel for a fuel cell. The fuel to be produced or processed is hydrogen in the present case.
Der Wasserstoff wird aus einem kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoff in der aus einer Reihe von Reaktorelementen bestehenden Anlage 10 erzeugt, die über eine Leitung 15 miteinander verbunden sind. Bei diesen Reaktorelementen handelt es sich in der Reihenfolge der durch die Pfeile in der Leitung 15 dargestellten Strömungsrichtung des Brennstoffs bzw. Wasserstoffs um einen Verdampfer 11, einen Reformer 12, einen Shift-Reaktor 13 und einen Reaktor zur selektiven Oxidation 14. The hydrogen is generated from a hydrocarbon-containing fuel in the system 10 consisting of a number of reactor elements, which are connected to one another via a line 15 . These reactor elements are an evaporator 11 , a reformer 12 , a shift reactor 13 and a reactor for selective oxidation 14 in the order of the flow direction of the fuel or hydrogen represented by the arrows in line 15 .
In dem Verdampfer 11 wird der als Ausgangsmaterial zugeführte Brennstoff (z. B. Methanol) zunächst verdampft, wobei für diesen Prozeßschritt Wärme erforderlich ist. Bei dem Verdampfer 11 handelt es sich somit um ein als Wärmesenke fungierendes Reaktorelement. Bei dem Shift-Reaktor 13 und den Reaktor zur selektiven Oxidation 14 finden hingegen exotherme Reaktionen statt, d. h. hier wird Wärme erzeugt. Zur Einstellung einer geeigneten Temperatur in diesen Reaktorelementen muß die erzeugte Wärme abgeführt werden.In the evaporator 11 , the fuel supplied as the starting material (eg methanol) is first evaporated, heat being required for this process step. The evaporator 11 is therefore a reactor element which functions as a heat sink. In contrast, in the shift reactor 13 and the selective oxidation reactor 14 , exothermic reactions take place, ie heat is generated here. To set a suitable temperature in these reactor elements, the heat generated must be removed.
Zur Heizung beziehungsweise Kühlung der einzelnen Reaktorelemente ist eine Heiz- /Kühlvorrichtung 16 vorgesehen. Die Heiz-/Kühlvorrichtung 16 besteht aus einer Reihe nicht näher dargestellter Heiz-/Kühleinrichtungen, die jeweils als Wärmetauscher in Form von Rohrschlangen in den Reaktorelementen ausgebildet sind. Die einzelnen Heiz-/Kühleinrichtungen sind über eine Strömungsleitung 17 miteinander verbunden. Wie aus der Figur zu ersehen ist, sind die Strömungsleitung 17 und die einzelnen Heiz-/Kühleinrichtungen als geschlossener Kreislauf ausgebildet. In dem geschlossenen Kreislauf der Heiz-/Kühlvorrichtung 16 ist ein geeignetes Heiz- /Kühlmedium vorgesehen, im vorliegenden Fall ein hochwärmebeständiges Öl. Zur Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit des Öls ist in der Strömungsleitung 17 weiterhin eine Pumpe 18 vorgesehen.A heating / cooling device 16 is provided for heating or cooling the individual reactor elements. The heating / cooling device 16 consists of a series of heating / cooling devices, not shown, which are each designed as heat exchangers in the form of coils in the reactor elements. The individual heating / cooling devices are connected to one another via a flow line 17 . As can be seen from the figure, the flow line 17 and the individual heating / cooling devices are designed as a closed circuit. A suitable heating / cooling medium is provided in the closed circuit of the heating / cooling device 16 , in the present case a highly heat-resistant oil. A pump 18 is also provided in the flow line 17 for adjusting the flow rate of the oil.
Nachfolgend wird nun die Funktionsweise des Verfahrens zum Erzeugen und/oder Aufbereiten von Wasserstoff beschrieben.The mode of operation of the method for generating and / or Processing hydrogen described.
