DE69504136T2 - Karbonat enthaltende Brennstoffzelle mit direkter Anodeabgasumwälzung zur Kathode - Google Patents

Karbonat enthaltende Brennstoffzelle mit direkter Anodeabgasumwälzung zur Kathode

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Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung betrifft Brennstoffzellen und insbesondere Brennstoffzellen mit Karbonat als Elektrolyt.
  • In Karbonat-Brennstoffzellen herkömmlicher Bauart wird dem Brennstoffzellen-Anodenraum für die erforderliche Anodenreaktion kohlenstoffhaltiger Brennstoff zugeführt. Dem Kathodenraum werden für die Kathodenreaktion ein Oxidans oder Luft und Kohlendioxid zugeführt.
  • Das dem Kathodenraum zugeführte Kohlendioxid wird üblicherweise aus dem Anoden-Abgas erzeugt, das Dampf, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält. Herkömmlicherweise wird dieses Abgas einem Brenner zugeführt, wo der Wasserstoff und das Kohlenmonoxid mit der Luft verbrannt werden, um Kohlendioxid zu erzeugen. Das resultierende Kohlendioxid und die anderen Bestandteile der Verbrennungsprodukte werden hierauf dem Einlaßverteiler des Kathodenraums zugeführt.
  • Dieses Verfahren zur Erzeugung und zum Zurückführen von Kohlendioxid zum Kathodenraum der Brennstoffzelle führt zu einer effizienten Brennstoffzellen-Starkstromanlage. Jedoch sind mit dem äußeren Brenner und mit dem Hochtemperatur- Edelstahlrohrleitungssystem, das erforderlich ist, um die resultierenden Verbrennungsgase zurückzuführen, bedeutende Kosten verbunden. Dies hat Forscher angeregt, über Vorschläge nachzudenken, die den Wirkungsgrad des Verfahrens erhöhen und/oder das erforderliche Rohrleitungssystem reduzieren.
  • Ein Vorschlag schließt die Erhöhung des Brennerwirkungsgrades durch Verwendung eines katalytischen Brenners ein. Ein zweiter Vorschlag verwendet ebenfalls einen katalytischen Brenner, zieht aber in Erwägung, den Brenner im Kathoden-Einlaßverteiler anzuordnen. Obwohl diese Vorschläge gewisse Verbes serungen bieten, erfordert der erste Vorschlag immer noch, daß ein kostspieliges Rohrleitungssystem für die Verbrennungsgase verwendet wird. Obwohl der zweite Vorschlag das Rohrleitungssystem reduziert, erreicht er dies auf Kosten einer Erhöhung der Kompliziertheit des Kathoden-Einlaßverteilers.
  • Die EP-A-0 442 352 offenbart eine Karbonat-Brennstoffzelle, bei der das Anoden-Abgas durch einen Brenner zum Verbrennen des brennbaren Gases im Abgas oder durch einen Separator, der das brennbare Gas vom Abgas trennt, hindurchgeleitet wird, bevor das Abgas in den Kathodenrraum eingeführt wird.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung, wie in den Ansprüchen 1, 8 und 19 beansprucht, löst das Problem, wie man die Kompliziertheit verringert, die mit dem Zurückführen von Anoden-Abgas zum Kathodenraum verbunden ist.
  • Der Anodenraum der Brennstoffzelle ist so angepaßt, daß er dem Kathodenraum der Brennstoffzelle Brennstoff-Abgas unmittelbar zuführt, so daß das Brennstoff-Abgas im Kathodenraum mit dem Oxidans-Gas, das dem Raum zugeführt wird, verbrannt wird. Indem man das Brennstoff-Abgas und Oxidans-Gas in den Kathodenraum unmittelbar einführt und verbrennt, wird der Bedarf an einem gesonderten Brenner und einem gesonderten Rohrleitungssystem auf eine Weise beseitigt, die den Kathodenraum des Brennstoffzellensystems nicht zu kompliziert macht.
