DE69017847T2 - Brennstoffzellenkraftanlage. - Google Patents

Brennstoffzellenkraftanlage.

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Description

    SACHGEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellen-Kraftwerk, welches wasserstoff- und kohlenoxidreiches Speisegas einsetzt, und insbesondere eine Verbesserung des Gesamtwirkungsgrads eines solchen Brennstoffzellen-Kraftwerks durch Verringerung der Kühlanforderung der Brennstoffzelle der Anlage.
    • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • In einem Brennstoffzellen-Kraftwerk wird chemische Energie, die in dem Speisegas enthalten ist, in elektrische Energie durch elektrochemische Reaktionen in der Brennstoffzelle umgewandelt. Das Speisegas wird elektrochemisch an der Anode der Brennstoffzelle oxidiert, um Elektronen abzugeben, die mit Oxidationsmittel als Reaktionsgas in der Kathode der Zelle kombiniert werden. Typische Brennstoffzellen, die weitverbreitet in den bekannten Brennstoffzellen-Kraftwerken eingesetzt werden, arbeiten mit Wasserstoff-Kohlenoxidbrennstoff und Luft als Oxidationsmittel. Eine solche Brennstoffzelle ist die bekannte, schmelzflüssige, karbonisierte Brennstoffzelle und die Festoxidbrennstoffzelle, worin H&sub2;-O&sub2;-Brennstoff in dem Speisegas enthalten ist und das Kathodenoxidationsmittelgas in Nasser durch die elektrochemischen Reaktionen umgewandelt wird.
  • Wenn eine flüssige, karbonisierte Brennstoffzelle verwendet wird, ist CO&sub2; in der Kathode erforderlich, um einen geeigneten Ionentransport durch die Elektrolytmatrix aufrechtzuerhalten, die mit der Anode und der Kathode in Kontakt steht. CO&sub2; wird an der Anode entsprechend den nachfolgenden Reaktionen produziert:
  • H&sub2; + CO&sub3; ²&supmin; -T H&sub2;O + CO&sub2; + 2e&supmin; (1)
  • CO + CO&sub3; 2 -T 2 CO&sub2; + 2e&supmin; (2)
  • und verbraucht an der Kathode durch die Reaktion:
  • 1/2 O&sub2; + CO&sub2; + 2e&supmin; CO&sub3; ²&supmin; (3)
  • Der theoretische, thermische Wirkungsgrad einer H&sub2;-O&sub2;-Brennstoffzelle wird durch das Verhältnis einer freien Energie und einer Reaktionswärme der Gesamtzel lenreaktion bestimmt.
  • H&sub2; + 1/2 O&sub2; -T H&sub2;O; ΔH = -241,8 kJ/Mol (4)
  • Obwohl sich die freie Energie der Oxidation von H&sub2; und CO mit einem Ansteigen der Temperatur erniedrigt, was zu einer erniedrigten, umgekehrten Spannung der Zelle führt, wird die Leistung einer praktischen Brennstoffzelle kinetisch gesteuert und zieht ihren Nutzen aus einer Temperaturerhöhung. Mechanische Eigenschaften der und Beschränkungen durch die Materialien, die in den Zellenkomponenten verwendet werden, begrenzen allerdings die Betriebstemperatur der Zellen auf ein ziemlich enges Temperaturintervall, um strukturellen Streß des Elektrodenmaterials oder eine Elektrolyt-Verschlechterung, die durch Sintern oder Kristallisation der Elektrolytmatrix verursacht wird, zu vermeiden. Die Betriebstemperatur z.B. einer herkömmlichen, schmelzflüssigen, karbonisierten Brennstoffzelle ist innerhalb des Bereichs von 600-700ºC beschränkt. Demzufolge muß ein überschuß an Wärme, die durch exotherme, elektrochemische Prozesse und einen Polarisationsverlust in der Zelle verursacht wird, aus der Zelle entfernt werden.
