WO1998021776A1 - Brennstoffzelle mit integriertem reformer - Google Patents

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    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the invention relates to a fuel cell with a reformer for reforming the fuel.
  • a high-temperature fuel cell has a cathode, an electrolyte and an anode.
  • the cathode becomes an oxidizing agent, e.g. B. air and the anode becomes a fuel, e.g. B. supplied hydrogen.
  • the cathode space is the space or channel section in which the cathode is located.
  • Anode space is the space or channel section in which the anode is located.
  • oxygen ions form on the cathode of a high-temperature fuel cell.
  • the oxygen ions pass through the electrolyte and recombine on the anode side with the hydrogen from the fuel to form water.
  • the recombination releases electrons and thus generates electrical energy.
  • the connecting element of two fuel cells is known under the name interconnector.
  • Such a combination of several fuel cells is called a fuel cell stack.
  • the hydrogen can a. by reforming
  • Methanol or methane can be obtained.
  • hydrogen is generated from methane according to the formula CH 4 + H 2 0 ⁇ 3H 2 + CO.
  • an internal reforming of methane or methanol is alternatively carried out in the anode compartment of a fuel cell in accordance with DE 195 19 847.
  • the thermal energy generated in the anode compartment can be used directly for the endothermic reforming reaction.
  • the object of the invention is to provide a fuel cell stack with a reformer in which the energy disadvantages known from the external reforming and the technical problems known from the internal reforming do not occur.
  • the object is achieved by a fuel cell or a fuel cell stack with the features of the main claim.
  • Advantageous embodiments result from the related claims.
  • the fuel cell or fuel cell stack according to the claims has additional fuel gas channels inside the fuel cell or the stack, which are equipped with means for carrying out the reforming reaction.
  • Under an additional fuel gas channel is a To understand channel or channel section through which fuel gas is passed and which differs from the fuel gas electrode space.
  • the fuel gas electrode space is the channel or channel section in which the fuel gas electrode is located.
  • the fuel gas electrode is the electrode to which the fuel gas is directed.
  • the additional fuel gas duct is designed as an internal heat exchanger duct.
  • This is to be understood as a channel which directly adjoins the fuel gas electrode space and through which the fuel gas is conducted in the opposite direction to the fuel gas duct in the fuel gas electrode space.
  • a heat exchanger channel is e.g. B. from DE 195 05 913 known.
  • an opening is provided in the region of the exit of the exhaust gas from the anode space of a high-temperature fuel cell, which leads into the additional fuel gas channel.
  • the methane reforming reaction mentioned at the beginning requires the supply of pure water.
  • the chemical combustion of H 2 leads to water production.
  • This anode exhaust gas routing avoids long exhaust gas routings and thus pressure losses.
  • the construction is simple and therefore inexpensive.
  • means are provided for generating a high entry velocity of the fuel gas into the additional fuel gas channel.
  • the generation of a high entry speed has the result that a suction effect occurs at the opening if the fuel gas is guided appropriately. Exhaust gas is sucked in due to the suction effect.
  • a nozzle is provided as a means for generating high speeds.
  • the fuel gas is in the additional o O yi
  • Methane Via a nozzle 9, methane is introduced into the tube 8, that is to say into the heat exchanger duct 4, at high speed.
  • the nozzle is aligned so that the direction of inflow coincides with the direction of flow in channel 4.
  • the high flow velocity caused by the nozzle 9 creates a negative pressure in the entry area into the heat exchanger duct 4.
  • Water-containing exhaust gas is therefore introduced from the anode compartment into the heat exchanger duct 4 via the opening 6.
  • water-containing exhaust gas escapes from the anode compartment through the outlet opening 7.
  • the cathode compartment 2 is located outside the tubular fuel cell 1. Air is passed through this.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffzelle (1) oder Brennstoffzellenstapel mit einem innerhalb der Brennstoffzelle oder des Brennstoffzellenstapels befindlichen zusätzlichen Brenngaskanal (4) sowie mit innerhalb des zusätzlichen Brenngaskanals befindlichen Mitteln zur Reformierung von Brennstoff. Probleme, die bei der internen Reformierung im Anodenraum auftreten, können dadurch erheblich vermindert werden, ohne auf die wesentlichen Vorteile einer internen Reformierung verzichten zu müssen.