  • Die Anodenkanäle des Anodenraums der Brennstoffzelle sind so konstruiert, daß sie verengte Anodenauslaßöffnungen festlegen und daß sie den Ort dieser Auslaßöffnungen beim Einlaßverteiler des Kathodenraums festlegen. Das Brennstoff-Abgas wird folglich von den Anodenauslaßöffnungen unmittelbar in den Kathoden-Einlaßverteiler, wo es sich mit dem Oxidans-Gas mischt, mit einem gewünschten Druck angeliefert. Die Mischung von Brennstoff-Abgas und Oxidans-Gas bewirkt, daß das Brennstoff-Abgas verbrennt, wenn die Gase in den Kathodenraum hinein- und durch ihn hindurchströmen. Dies wiederum führt zur Erzeugung des gewünschten Kohlendioxidgases in den Kathodenkanälen. Um eine Anordnung der Anodenauslaßöffnungen bei dem Kathoden-Einlaßverteiler zu erleichtern, laufen die Anodenkanäle in Richtung der Kathodenkanäle, so daß dadurch ein gegenläufiger Strom des Oxidans- und Brennstoff-Gases durch dieselben hindurch ermöglicht wird. Zusätzlich führt diese Bauform zu einer gleichförmigen Zufuhr von Brennstoff-Abgasen zum Kathodenraum.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Einrichtung bereitgestellt, um eine Erwärmung des Oxidans- Gases zu bewirken, das dem Kathoden-Einlaßverteiler zugeführt wird. Diese Einrichtung liegt in Form einer Kathoden-Gasrückführschleife vor, die Kathoden-Abgas zum Kathoden-Einlaßverteiler zurückführt.
    • BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die obigen und andere Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nach Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser ersichtlich.
  • Fig. 1 veranschaulicht ein Brennstoffzellensystem gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 2 veranschaulicht in größerer Einzelheit den konstruktiven Aufbau einer zweipoligen Platteneinheit, die verwendet wird, um die in dem Brennstoffzellensystem von Fig. 1 verwendeten Brennstoffzellen herzustellen;
  • die Fig. 3 und 4 veranschaulichen die Anoden- und Kathodenseite einer zweipoligen Platte, die in der zweipoligen Platteneinheit von Fig. 2 verwendet wird; und
  • Fig. 5 veranschaulicht ein weiteres Brennstoffzellensystem gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
    • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Fig. 1 veranschaulicht ein Brennstoffzellensystem 1 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Das System 1 umfaßt eine Mehrzahl von Brennstoffzellen 2, die übereinander angeordnet sind, so daß sie einen Stapel 3 bilden.
  • Die Brennstoffzellen 2 sind so zusammengestellt, wie in größerer Einzelheit nachstehend erörtert wird, daß sie auf einer Endfläche 3A des Stapels 3 Anodeneinlaßöffnungen 4A festlegen, die mit einem Anoden-Einlaßverteiler 4B in Verbindung stehen. Die Anodeneinlaßöffnungen 4A transportieren Brennstoff-Gas vom Anoden-Einlaßverteiler 4B zu Anodenkanälen 4C (in Fig. 1 nicht dargestellt), die durch die Brennstoffzellen 2 festgelegt sind. Die Anodenkanäle 4C wiederum transportieren das Brennstoff-Gas in einer durch die Pfeile A wiedergegeben Richtung durch den Stapel 3.
  • Die Brennstoffzellen 2 sind weiter so zusammengestellt, wie ebenfalls in größerer Einzelheit nachstehend erörtert wird, daß sie auf einer zweiten Endfläche 3B des Stapels Kathodeneinlaßöffnungen 5A einschließen, die mit einem Kathoden- Einlaßverteiler 5B in Verbindung stehen. Die Kathodeneinlaßöffnungen 5A stehen auch mit Kathodenkanälen 5C (in Fig. 1 nicht dargestellt) in Verbindung, die durch die Brennstoffzellen 2 festgelegt sind. Die Kanäle 5C wiederum transportieren Oxidans-Gas in einer durch die Pfeile B wiedergegebenen Richtung durch den Stapel 3. Resultierendes Oxidans-Abgas verläßt den Stapel über einen Kathoden-Abgasverteiler 5D.
  • Gemäß der Erfindung sind die Brennstoffzellen 2 zusätzlich so zusammengestellt, daß die Anodenkanäle 4C bei Anodenauslaßöffnungen 4D enden, welche den Kathoden-Einlaßverteiler 5B unmittelbar versorgen. Das Brennstoff-Abgas wird folglich · unmittelbar von den Auslaßöffnungen 4D zum Oxidans-Einlaßverteiler 5B geliefert, wo sich die Anoden-Abgase mit dem zugeführten Oxidans-Gas mischen, das ebenfalls zu diesem Vertei ler geliefert wird. Als Ergebnis wird durch den Kathodenverteiler 5B und die Kathodeneinlaßöffnungen 5A eine Zusammensetzung aus Brennstoff-Abgas und Oxidans-Gas in die Kathodenkanäle 5C eingespeist.