Bei der Herstellung des Wasserstoffs wird im Verdampfer 11 Wärmeenergie benötigt, während in dem Shift-Reaktor 13 und in dem Reaktor zur selektiven Oxidation 14 auf Grund der exothermen Reaktionen Wärme entsteht. Wird nun in der Heiz- /Kühleinrichtung 16 ein wie oben beschriebener Ölkreislauf zum Wärmetransport aufgebaut, in dem das Öl die einzelnen Reaktorelemente der Reihe nach durchläuft, kann der Wärmeenergiegehalt von den als Wärmequelle fungierenden Reaktorelementen, nämlich dem Shift-Reaktor 13 und dem Reaktor zur selektiven Oxidation 14 zu dem als Wärmesenke fungierenden Reaktorelement, nämlich dem Verdampfer 11 transportiert werden. Das durch den Verdampfer 11 abgekühlte Öl wärmt sich beim Durchlauf durch die selektive Oxidation 14 auf und nimmt die Wärme mit. Es folgt der Shift-Reaktor 13, der ebenfalls eine Erwärmung des Öls bewirkt. Nach dem Shift-Reaktor 13 gibt das Öl die aufgenommene Wärme im Verdampfer 11 ab. Durch die Ausgestaltung der Heiz-/Kühleinrichtung 16 als geschlossener Kreislauf kann dieser Wärmeaustausch im wesentlichen verlustfrei durchgeführt werden.When producing the hydrogen, heat energy is required in the evaporator 11 , while heat is generated in the shift reactor 13 and in the selective oxidation reactor 14 due to the exothermic reactions. If an oil circuit for heat transport as described above is now built up in the heating / cooling device 16 , in which the oil passes through the individual reactor elements in succession, the thermal energy content of the reactor elements acting as a heat source, namely the shift reactor 13 and the reactor, can be used selective oxidation 14 to the reactor element acting as a heat sink, namely the evaporator 11 . The oil cooled by the evaporator 11 heats up as it passes through the selective oxidation 14 and takes the heat with it. The shift reactor 13 follows, which likewise causes the oil to be heated. After the shift reactor 13 , the oil releases the heat absorbed in the evaporator 11 . By designing the heating / cooling device 16 as a closed circuit, this heat exchange can be carried out essentially without loss.
Der in Fig. 1 zur Erzeugung des Wasserstoffs ebenfalls erforderliche Reformer 12, der zwischen dem Verdampfer 11 und dem Shift-Reaktor 13 angeordnet ist, benötigt ebenfalls Wärme, allerdings auf einem anderen Temperaturniveau als die übrigen Reaktorelemente. So ist es beispielsweise möglich, daß der Reformer 12 mehr Wärme benötigt, als durch die exothermen Reaktionen im Shift-Reaktor 13 und in dem Reaktor zur selektiven Oxidation 14 erzeugt und abgegeben wird. Deshalb ist der Reformer 12 im vorliegenden Fall nicht mit der Heiz-/Kühlvorrichtung 16 verbunden, so daß die Strömungsleitung 17 im Bereich des Reformers 12 an diesem vorbeiführt.The reformer 12 also required in FIG. 1 for generating the hydrogen, which is arranged between the evaporator 11 and the shift reactor 13 , also requires heat, but at a different temperature level than the other reactor elements. For example, it is possible that the reformer 12 requires more heat than is generated and released by the exothermic reactions in the shift reactor 13 and in the selective oxidation reactor 14 . Therefore, the reformer 12 is not connected to the heating / cooling device 16 in the present case, so that the flow line 17 in the area of the reformer 12 leads past it.
Wie aus Fig. 1 weiterhin zu ersehen ist, ist die Strömungsrichtung des Brennstoffs, die durch entsprechende Pfeile in der Leitung 15 dargestellt ist, entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Heiz-/Kühlmediums durch die Heiz-/Kühlvorrichtung 16, die ebenfalls durch entsprechende Pfeile in der Strömungsleitung 17 dargestellt ist, eingestellt.As can also be seen from FIG. 1, the direction of flow of the fuel, which is represented by corresponding arrows in line 15 , is opposite to the direction of flow of the heating / cooling medium through the heating / cooling device 16 , which is likewise indicated by corresponding arrows in the Flow line 17 is shown set.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung 10 zum Erzeugen und/oder Aufbereiten eines Brennstoffs dargestellt, wobei baugleiche Elemente wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. FIG. 2 shows a further embodiment of the arrangement 10 according to the invention for producing and / or processing a fuel, elements of identical construction as in FIG. 1 being designated with the same reference numbers.
