DE19951215A1 - Einrichtung mit mindestens einer Brennstoffzelle - Google Patents

Einrichtung mit mindestens einer Brennstoffzelle

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DE19951215A1
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Martin Bielski
Thomas Hocker
Reinhold Kehl
Jochen Paulus
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Joachim Schuerholz
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Abstract

Einrichtung mit mindestens einer Brennstoffzelle (1), der ein Reformer (4) zur Erzeugung von Wasserstoffgas aus einem Brenngas und Wasser vorgeordnet ist und deren Abgasleitung (15) über einen Wärmetauscher (6) geführt ist, wobei die Brennstoffzelle (1) über eine Luftleitung (13) mit Luft versorgbar ist und mit einer elektrischen Ausleitung (10) versehen ist. Um einen einfachen Betrieb zu ermöglichen, ist vorgesehen, daß der Wärmetauscher (6) als kondensierender Wärmetauscher ausgebildet ist und eine Kondensatleitung (8) für das auskondensierte Wasser zu einem Wasserbehälter (11) führt, von dem die zum Reformer (4) führende Wasserleitung (14) wegführt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei bekannten derartigen Einrichtungen ist am Reformer eine Wasserleitung angeschlossen, die mit einer Wasserquelle verbunden ist. Dadurch wird dieser stets mit Frischwasser ver­ sorgt und das im Abgas der Brennstoffzelle enthaltene Wasser, das im Wärmetauscher auskondensiert, muß dabei abgeführt werden. Dies führt u. U. zu erheblichen Problemen. Außerdem ist es bei den bekannten Lösungen auch erforderlich, das Rohwasser aufzuberei­ ten.
Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei der nur wenig Wasser benötigt wird.
Erfindungsgemäß wird dies bei einer Einrichtung der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird sichergestellt, daß das erforderliche Wasser im wesentlichen in einem Kreislauf geführt wird. Dabei wird das in den Reformer einge­ brachte Wasser verdampft, und es reagiert anschließend mit dem Brenngas, das ebenfalls Wasserstoff enthält, wodurch Wasserstoffgas und Kohlendioxid entsteht. Das Wasserstoff­ gas wird anschließend in der Brennstoffzelle mit Luft zur Reaktion gebracht, wobei elektri­ scher Strom und wasserhaltiges heißes Abgas entsteht.
Dieses Wasser kondensiert dann im Wärmetauscher aus und wird in den Wasserbehälter zurückgeführt. Von dort wird es wieder dem Reformer zugeführt und in einem neuen Zyklus genützt.
Durch die Merkmale des Anspruches 2 ist es möglich, den Wasserbehälter beliebig anzu­ ordnen, wodurch ein kompakter Aufbau der Einrichtung ermöglicht wird.
Da das Abgas nicht nur das dem Reformer zugeführte Wasser enthält, sondern auch Was­ ser, das durch die Umsetzung des Brenngases mit dem Wasserdampf und die nachfolgend Umsetzung des so erzeugten Wasserstoffgases mit Luft in der Brennstoffzeile entsteht, wird mehr Wasser auskondensiert als dem Reformer zugesetzt wird. Um dieses überschüssige Wasser auf einfache Weise abführen zu können, ist es zweckmäßig, die Merkmale des An­ spruches 3 vorzusehen.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch eine erfin­ dungsgemäße Einrichtung zeigt.
Eine erfindungsgemäße Einrichtung weist eine Brennstoffzelle 1 auf, in die eine Luftleitung 13 mündet, in der ein Gebläse 2 angeordnet ist.
Weiters ist ein Reformer 4 vorgesehen, in den eine Brenngasleitung 3 mündet. In diesen mündet weiters eine Wasserleitung 14, in der eine Pumpe 12 angeordnet ist. Dabei ragt die Wasserleitung 14 unter einen durch einen Überlauf 9 festgelegten Pegel 16 eines Wasser­ behälters 11.
Der Reformer 4, in dem Wasserstoffgas und Kohlendioxid aus dem Brenngas und Wasser­ dampf erzeugt wird, ist über eine Verbindungsleitung 5 mit der Brennstoffzelle 1 verbunden, über die das erwähnte Gasgemisch der Brennstoffzelle 1 zugeführt wird.
Der Brennstoffzelle 1 ist über eine Abgasleitung 15 ein Wärmetauscher 6 nachgeordnet, der als kondensierender Wärmetauscher ausgebildet ist. Von diesem führt ein Abgasstutzen 7 weg, über den trockenes, abgekühltes Abgas z. B. einem Kamin od. dgl. zugeführt werden kann. Weiters ist die Brennstoffzelle 1, in der das Wasserstoffgas enhaltende Gasgemisch, das vom Reformer 4 geliefert wird, mit Luft umgesetzt wird, wobei elektrischer Strom und heißes, Wasserdampf enthaltendes Abgas entsteht, mit einer elektrischen Ausleitung 10 versehen.
Das im kondensierenden Wärmetauscher 6 anfallende Wasser gelangt über eine Kon­ densatleitung 8 zum Wasserbehälter 11, wobei jedoch aufgrund des Umstandes, daß im Zuge der gesamten Umsetzung der Reaktanten mehr Wasser kondensiert als dem Wasser­ behälter 11 zur Versorgung des Reformers 4 entnommen wird, fließt ein kleiner Teil des auskondensierten Wassers über den Überlauf 9 ab.

Claims (3)

1. Einrichtung mit mindestens einer Brennstoffzelle (1), der ein Re­ former (4) zur Erzeugung von Wasserstoffgas aus einem Brenn­ gas und Wasser vorgeordnet ist, und deren Abgasleitung (15) über einen Wärmetauscher (6) geführt ist, wobei die Brennstoff­ zelle (1) über eine Luftleitung (13) mit Luft versorgbar ist und mit einer elektrischen Ausleitung (10) versehen ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Wärmetauscher (6) als kondensierender Wärmetauscher ausgebildet ist und eine Kondensatleitung (8) für das auskondensierte Wasser zu einem Wasserbehälter (11) führt, von dem die zum Reformer (4) führende Wasserleitung (14) weg­ führt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wasserleitung (14) eine Pumpe (12) angeordnet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserbehälter (11) mit einem Überlauf (9) versehen ist.
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