  • Auf diese Weise wird das Brennstoff-Abgas durch das Oxidans- Gas in den Kathodenkanälen 5C verbrannt, um CO&sub2;-Gas zu erzeugen, das benötigt wird, um eine elektrochemische Reaktion in den Brennstoffzellen 2 zu fördern. Wegen des unmittelbaren Eintritts des Brennstoff-Abgases in den Kathoden-Einlaßverteiler 5B über die Anodenauslaßöffnungen 4D, die in unmittelbarer Verbindung mit demselben stehen, sind im Brennstoffzellensystem 1 kein Anoden-Abgasverteiler, äußeres Rohrleitungssystem oder Brenner erforderlich, um das benötigte CO&sub2;- Gas zu erzeugen. Außerdem erfolgt die Verbrennung des Brennstoff-Abgases ohne jeglichen Bedarf an einem gesonderten katalytischen Brenner im Kathoden-Einlaßverteiler. Alle diese Faktoren verringern die Kosten des Systems 1 stark.
  • Fig. 2 veranschaulicht in größerer Einzelheit die Elemente einer zweipoligen Platteneinheit 31, die verwendet wird, um die Zellen 2 des Brennstoffzellensystems 1 von Fig. 1 zu bilden. Wie gezeigt, umfaßt die Einheit 31 eine Anode 32, die über einem Anodenstromkollektor 33 liegt. Der Stromkollektor 33 weist Zick-Zack-Kanäle 33A auf, welche die vorstehend erwähnten Anodenkanäle 4C definieren und durch welche Brennstoff-Gas in der Richtung A hindurchfließt.
  • Eine zweipolige Platte 34 weist einen Hauptabschnitt 34A auf, der unter dem Anodenstromkollektor 33 liegt. Die Peripherie 34B der zweipoligen Platte 34 ist nach oben und rückwärts umgebogen, so daß dadurch ein Rand und eine Naßdichtung mit einer Karbonatmatrix 39 gebildet werden. Dieser Rand erstreckt sich um die Seiten der Anode 32 und des Stromkollektors 33 herum, wobei die Abschnitte der Seiten offen gelassen sind, die das Brennstoff-Gas in die Kanäle 33A aufnehmen.
  • Eine Fläche 34C der Peripherie 34B der zweipoligen Platte begrenzt das Abgasende der Anodenkanäle 33A und ist mit Löchern 34D versehen, die an die jeweiligen Kanäle angrenzen. Diese Löcher definieren die vorstehend erörterten verengten Anodenauslaßöffnungen 4D und koppeln das Brennstoff-Abgas von den Anodenkanälen in den Kathoden-Einlaßverteiler, der das Oxidans-Gas aufnimmt.
  • Ein Kathodenstromkollektor 35 liegt unter der zweipoligen Platte 34 und weist Kanäle 35A auf, um das Gemisch aus Oxidans-Gas und Brennstoff-Abgas am Kathoden-Einlaßverteiler durch die Einheit 31 in der Richtung B zu transportieren. Die Kanäle 35A definieren folglich die vorstehend erörterten Kathodenkanäle 5C. Ein Kathodenabstützstreifen 36 liefert eine Stütze für den Rand einer Kathode 37, die den Kathodenstromkollektor 35 unterkleidet. Eine Verteilerdichtung 38 ist am Seitenrand des Kathodenstromkollektors 35 unterhalb der zweipoligen Platte 34 angeordnet. Eine ähnliche Verteilerdichtung ist am anderen Seitenrand des Kathodenstromkollektors angeordnet, ist aber in der Zeichnung nicht gezeigt.
  • Die Fig. 3 und 4 zeigen schematisch die Anoden- und Kathodenseite der zweipoligen Platte 34 der zweipoligen Einheit 31. In dieser Figur sind auch die Durchflußwege A und B für das Brennstoff- und Oxidans-Gas gezeigt.
  • Bei der Bildung der Brennstoffzellen 2 des Stapels 3 wird eine Mehrzahl von zweipoligen Platteneinheiten 31 aufeinander gestapelt, wobei sich zwischen aufeinanderfolgenden Platten eine Karbonat-Elektrolytmatrix 39 befindet. Jede Brennstoffzelle 2 wird folglich durch die obere und untere Hälfte von zwei aufeinanderfolgend gestapelten zweipoligen Platteneinheiten 31 und die dazwischen eingeschobene Karbonatmatrix 39 tatsächlich festgelegt.