Description

B e s c h r e i b u n g
Brennstoffzelle mit integriertem Reformer
Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffzelle mit einem Reformer zur Reformierung des Brennstoffes.
Eine Hochtemperatur-Brennstoffzelle weist eine Kathode, einen Elektrolyten sowie eine Anode auf. Der Kathode wird ein Oxidationsmittel , z. B. Luft und der Anode wird ein Brennstoff, z. B. Wasserstoff zugeführt. Kathodenraum wird der Raum oder der Kanalabschnitt genannt, in dem sich die Kathode befindet. Anodenraum wird der Raum oder der Kanalabschnitt genannt, in dem sich die Anode befindet.
An der Kathode einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle bilden sich in Anwesenheit des Oxidationsmittels Sauer- stoffionen. Die Sauerstoffionen passieren den Elektrolyten und rekombinieren auf der Anodenseite mit dem vom Brennstoff stammenden Wasserstoff zu Wasser. Mit der Rekombination werden Elektronen freigesetzt und so elektrische Energie erzeugt.
Zur Erzielung großer Leistungen werden mehrere Brennstoffzellen aufeinander gestapelt und elektrisch seri- eil miteinander verbunden. Das verbindende Element zweier Brennstoffzellen ist unter der Bezeichnung In- terkonnektor bekannt. Ein derartiger Zusammenschluß mehrerer Brennstoffzellen wird Brennstoffzellenstapel genannt . Der Wasserstoff kann u. a. durch Reformierung von
Methanol oder Methan gewonnen werden. Beispielsweise wird aus Methan gemäß der Formel CH4 + H20 -» 3H2 + CO Wasserstoff erzeugt. Das zusätzlich entstehende CO wird in der Brennstoffzelle entsprechend der H2-Umsetzung zu C02 umgesetzt.
Es ist bekannt, einem Brennstoffzellenstapel einen Reformer zur Durchführung der Reformierungsreaktion vor- zuschalten. Nachteilhaft erfordert ein solcher externer Reformer eine separate Wärmezufuhr, um die für die Reaktion erforderliche Aktivierungsenergie bereitzustellen.
Um die mit der externen Reformierung verbundenen Wärme- und damit Energieverluste zu vermeiden, wird alternativ gemäß DE 195 19 847 eine interne Reformierung von Methan oder Methanol im Anodenraum einer Brennstoffzelle durchgeführt. Die im Anodenraum erzeugte Wärmeenergie kann unmittelbar für die endotherm ablaufende Reformierungsreaktion genutzt werden.
Da die Reformierungsreaktion jedoch sehr schnell im Vergleich zur elektrochemischen Reaktion abläuft und daher starke Temperaturunterschiede auftreten, ist die bekannte interne Reformierung im Anodenraum mit erheb- liehen technischen Problemen verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Brennstoffzellenstapels mit Reformer, bei der nicht die von der externen Reformierung bekannten energetischen Nachteile sowie die von der internen Reformierung bekannten technischen Probleme auftreten.
Die Aufgabe wird durch eine Brennstoffzelle oder einen Brennstoffzellenstapel mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den rückbezogenen Ansprüchen. Die anspruchsgemäße Brennstoffzelle oder Brennstoffzellenstapel weist innerhalb der Brennstoffzelle oder des Stapels zusätzliche Brenngaskanäle auf, die mit Mitteln zur Durchführung der Reformierungsreaktion ausgestattet sind. Unter einem zusätzlichen Brenngaskanal ist ein Kanal oder Kanalteilstück zu verstehen, durch den Brenngas geleitet wird und der sich vom Brenngaselektrodenraum unterscheidet . Der Brenngaselektrodenraum ist der Kanal oder Kanalteilstück, in dem sich die Brenngaselektrode befindet. Die Brenngaselektrode ist die Elektrode, zu der das Brenngas geleitet wird.
Da der zusätzliche Brenngaskanal innerhalb der sich auf Betriebstemperatur befindlichen Brennstoffzelle bzw. Brennstoffzellenstapels angeordnet ist, bedarf es kei- ner energetisch ungünstigen, separaten Wärmezufuhr zur Durchführung der endotherm ablaufenden Reformierungsreaktion. Da die Reformierungsreaktion und die elektrochemische Reaktion örtlich getrennt innerhalb der Brennstoffzelle oder des Brennstoffzellenstapels ablau- fen, lassen sich die von der internen Reformierung her bekannten technischen Probleme unabhängig voneinander und daher erheblich einfacher lösen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der zusätzliche Brenngaskanal als interner Wärmetau- scherkanal ausgestaltet . Hierunter ist ein Kanal zu verstehen, der unmittelbar an den Brenngaselektrodenraum angrenzt und durch den das Brenngas entgegengesetzt zur Brenngasführung im Brenngaselektrodenraum geleitet wird. Ein derartiger Wärmetauscherkanal ist z. B. aus DE 195 05 913 bekannt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im Bereich des Austrittes des Abgases aus dem Anodenraum einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle eine Öffnung vorgesehen, die in den zusätzlichen Brenn- gaskanal hineinführt .