  • Eine Kühlung der Brennstoffzellen, die in einem Brennstoffzellen-Kraftwerk zu einem Stapel aus vielen einzelnen Zellen zusammengestapelt sind, wird durch Wärmetauscherplatten oder Kanäle mit einem Strom eines Kühlmittels gebildet, um den Stapel auf seiner optimalen Betriebstemperatur zu halten. In den bekannten Brennstoffzellen-Kraftwerken wird Kathodenoxidationsmittelgas als Kühlmittel in dem Stapel verwendet. Heißes Kathodenabgas wird gekühlt und mit Luft zusammen mit CO&sub2; von Anodenabgas gemischt, bevor es zu der Kathodenkammer zurückgeführt wird. Der Fluß des gemischten, zurückgeführten Gases wird auf eine geeignete Rate in Abhängigkeit des Kühl erfordernisses für den Brennstoffzellenstapel eingestellt, um eine ausreichende Kühlung zu schaffen.
  • Ein Nachteil der bekannten Brennstoffzellen-Kraftwerke, die Kühlgas oder wasserstoff- und kohlenoxidreiche Gase als Speisung verwenden, ist das hohe Kühlerfordernis des Brennstoffzellenstapels, was durch starke exotherme Umwandlungsreaktion in den Brennstoffzellen verursacht wird.
  • Insbesondere muß das Rezirkulations- und Gaszuführsystem des Kathodengaskreislaufs für einen hohen Gasfluß ausgelegt werden, um dem Kühlerfordernis gerecht zu werden, was zu einem Rohrnetz mit beträchtlichen Querschnittsflächen und großen Druck- bzw. Kompressionseinheiten mit einem hohen Energieverbraucn zur Erzielung eines ausreichenden Gasflusses führt.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Brennstoffzellen-Kraftwerk zu schaffen, das wasserstoff- und kohlenoxidreiche Speisegase verwendet und einen verbesserten Gesamtwirkungsgrad durch Verringerung des Erfordernisses einer Kühlung der Brennstoffzelle des Kraftwerks besitzt.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Kathodengaszuführkreislauf eines solchen Brennstoffzellen-Kraftwerks zu vereinfachen.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Brennstoffzellen-Kraftwerk geschaffen, welches wasserstoff- und kohlenstoffreiches Speisegas einsetzt, umfassend eine Wasserstoff-Kohlenoxid verbrauchende Brennstoffzelle mit einer Anodenkammer und einer Kathodenkammer, Einrichtungen, um das Speisegas der Anodenkammer zuzuführen, Druckeinrichtungen, um der Kathodenkammer der Brennstoffzelle komprimiertes Kathodenoxidationsgas zuzuführen, und Einrichtungen, um das Abgas der Brennstoffzelle zurückzuführen, wobei das Brennstoffzellen-Kraftwerk weiterhin eine Methanisierungseinheit, um das wasserstoff- und kohlenoxidreiche Gas in ein Methan umzuwandeln, und eine Einrichtung, um methanreiches Gas umzuwandeln, aufweist, wobei die Einrichtung dazu geeignet ist, Abwärme von der Brennstoffzelle durch Umwandeln des methanreichen Gases zu Anodenprozeßgas zu absorbieren.
  • Die Methanisierungseinheit kann irgendeinen der bekannten Methanisierungsreaktoren, wie beispielsweise ein adiabatischer Methanisierungsreaktor und ein Siedewassermethanisierungsreaktor, aufweisen.
  • Wenn ein adiabatischer Methanisierungsreaktor verwendet wird, ist es vorteilhaft, eine Reihe solcher Reaktoren mit Rezirkulieren des verarbeiteten Gases zu einem oder mehreren der Reaktoren zu verwenden, wie dies z.B. in der US 4,130,575 angegeben ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Methanisierungsreaktion in einem adiabatischen Reaktor ausgeführt, der mit einem Siedewassermethanisierungsreaktor verbunden ist, wie dies in der US 4,298,694 offenbart ist, die hier unter Bezug darauf eingeschlossen wird. Dadurch wird Abwärme, die während des exothermen Methanisierungsverfahren erzeugt wird, verwendet, um überhitzten Dampf zu produzieren, der zur Erzeugung zusätzlicher Elektrizität in einer Dampfturbine verwendet werden kann.