  • Wie vorstehend angezeigt, sind die Brennstoffzellen 2 des Stapels 3 des Brennstoffzellensystems 1 so angeordnet und zusammengestellt, daß das Brennstoff-Abgas dem Kathoden- Einlaßverteiler unmittelbar zugeführt wird, wodurch die Verbrennung des Brennstoff-Abgases im Brennstoffzellenstapel 3 selbst bewirkt wird. Um die Verbrennung des Brennstoff- Abgases zu fördern, kann es wünschenswert sein, das frische Oxidans-Gas im Kathoden-Einlaßverteiler vorzuwärmen. Gemäß der Erfindung wird dies durch eine Kathodenrückschleife erreicht, die einen Teil des Oxidans-Abgases vom Kathoden- Auslaßverteiler 5D zurück in den Kathoden-Einlaßverteiler 5B transportiert.
  • Des ist schematisch in Fig. 1 durch die Rückführschleife 6 dargestellt, die das Rohrleitungssystem 6A und das Rückführgebläse 6B umfaßt. Wie ersichtlich ist, transportiert die Schleife 6 einen Teil des Oxidans-Abgases aus dem Kathoden- Auslaßverteiler 5D zum Kathoden-Einlaßverteiler 5B, um das Gemisch aus Oxidans-Gas und Brennstoff-Abgas vorzuwärmen.
  • Als weitere Methode einer Zunahme oder Verbesserung der Verbrennung des Anoden-Abgases bei Durchquerung des Kathodenraums können die Kathodenkanäle 5C auch mit Kathodenmaterial oder einem Verbrennungskatalysator versehen sein. Derartiges Material kann zusätzlich an den Einlässen zu dem und an den Auslässen aus dem Kathodenraum angeordnet sein. Ein besonderes Material, das für den vorgenannten Zweck verwendet werden kann, ist Nickeloxid (NiO).
  • Während die Erfindung vorstehend in Begriffen eines Systems 1, von Brennstoffzellen 2 und eines Stapels 3 beschrieben worden ist, die so angeordnet sind, daß sich das Oxidans-Gas und Brennstoff-Gas in einer Gegenstrombeziehung bewegen, finden die Prinzipien der Erfindung auch Anwendung bei Anordnungen, bei denen sich die Gase in einer Querstrombeziehung bewegen. Dies ist schematisch in Fig. 5 durch das Brennstoffzellensystem 1' dargestellt, das aus dem Brennstoffzellenstapel 3' besteht, dessen Brennstoffzellen so angeordnet sind, daß sich das Brennstoff-Gas in der Richtung A' durch den Stapel bewegt und so daß sich das Oxidans-Gas in der Querstromrichtung B' durch den Stapel bewegt.
  • In diesem Fall wird Brennstoff-Gas durch den Brennstoff-Gas- Einlaßverteiler 4B' zum Stapel geliefert. Das Brennstoff-Gas strömt in Richtung A' durch den Stapel, und das Brennstoff- Abgas wird in einem Anoden-Abgasverteiler 41 des Anodenraums eingesammelt. Ein Rohrleitungssystem 42 koppelt oder liefert dann einen Teil des Anoden-Abgases zum Kathoden-Einlaßverteiler 5B', der keinen Brenner enthält und der auch Oxidans-Gas von einer Oxidans-Versorgung erhält. Die Mischung aus Oxidans-Gas und Anoden-Abgas strömt hierauf durch die Kathodenkanäle, wo die Verbrennung des Anoden-Abgases stattfindet. Das Kathoden-Abgas verläßt den Kathodenraum des Stapels über den Kathoden-Auslaßverteiler 5D'.
  • Das System von Fig. 5 kann auch abgewandelt werden, so daß es eine Rückführschleife für das Kathoden-Abgas ähnlich dem System von Fig. 1 einschließt. Außerdem können Materialien oder Katalysatoren, die die Verbrennungsreaktion fördern, auch ähnlich dem System von Fig. 1 in den Kathodenkanälen angeordnet sein.