Der Brennstoff wird wiederum in den Reaktorelementen Verdampfer 11, Reformer 12, Shift-Reaktor 13 und Reaktor zur selektiven Oxidation 14 erzeugt oder aufbereitet, die über eine Leitung 15 miteinander verbunden sind. Die Heizung beziehungsweise Kühlung der einzelnen Reaktorelemente erfolgt über die Heiz-/Kühlvorrichtung 16.The fuel is in turn generated or processed in the reactor elements evaporator 11 , reformer 12 , shift reactor 13 and reactor for selective oxidation 14 , which are connected to one another via a line 15 . The heating or cooling of the individual reactor elements takes place via the heating / cooling device 16 .
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist jedoch die Verbindung der einzelnen Heiz-/Kühleinrichtungen in den jeweiligen Reaktorelementen über die Strömungsleitung 17 anders gewählt.In the exemplary embodiment according to FIG. 2, however, the connection of the individual heating / cooling devices in the respective reactor elements via the flow line 17 is chosen differently.
Wenn etwa das Temperaturniveau der selektiven Oxidation 14 - beispielsweise durch den Einsatz eines anderen Katalysators - über dem Temperaturniveau der im Shift- Reaktor 13 ablaufenden Shift-Reaktion liegt, kann es sinnvoll sein, zuerst den Shift- Reaktor 13 mit dem kalten Heiz/Kühlmedium vom Verdampfer 12 anzufahren, das dem Shift-Reaktor 13 über die Strömungsleitung 17 und mit Unterstützung der Pumpe 18 zugeführt wird.If, for example, the temperature level of the selective oxidation 14 - for example through the use of another catalyst - is above the temperature level of the shift reaction taking place in the shift reactor 13 , it may be sensible to first switch the shift reactor 13 with the cold heating / cooling medium To start evaporator 12 , which is fed to the shift reactor 13 via the flow line 17 and with the support of the pump 18 .
Im Shift-Reaktor 13 findet aufgrund der exothermen Reaktionen dann die oben beschriebene Erwärmung des Heiz-/Kühlmediums statt. Anschließend wird das Heiz- Kühlmedium durch die Heiz-/Kühleinrichtung des Reaktors zur selektiven Oxidation 14 geleitet, wo es sich weiter erwärmt. Danach wird das heiße Heiz-/Kühlmedium dem Verdampfer 11 zur Wärmeabgabe zugeführt.The heating / cooling medium described above then takes place in the shift reactor 13 due to the exothermic reactions. The heating / cooling medium is then passed through the heating / cooling device of the reactor to the selective oxidation 14 , where it heats up further. The hot heating / cooling medium is then supplied to the evaporator 11 for heat emission.
Die erfindungsgemäßen Anordnung eignet sich in besonderer Weise für den Einsatz in einem Fahrzeug, um aus einem getankten Brennstoff (z. B. Methanol oder Erdgas) während der Fahrt Wasserstoff in ausreichender Menge und ausreichendem Reinheitsgrad zu erzeugen, damit dieser Wasserstoff einer Brennstoffzelle als Brennstoff zugeführt werden kann, die den erforderlichen elektrischen Strom für den elektrischen Fahrantrieb dieses Fahrzeugs liefert. The arrangement according to the invention is particularly suitable for use in a vehicle to convert from a fuel (e.g. methanol or natural gas) sufficient quantity and sufficient hydrogen during the journey To produce purity so that this hydrogen as a fuel cell Fuel can be supplied, the required electrical current for the provides electrical drive for this vehicle.