  • Methanreiches Gas von der Methanisierungseinheit wird zu wasserstoffreichem Anodenprozeßgas durch endothermischen Dampf, der in einem Reformerkatalysatorbett umgewandelt wird. Durch Anordnung des Reformerkatalysatorbetts in einer wärmeleitenden Beziehung mit der Brennstoffzelle wird notwendige Wärme von dem endothermen Umwandlungsverfahren durch die Abwärme zugeführt, die während der exothermen, elektrochemischen Reaktion in der Brennstoffzelle erzeugt wird.
  • In einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Reformerkatalysatorbett ein integrierter Teil der Brennstoffzelle, wie dies beispielsweise für die innen umwandelnde, schmelzflüssige, karbonierenden Brennstoffzelle bekannt ist.
  • Allgemein wird das Erfordernis einer Kühlung der Brennstoffzelle eines Kraftwerks gemäß der Erfindung durch Verbrauch von Reaktionswärme, die in dem Wasserstoff-Kohlenstoffoxid-Speisegas in einer Methanisierungseinheit enthalten ist, und durch Absorbieren von Abwärme aus der Brennstoffzelle in einem Reformerkatalysatorbett durch das endothermen Dampf umwandelnde Verfahren reduziert. Als Ergebnis kann der Kathodengas-Zuführkreislauf des Brennstoffzellen-Kraftwerks gemäß der Erfindung im Hinblick auf einen vermindernden Umfang der Rohrleitung und einer verringerten Komprimierungsarbeit für zirkulierendes Kathodengas vereinfacht werden.
  • Eine Abwärmeabführung wird dadurch vorteilhaft von dem Kathodengaskreislauf, wie in den bekannten, eine Wasserstoff-Kohlenstoffoxidzuführung einsetzenden Brennstoffzellen-Kraftwerken, zu der Methanisierungseinheit verlegt, was weiterhin zu einer verbesserten Dampferzeugung aufgrund eines hohen Gasdrucks und zu höheren Wärmeübertragungskoeffizienten in der Methanisierungseinheit verglichen mit den entsprechenden Parametern in dem Kathodengaskreislauf führt.
  • Weiterhin kann als ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung Kathodenabgas mittels einer Düse zirkuliert werden, wodurch Kosten für teuere Heißgaskompressoren gespart werden.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • In den beigefügten Zeichnungen zeigt die einzige Figur ein schematisches Flußdiagramm, das die vorstehenden Merkmale und Aspekte der Erfindung erläutert. Die Figur ist vereinfacht und herkömmliche Teile eines Brennstoffzellen-Kraftwerks, wie beispielsweise der Grundzyklus, Dampfturbinen und andere Installationen, sind nicht in der Figur dargestellt.
    • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Wie nun die Figur zeigt, weist das Brennstoffzellen-Kraftwerk gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Wasserstoff verbrauchende Brennstoffzelle 2 mit einer Anodenkammer 2a und einer Kathodenkammer 2c, die in Kontakt durch eine Elektrolytmatrix 2e gehalten werden, auf. Die Brennstoffzelle weist, wie sie hier verwendet wird und wie dies vorstehend besprochen ist, einen Stapel verschiedener, einzelner Zellen auf, die mit Wärmetauscherplatten (nicht in der Figur dargestellt) zum Kühlen des Stapels versehen sind.
  • Anodenprozeßgas, das auf der Leitung 14 zugeführt wird, wird durch Zuführung von Wasserstoff- und Kohlenoxid-Speisegas in einer Leitung 4 zusammen mit Dampf, der auf einer Leitung 6 zugeführt wird, aufeinanderfolgend durch eine Methanisierungseinheit 9 und eine Reformereinheit 13a hergestellt. Bevor der kombinierte Strom aus Speisegas und Dampf zu einer Methanisierungseinheit 9 zugeführt wird, wird der Dampf auf eine Temperatur von ungefähr 350ºC durch Wärmeaustausch mit Anodenabgas 16 in einem Wärmetauscher 7, der in einer Leitung 8 angeordnet ist, eingestellt.