  • Anstatt daß man die Anodenauslaßöffnungen 4D lediglich am Kathoden-Einlaßverteiler 5B vorsieht, könnten einige Anodenauslaßöffnungen auch direkt in den Kathodenkanälen 5C vorgesehen sein. Dies ist in Fig. 2 durch die Anodenauslaßöffnung gezeigt, die durch ein Loch 61 gebildet wird, das durch den Anodenstromkollektor 33 und die zweipolige Platte 34 hindurchgeht, so daß dadurch ein Anodenkanal 33A des Anodenstromkollektors 33 und ein Kathodenkanal 35A des Kathodenstromkollektors 35 verbunden werden. Zusätzliche Löcher 61 können vorgesehen sein, um weiter die Kanäle 33A und 35A zu verbinden, und, wenn gewünscht, können diese Löcher mit den · Löchern 34D oder an Stelle von ihnen in der zweipoligen Plattenfläche 34C verwendet werden.

Claims (23)

1. Karbonat-Brennstoffzellensystem, umfassend:
mindestens eine Brennstoffzelle, umfassend: einen Kathodenraum zum Aufnehmen von Oxidans-Gas und zum Transportieren des Oxidans-Gases durch die Brennstoffzelle; sowie einen Anodenraum zum Aufnehmen von Brennstoff-Gas und zum Transportieren von Brennstoff-Gas durch die Brennstoffzelle, wobei der Anodenraum so angepaßt ist, daß Brennstoff-Abgas unmittelbar zu dem Kathodenraum weitergeleitet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Einlaß des Kathodenraums dem Auslaß des Anodenraums benachbart ist und
daß die unmittelbare Weiterleitung des Anodenabgases zu dem Kathodenraum ohne einen Hindurchtritt durch einen äußeren Brenner und ein äußeres Rohrleitungssystem erfolgt, wodurch ein Verbrennen des Brennstoff-Abgases und des Oxidans-Gases zum Erzeugen von CO&sub2; in dem Kathodenraum erfolgt.
2. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, bei dem: das Brennstoffzellensystem eine Mehrzahl der Brennstoffzellen umfaßt, die übereinander angeordnet sind, so daß sie einen Brennstoffzellen-Stapel bilden.
3. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, bei dem:
der Anodenraum so angepaßt ist, daß er das Brennstoff- Abgas gleichförmig zu dem Kathodenraum weiterleitet.
4. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, weiter umfassend:
eine Einrichtung zum Vorheizen des Oxidans-Gases, das an · den Kathodenraum abgegeben wird.
5. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 4, bei dem:
die Vorheizeinrichtung einschließt: eine Rückführschleife zum Zurückführen von Oxidans-Abgas aus dem Kathodenraum zurück in den Kathodenraum.
6. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, bei dem:
der Kathodenraum eine erste Einrichtung zur Aufnahme des Oxidans-Gases und eine zweite Einrichtung zum Transportieren des Oxidans-Gases durch die Brennstoffzelle einschließt;
und der Anodenraum so angepaßt ist, daß er unmittelbar mit einem von: der ersten Einrichtung; der zweiten Einrichtung; und der ersten und zweiten Einrichtung in Verbindung steht.
7. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, bei dem:
der Kathodenraum das Oxidans-Gas in einer Richtung durch die Brennstoffzelle transportiert, die zu der Richtung, in der der Anodenraum das Brennstoff-Gas durch die Brennstoffzelle transportiert, gegenläufig ist.
8. Karbonat-Brennstoffzellensystem umfassend:
mindestens eine Brennstoffzelle, umfassend: einen Kathodenraum, einschließend einen Kathodeneinlaßverteiler zur Aufnahme von Oxidans-Gas und mit dem Kathodeneinlaßverteiler in Verbindung stehende Kathodenkanäle zum Transportieren des Oxidans-Gases durch die Brennstoffzelle; sowie einen Anodenraum, einschließend Anodenkanäle zum Transportieren von Brennstoff-Gas durch den Anodenraum, wobei die Brennstoffkanäle Anodenauslaßöffnungen aufweisen, die unmittelbar mit dem Kathodenraum in Verbindung stehen, um Brennstoff-Abgas unmittelbar zu dem Kathodenraum weiterzuleiten,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kathodeneinlaßverteiler zu den Anodenauslaßöffnungen benachbart ist und
daß die unmittelbare Weiterleitung des Brennstoff-Abgases zu dem Kathodenraum ohne einen Hindurchtritt durch einen äußeren Brenner und ein äußeres Rohrleitungssystem erfolgt, wodurch ein Verbrennen des Brennstoff-Abgases und des Oxidans-Gases zum Erzeugen von CO&sub2; in dem Kathodenraum erfolgt.
9. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 8, bei dem:
die Anodenauslaßöffnungen unmittelbar mit einem von: dem Kathodeneinlaßverteiler; den Kathodenkanälen; und dem Kathodeneinlaßverteiler und den Kathodenkanälen in Verbindung stehen.
10. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 9, bei dem:
das Brennstoffzellensystem eine Mehrzahl der Brennstoffzellen umfaßt, die übereinander angeordnet sind, so daß sie einen Brennstoffzellen-Stapel bilden.
11. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 9, bei dem:
die Kathodenkanäle Kathodeneinlaßöffnungen und Kathodenauslaßöffnungen aufweisen, wobei die Kathodeneinlaßöffnungen Oxidans-Gas aus dem Kathodeneinlaßverteiler erhalten.
12. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 11, bei dem:
die Anodenauslaßöffnungen den Kathodeneinlaßöffnungen benachbart sind.
13. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 12, bei dem:
die Anodenauslaßöffnungen bezüglich der Kathodeneinlaßöffnungen gleichförmig verteilt sind.
14. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 12, bei dem:
die Kathodenkanäle das Oxidans-Gas in einer ersten Richtung durch die Zelle transportieren;
und die Anodenkanäle das Brennstoff-Gas in einer zu der ersten Richtung gegenläufigen Richtung durch die Zelle transportieren.
15. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 11, bei dem:
der Kathodenraum an den Kathodeneinlaß- und/oder -aus laßöffnungen einen Kathodenabstützstreifen einschließt, um das Verbrennen des Brennstoff-Abgases und des Oxidans-Gases zu beschleunigen.
16. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 11, weiter umfassend:
eine mit den Kathodenauslaßöffnungen und dem Kathodeneinlaßverteiler in Verbindung stehende Rückführschleife zum Transportieren von Oxidans-Abgas zu dem Kathodeneinlaßverteiler.
17. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 8, bei dem:
die Kathodenkanäle eine Einrichtung einschließen, um das Verbrennen des Brennstoff-Abgases und des Oxidans zu beschleunigen.
18. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 17, bei dem:
die Einrichtung zum Beschleunigen der Verbrennung NiO- Material einschließt.
19. Verfahren zum Betreiben eines Karbonat-Brennstoffzellensystems, umfassend:
Bereitstellen von einer oder mehreren Brennstoffzellen, die in einem Stapel angeordnet sind, wobei jede Brennstoffzelle einen Kathodenraum zum Aufnehmen von Oxidans-Gas und zum Transportieren des Oxidans-Gases durch die Brennstoffzelle sowie einen Anodenraum zum Aufnehmen von Brennstoff-Gas und zum Transportieren des Brennstoff-Gases durch die Zelle aufweist;
und Anordnen des Kathoden- und Anodenraumes von einer oder mehreren der Brennstoffzellen, so daß Brennstoff-Abgas unmittelbar von dem Anodenraum zu dem Kathodenraum weitergeleitet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Einlaß dieses Kathodenraums dem Auslaß des Anodenraums benachbart ist und
daß die unmittelbare Weiterleitung des Anodenabgases zu dem Kathodenraum ohne einen Hindurchtritt durch einen äußeren Brenner und ein äußeres Rohrleitungssystem erfolgt,
wodurch ein Verbrennen des Brennstoff-Abgases und des Oxidans-Gases zum Erzeugen von CO&sub2; in dem Kathodenraum erfolgt.
20. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems nach Anspruch 19, bei dem:
die unmittelbare Weiterleitung des Brennstoff-Abgases gleichförmig durchgeführt wird.
21. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems nach Anspruch 19, weiter umfassend:
Vorheizen des zu dem Kathodenraum weitergeleiteten Oxidans-Gases.
22. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems nach Anspruch 21, bei dem:
das Vorheizen ein Zurückführen von Oxidans-Abgas aus dem Kathodenraum zurück in den Kathodenraum einschließt.
23. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems nach Anspruch 19, bei dem:
das Brennstoff-Abgas unmittelbar zu einem von: einem Kathodeneinlaßverteiler des Kathodenraums; Kathodenkanälen des Kathodenraums; und dem Kathodeneinlaßverteiler und den Kathodenkanälen des Kathodenraums weitergeleitet wird.
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