1010
Anordnung zum Erzeugen/Aufbereiten eines Brennstoffs
Arrangement for producing / processing a fuel
1111
Verdampfer
Evaporator
1212
Reformer
reformer
1313
Shift-Reaktor
Shift reactor
1414
selektive Oxidation
selective oxidation
1515
Leitung
management
1616
Heiz-/Kühlvorrichtung
Heating / cooling device
1717
Strömungsleitung
flow line
1818
Pumpe
pump
Claims (13)
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19931064A DE19931064C2 (en) | 1999-07-01 | 1999-07-01 | Arrangement and method for producing and / or processing a fuel, in particular a fuel for a fuel cell, and their use |
| PCT/DE2000/002157 WO2001002204A1 (en) | 1999-07-01 | 2000-06-30 | System and method for producing and/or treating a fuel, especially a fuel for a fuel cell |
| EP00952889A EP1189778A1 (en) | 1999-07-01 | 2000-06-30 | System and method for producing and/or treating a fuel, especially a fuel for a fuel cell |
| JP2001507667A JP2003503826A (en) | 1999-07-01 | 2000-06-30 | Apparatus and method for producing and / or treating fuel, especially fuel for fuel cells |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19931064A DE19931064C2 (en) | 1999-07-01 | 1999-07-01 | Arrangement and method for producing and / or processing a fuel, in particular a fuel for a fuel cell, and their use |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19931064A1 DE19931064A1 (en) | 2001-01-11 |
| DE19931064C2 true DE19931064C2 (en) | 2003-08-14 |
Family
ID=7913759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19931064A Expired - Fee Related DE19931064C2 (en) | 1999-07-01 | 1999-07-01 | Arrangement and method for producing and / or processing a fuel, in particular a fuel for a fuel cell, and their use |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1189778A1 (en) |
| JP (1) | JP2003503826A (en) |
| DE (1) | DE19931064C2 (en) |
| WO (1) | WO2001002204A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10247710A1 (en) * | 2002-10-12 | 2004-05-13 | Volkswagen Ag | Fuel cell system, in particular of a motor vehicle |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993019005A1 (en) * | 1992-03-19 | 1993-09-30 | International Fuel Cells Corporation | Method of and apparatus for removing carbon monoxide from gaseous media |
| EP0743694A1 (en) * | 1995-05-15 | 1996-11-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Apparatus for reducing carbon monoxide concentration, apparatus for reducing methanol concentration, and fuel reformer utilizing the same |
| DE19639150C2 (en) * | 1996-09-24 | 1998-07-02 | Daimler Benz Ag | Central heating device for a gas generation system |
| DE19832389A1 (en) * | 1998-07-18 | 2000-01-27 | Dbb Fuel Cell Engines Gmbh | Polymer electrolyte membrane fuel cell system with a fuel gas generator, e.g. a methanol reformer, has a gas-cooled heat exchanger for heat extraction from a reformate gas cleaning stage |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09315801A (en) * | 1996-03-26 | 1997-12-09 | Toyota Motor Corp | Fuel reforming method, fuel reformer and fuel-cell system provided with the reformer |
| US6306354B1 (en) * | 1996-05-17 | 2001-10-23 | International Fuel Cells, Llc | Shift converter |
| DE19716470C1 (en) * | 1997-04-19 | 1998-10-01 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Integrated fuel preparation module for preparing fuel gases supplied to fuel cell plant |
-
1999
- 1999-07-01 DE DE19931064A patent/DE19931064C2/en not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-06-30 WO PCT/DE2000/002157 patent/WO2001002204A1/en not_active Application Discontinuation
- 2000-06-30 JP JP2001507667A patent/JP2003503826A/en not_active Withdrawn
- 2000-06-30 EP EP00952889A patent/EP1189778A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993019005A1 (en) * | 1992-03-19 | 1993-09-30 | International Fuel Cells Corporation | Method of and apparatus for removing carbon monoxide from gaseous media |
| EP0743694A1 (en) * | 1995-05-15 | 1996-11-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Apparatus for reducing carbon monoxide concentration, apparatus for reducing methanol concentration, and fuel reformer utilizing the same |