  • In der Methanisierungseinneit 9 werden Wasserstoff- und Kohlenoxide, die in dem kombinierten Strom aus Speisegas und Dampf enthalten sind, beim Vorhandensein eines Methanisierungskatalysators durch die nachfolgenden Reaktionen methanisiert:
  • CO + 3H&sub2; < => CH&sub4; + H&sub2;O &Delta;H = -206,15 kJ/Mol (5)
  • CO&sub2; + 4H&sub2; < => CH&sub4; + 2H&sub2;O &Delta;H = -164,96 kJ/Mol (6)
  • Abwärme, die während der starken, exothermen Methanisierungsreaktionen (5) und (6) gebildet wird, kann dadurch verwendet werden, um Dampf zu produzieren. Wie vorstehend erwähnt ist, kann die Methanisierungseinheit (9) einen adiabatischen Methanisierungsreaktor aufweisen und damit kann ein Siedewassermethanisierungsreaktor verbunden werden, wobei überhitzter Dampf während des Methanisierungsverfahrens erzeugt wird.
  • Das methanisierte Gas, das die Methanisierungseinheit 9 unter einer Temperatur von ungefähr 350ºC durch eine Leitung 10 verläßt, besteht hauptsächlich aus Methan, Kohlenstoffdioxid und Dampf. Das Gas wird in einem Wärmetauscher 11 auf eine Temperatur von ungefähr 600ºC mit heißem Abgas in einer Leitung 16 von der Anodenkammer 2a vorgewärmt.
  • Das vorgewärmte Gas wird dann in einer Leitung 12 zu einer Reformereinheit 13a geführt, die einen Reformierkatalysator 13 enthält. Der Reformierkatalysator 13 befindet sich in einer wärmeleitenden Beziehung zu der Brennstoffzelle 2 durch eine wärmeleitende Separatorplatte 15.
  • Wie vorstehend erwähnt ist, können die Reformierreaktionen und die elektrochemischen Oxidationsreaktionen in die Brennstoffzelle (nicht in der Figur dargestellt) integriert werden, wie beispielsweise die bekannte, innere, reformierende, schmelzflüssige Karbonat-Brennstoffzelle. Dadurch wird das Erfordernis für eine externe Reformereinheit 13a eliminiert.
  • In der Reformereinheit 13a werden Methan und Dampf, die in dem vorerwärmten Gas enthalten sind, zu einem Anodenprozeßgas reformiert, über eine Leitung 14 zu der Anodenkammer 2a zugeführt, und zwar beim Vorhandensein eines Reformierkatalysators 13 durch die Reaktion:
  • CH&sub4; + H&sub2;O < => 3H&sub2; + CO &Delta;H = +206,15 kJ/Mol (7)
  • CH&sub4; + H&sub2;O < => 4H&sub2; + CO &Delta;H = +164,96 kJ/Mol (8)
  • Notwendige Wärme für die endothermischen Dampf reformierenden Reaktionen (7) und (8) wird dadurch in der Brennstoffzelle 2 durch die exothermische, elektrochemische Reaktion (4) des Anodenprozeßgases mit Kathodenoxidationsmittelgas, das über eine Leitung 44 zugeführt wird, gebildet.
  • Das Anodenprozeßgas strömt unter einer Temperatur von ungefähr 650ºC durch die Anodenkammer 2a und wird elektrochemisch einer Reaktion unterworfen, was zu einem Anodenabgas aus hauptsächlich Kohlenstoffdioxid und Wasser zusammen mit geringen Mengen an ungenutztem Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Methan führt, das die Anodenkammer 2a über die Leitung 16 verläßt.
  • Das Anodenabgas in der Leitung 16 wird in den Wärmetauschern 11 und 7 gekühlt, wie dies vorstehend beschrieben ist, und weiterhin durch eine Kühleinheit 21 gekühlt. Der Hauptteil des Wassers, das in dem gekühlten Abgas 22 enthalten ist, wird in einem Entwässerungsseparator 23 entfernt.
  • Das getrocknete Abgas 24 wird dann in einem Gebläse 27 komprimiert und zu einer Verbrennungseinheit 25 geführt. In der Verbrennungseinheit 25 wird ungenutzter Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Methan, das in dem getrockneten Abgas 24 enthalten ist, zu Kohlenstoffdioxid und Wasser verbrannt, mit einer Mischung aus Kathodenrezirkulationsgas und komprimierter Luft gemischt, die über eine Leitung 42 zu der Verbrennungseinheit geführt wird, wie dies nachfolgend weiter beschrieben wird.
  • Kathodenoxidationsgas, das hauptsächlich aus Luft und Kohlenstoffdioxid besteht, wird durch Mischung von Abgas, das die Kathodenkammer 2c über eine Leitung 46 verläßt, mit komprimierter Luft aus einer Leitung 40 und Kombinieren des Gasgemisches mit verbranntem Anodenabgas in der Verbrennungseinheit 25 hergestellt. Ein Teil des Kathodenabgases wird hierdurch in einer Rezirkulationsleitung 50 nach einer Kühlung in einem Abwärmeboiler 47, der in der Leitung 50 angeordnet ist, zirkuliert. Das Kathodenabgas in der Leitung 50 wird mittels einer Düse 51 zirkuliert, die durch komprimierte Luft betrieben wird, die aus der Leitung 40 zugeführt und durch die Kompressionseinheit 41 komprimiert wird. Vor einer Mischung des Kathodenabgases mit Luft in der Düse 51 wird die Luft durch einen Wärmeaustausch in dem Wärmeaustauscher 49 mit dem Rest des Kathodenabgases in der Leitung 48 vorgeheizt.
  • Das gemischte Gas in der Leitung 42 wird dann mit verbranntem Kathodenabgas in der Verbrennungseinheit 25 kombiniert. Das Kathodenoxidationsgas, das so erhalten wird, wird in der Leitung 44 zu der Kathodenkammer 2c geführt, wo es mit Elektronen in Reaktion gebracht wird, die während der elektrochemischen Reaktion in der Anodenkammer 2a gebildet werden.
  • Eine Kühlung der Brennstoffzelle 2 wird durch Einstellen der Temperatur des Oxidationsgases, das in der Leitung 44 geführt wird, auf z.B. ungefähr 570ºC erhalten, die geringer als die Betriebstemperatur (650ºC) der Brennstoffzelle 2 ist. Der Strom des Oxidationsgases muß weiterhin auf eine Strömungsrate eingestellt werden, die ausreichend ist, damit sichergestellt wird, daß Abwärme aus der Brennstoffzelle 2 transportiert wird. Die Strömung des Kathodenoxidationsgases 44 wird durch Regulierung des Rezirkulationsstroms des Kathodenabgases in der Leitung 50 eingestellt, was durch die Düse 51 und durch die komprimierte Luft 52 entsprechend den bekannten Prinzipien einer Ejektorpumpe gesteuert wird.
  • Abwärme wird, wie vorstehend erwähnt ist, hauptsächlich durch den Reformierprozeß absorbiert, wobei der Rest durch den Strom des Kathodenoxidationsgases und des heißen Kathodengases in der Leitung 46 und 48 weggenommen wird.
  • In dem nachfolgenden Berechnungsmodell, das in den nachfolgenden Beispielen dargestellt ist, wird die Leistung eines Brennstoffzellen-Kraftwerks, die von einer Methanisierungseinheit und einer inneren, reformierenden, schmelzflüssigen, Karbonat-Brennstoffzelle gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (Beispiel 2) geliefert wird, mit einem herkömmlichen Brennstoffzellen-Kraftwerk (Beispiel 1) verglichen.