| DE19639150C2 (en) * | 1996-09-24 | 1998-07-02 | Daimler Benz Ag | Central heating device for a gas generation system |
| DE19832389A1 (en) * | 1998-07-18 | 2000-01-27 | Dbb Fuel Cell Engines Gmbh | Polymer electrolyte membrane fuel cell system with a fuel gas generator, e.g. a methanol reformer, has a gas-cooled heat exchanger for heat extraction from a reformate gas cleaning stage |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10247710A1 (en) * | 2002-10-12 | 2004-05-13 | Volkswagen Ag | Fuel cell system, in particular of a motor vehicle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19931064A1 (en) | 2001-01-11 |
| WO2001002204A1 (en) | 2001-01-11 |
| EP1189778A1 (en) | 2002-03-27 |
| JP2003503826A (en) | 2003-01-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE10297056B4 (en) | The fuel cell system | |
| DE19857398B4 (en) | Fuel cell system, in particular for electric motor driven vehicles | |
| DE10065459B4 (en) | A venting system and a method of staged venting of a fuel cell system during rapid shutdown | |
| EP3111499B1 (en) | Fuel cell system | |
| DE19727589B4 (en) | Apparatus and method for starting the hydrogen-rich gas generating apparatus | |
| DE10120021A1 (en) | Photoelectromagnetic fuel cell system for electric power plant, has pump which circulates heat transfer liquid through closed loop circuit | |
| DE10048183A1 (en) | Hydrogen monitoring apparatus includes at least two electrochemical cells, each having anode and cathode reactive surface areas | |
| EP2153485B1 (en) | Fuel cell system operated with liquid gas | |
| WO2006053727A2 (en) | Device for carrying out a chemical reaction | |
| DE10065458B4 (en) | Method for detecting the switch-off state during shutdown of a fuel cell system with anode pressure control | |
| DE102016203792B4 (en) | fuel cell module | |
| DE10062257A1 (en) | Method to form smooth transition from start to running modes in fuel cell system; involves forming flow path from fuel processor to burner, which is opened when pressure exceeds air flow pressure | |
| DE10297048B4 (en) | Water vapor transmission device for a fuel cell reformer | |
| DE10147368A1 (en) | Fuel cell system for vehicle, has reaction vessel with catalyser carried that delivers endothermic reaction and arranged so that endothermic reactants can be supplied to vessel. | |
| DE10023036A1 (en) | Process for cold starting fuel cells in a fuel cell arrangement comprises directly converting process gas in a catalytic reaction on a suitable catalyst into thermal energy, and using the thermal energy to heat the fuel cell arrangement | |
| WO2001003216A1 (en) | Device for heating/cooling a fuel cell and fuel cell system | |
| EP0361612A2 (en) | Method for generating electricity | |
| DE112010002798T5 (en) | REDUCING THE LOSS OF LIQUID ELECTROLYTE FROM A HIGH TEMPERATURE POLYMERELECTROLYTMEMBRANE FUEL CELL | |
| DE19931064C2 (en) | Arrangement and method for producing and / or processing a fuel, in particular a fuel for a fuel cell, and their use | |
| DE19931063C2 (en) | Fuel cell system and method for cooling and heating reactor elements | |
| DE102005055043A1 (en) | Chemical reactor unit especially for electricity production has at least two channels for different reaction media and channels for temperature control of the media | |
| DE19943690C2 (en) | Fuel cell system for operating an electrical machine and method for starting a fuel cell system | |
| DE10231126A1 (en) | Process for starting a gas generating system | |
| DE102006057198A1 (en) | Method for tempering fuel cell, involves using exothermy of hydrogenation reaction of metallic component with hydrogen for heating fuel cell under formation of metallic hydride | |
| DE10217335A1 (en) | Device for producing and/or providing fuel for fuel cell, is made as single part using microstructure technology with all individual components integrated into single integrated part |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: P21 - POWER FOR THE 21ST CENTURY GMBH, 85649 BRUNN |
|
| 8304 | Grant after examination procedure | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20140201 |