  • Zum Zwecke eines Vergleichs werden die nachfolgenden Verfahrensparameter so angenommen, als seien sie dieselben in beiden Fällen.
  • Das Speisegas zu dem Kraftwerk ist ein wasserstoff- und kohlenoxidreiches Gas, das die nachfolgende Zusammensetzung in Mol-% besitzt:
  • H&sub2; 33,6
  • N&sub2; 0,1
  • CO 50,3
  • CO&sub2; 15,9
  • CH&sub4; 0,1
  • Die Brennstoffzelle weist einen Stapel aus 300 einzelnen, inneren, reformierenden, schmelzflüssigen, Karbonat-Brennstoffzellen (Molten Carbonate Fuel Cells) auf, die unter einer Temperatur von 650ºC arbeiten, was eine Nettoausgangsleistung von 105 kW ergibt.
    • Beispiel 1
  • In diesem Beispiel wird ein Strom eines Wasserstoff-Kohlenstoffoxid-Speisegases, das mit Dampf kombiniert ist, direkt durch eine Leitung 14 zu der Anodenkammer 2a der Brennstoffzelle 2 geführt und wird in Elektrizität umgewandelt, wie dies vorstehend beschrieben ist. Eine Kühlung der Brennstoffzelle wird mit Kathodenoxidationsgas vorgenommen, das über eine Leitung 44 zugeführt wird, das durch Kombinieren eines Gemisches aus komprimierter Luft in der Leitung 40 und Kathodenrezirkulationsgas 50 mit trockenem Anodenabgas in der Leitung 24, das in der Verbrennungsein heit 25 verbrannt wird, hergestellt wird.
  • Relevante Verfahrensparameter und Gaszusammensetzungen werden aus der nachfolgenden Tabelle 1 ersichtlich, in der sich die Positionsziffern auf die Leitungen und Einheiten, die in der Figur dargestellt sind, beziehen. TABELLE 1 Zusammensetzung Mol % Druck bar g Strömung Nm3/h Nennleist. kcal/h Leistung W
    • Beispiel 2
  • Dieses Beispiel veranschaulicht die Verbesserung des Gesamtwirkungsgrads eines Wasserstoff-Kohlenstoffoxid einsetzenden Brennstoffzellen-Kraftwerks gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verglichen mit dem herkömmlichen Brennstoffzellen-Kraftwerk des Beispiels 1.
  • Speisegas, das mit Dampf kombiniert wird, wird über die Leitung 8 zugeführt und in gasreiches Methan durch Methanisierung des Wasserstoff- und Kohlenoxids in der Methanisierungseinheit 9 umgewandelt. Das methanisierte Gas aus der Methanisierungseinheit wird über die Leitung 12 zu der Anodenkammer 2a geführt, wo es zu Anodenprozeßgas durch Kontakt mit einem inneren Reformier-Katalysator, der in der Brennstoffzelle 2 angeordnet ist, und unter Verwendung von Abwärme aus der Brennstoffzelle zurückgewandelt wird. Wie aus der Tabelle 2 nachfolgend gesehen werden kann, besitzt das Speisegas in der Leitung 8 dieses Beispiels dieselbe Zusammensetzung wie das Speisegas 14 des Beispiels 1, das in dem Beispiel 1 direkt zu der Anodenkammer 2a geführt wird.
  • Unter Verwendung von Abwärme von den elektrochemischen Reaktionen zu der wärmeverbrauchenden Reformier-Reaktion wird die Strömungsrate in dem Kathodengaskreislauf 50, 42, 44, 46 beträchtlich verglichen mit dem Kathodengaskreislauf des Beispiels 1 reduziert.
  • Relevante Verfahrensparameter und Gaszusammensetzungen werden aus der nachfolgenden Tabelle 2 ersichtlich, in der sich die Positionsziffern auf die Leitungen und Einheiten beziehen, die in der Zeichnung dargestellt sind. TABELLE 2 Zusammensetzung Mole % Druck bar g Strömung Nm3/h Nennleist. kcal/h Leistung W
  • Wie aus dem vorstehenden Berechnungsmodell ersichtlich ist, das in Tabelle 1 und Tabelle 2 aufgelistet ist, wird die Strömungsrate in der Rezirkulierungsleitung 50 des Kathodengaskreislaufes des Brennstoffzellen-Kraftwerks gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung um einen Faktor von etwa 15 und um einen Faktor von ungefähr 6 in der Zuführleitung 42 reduziert, was zu einer verminderten Kompressionsarbeit um einen Faktor von ungefähr 5 verglichen mit einem herkömmlichen Wasserstoff-Kohlenoxid einsetzenden Brennstoffzellen-Kraftwerk führt, wie es im Beispiel 1 beschrieben ist.
  • Obwohl die Erfindung im Detail hinsichtlich einer spezifischen Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, sollte verständlich werden, daß verschiedene Änderungen, die für den Fachmann auf dem betreffenden Fachgebiet leicht ersichtlich werden, als innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung angesehen werden, der nur durch die nachfolgenden Ansprüche beschränkt ist.

Claims (7)

1. Brennstoffzellen-Kraftwerk, welches wasserstoff- und kohlenoxidreiches Speisegas (4) einsetzt, umfassend eine Wasserstoff-Kohlenoxid verbrauchende Brennstoffzelle (2) mit einer Anodenkammer (2a) und einer Kathodenkammer (2c), Einrichtungen (8, 10, 12) um das Speisegas der Anodenkammer (2a) zuzuführen, Druckeinrichtungen (41) um der Kathodenkammer (2c) komprimiertes Kathodenoxidationsgas (44) zuzuführen, und Einrichtungen um das Abgas (46, 50, 42) der Brennstoffzelle in die Kathodenkammer (2c) zurückzuführen, wobei das Brennstoffzellen-Kraftwerk des weiteren umfaßt: eine Methanisierungseinheit (9) um das wasserstoff- und kohlenoxidreiche Speisegas (4) in ein methanisiertes Gas umzuwandeln, ein Reformerkatalysatorbett (13), welches geeignet ist, ein methanisiertes Gas aufzunehmen und in Verfahrensgas (14) tür die Anode umzuwandeln, durch Absorbieren der Abwärme von der Brennstoffzelle (2).
2. Brennstoffzellen-Kraftwerk nach Anspruch 1, wobei die Methanisierungseinheit (9) einen Heißwassermethanisierungsreaktor umfaßt.
3. Brennstoffzellen-Kraftwerk nach Anspruch 1, wobei die Methanisierungseinheit (9) ein oder mehrere adiabatische Methanisierungsreaktoren umfaßt.
4. Brennstoffzellen-Kraftwerk nach Anspruch 1, wobei die Methanisierungseinheit (9) einen adiabatischen Methanisierungsreaktor und einen Heißwassermethanisierungsreaktor umfaßt.
5. Brennstoffzellen-Kraftwerk nach Anspruch 1, wobei das Reformerkatalysatorbett (13) ein integriertes Teil der der Brennstoffzelle (2) ist.
6. Brennstoffzellen-Kraftwerk nach Anspruch 5, wobei die Brennstoffzelle (2) eine Molten-Carbonate Fuel Cell (MCFC) ist.
7. Brennstoffzellen-Kraftwerk nach Anspruch 5, wobei die Brennstoffzelle (2) eine Solid Oxid Fuel Cell (SOFC) ist.
3. Brennstoffzellen-Kraftwerk nach Anspruch 1, wobei die Einrichtungen zum Zurückführen des Brennstoffzellenabgases (46, 50, 42) eine Düse (51) umfassen, die geeignet ist, das Kathodengas und die komprimierte Luft auf zunehmen und zu zirkulieren.
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EP (1) EP0430017B1 (de)
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DK (1) DK162961C (de)

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