Die eingangs genannte Reformierungsreaktion von Methan erfordert die Zuführung von reinem Wasser. Die chemische Verbrennung von H2 führt zur Wasserproduktion. Gemäß Stand der Technik findet daher eine teilweise Rück- führung des aus dem Anodenraum austretenden Anodenabga- ses in den Reformer statt, um das Produktwasser der Reformierungsreaktion zuzuführen. Gemäß Stand der Technik ist beispielsweise bekannt, das Anodenabgas zunächst aus der Brennstoffzelle herauszuführen und dann dem ex- ternen Reformer zuzuleiten.
Nachteilhaft ist diese externe Anodenabgasführung aufwendig. Auch sind lange Abgasführungen unerwünscht, da dann Druckverluste auftreten, die zur Verminderung des Wirkungsgrades einer Brennstoffzelle führen. Durch die vom Anodenraum in den zusätzlichen Brenngas- kanal hineinführende Öffnung tritt Abgas aus dem Anodenraum in den zusätzlichen Brenngaskanal ein. Mit dem Anodenabgas gelangt Produktwasser in den zusätzlichen Brenngaskanal. Dieses Produktwasser wird dem im zusätz- liehen Brenngaskanal befindlichen Reformer (Mittel zur Durchführung der Reformierungsreaktion) zugeführt. Innerhalb des Reformers fungiert das Wasser als Reaktionspartner.
Diese Anodenabgasführung vermeidet lange Abgasführungen und damit Druckverluste. Die Konstruktion ist einfach und somit preiswert .
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind Mittel zur Erzeugung einer hohen Eintrittsgeschwindigkeit des Brenngases in den zusätzli- chen Brenngaskanal vorgesehen. Die Erzeugung einer hohen Eintrittsgeschwindigkeit hat zur Folge, daß bei geeigneter Führung des Brenngases ein Ansaugeffekt an der Öffnung entsteht. Durch den Ansaugeffekt wird Abgas angesaugt . In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Düse als Mittel zur Erzeugung hoher Geschwindigkeiten vorgesehen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Brenngas derart in den zusätzlichen o O yi
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Methan. Über eine Düse 9 wird Methan mit hoher Geschwindigkeit in das Rohr 8, also in den Wärmetauscherkanal 4 eingeleitet. Die Düse ist so ausgerichtet, daß die Einströmungsrichtung mit der Richtung der Strömung im Kanal 4 übereinstimmt. Die durch die Düse 9 bewirkte hohe Strömungsgeschwindigkeit ruft im Eintrittsbereich in den Wärmetauscherkanal 4 einen Unterdruck hervor. Über die Öffnung 6 wird daher wasserhaltiges Abgas aus dem Anodenraum in den Wärmetauscherkanal 4 eingeleitet . Daneben entweicht wasserhaltiges Abgas durch die Aus- trittsöffnung 7 aus dem Anodenraum. Der Kathodenraum 2 befindet sich außerhalb der röhrenförmigen Brennstoffzelle 1. Durch diesen wird Luft geleitet.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Brennstoffzelle oder Brennstoffzellenstapel mit einem innerhalb der Brennstoffzelle oder des Brennstoffzellenstapels befindlichen zusätzlichen Brenngaskanal sowie mit innerhalb des zusätzlichen
Brenngaskanals befindlichen Mitteln zur Reformierung von Brennstoff.
2. Vorrichtung nach vorhergehendem Anspruch mit einem Wärmetauscherkanal als zusätzlichen Brenngaskanal.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Öffnung im Bereich des Austrittes des Abgases aus dem Brenngaselektrodenraum, die in den zusätzlichen Brenngaskanal hineinführt.
4. Vorrichtung nach vorhergehendem Anspruch mit einer Düse, die Brennstoff in den zusätzlichen
Brenngaskanal hineinleitet .
5. Vorrichtung nach vorhergehendem Anspruch mit einer derart ausgerichteten Düse, daß das Brenngas parallel zur im zusätzlichen Brenngaskanal vorgesehenen Strömungsrichtung in den zusätzlichen Brenngaskanal hineinströmt.
PCT/DE1997/002636 1996-11-12 1997-11-06 Brennstoffzelle mit integriertem reformer WO1998021776A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105720288A (zh) * 2014-12-05 2016-06-29 中国科学院大连化学物理研究所 一种内重整燃料电池电堆

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002069430A2 (en) * 2001-02-23 2002-09-06 Meacham G B Kirby Internal reforming improvements for fuel cells
DE102014100702B4 (de) 2014-01-22 2017-06-29 Siqens Gmbh Brennstoffzellensystem zur thermisch gekoppelten Reformierung mit Reformataufbereitung und Verfahren dazu

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3359134A (en) * 1961-12-05 1967-12-19 Service Nat Dit Gaz De France Fuel cell including packed catalytic substance
FR1553361A (de) * 1967-02-01 1969-01-10
US3718506A (en) * 1971-02-22 1973-02-27 Bbc Brown Boveri & Cie Fuel cell system for reacting hydrocarbons
JPS6247968A (ja) * 1985-08-28 1987-03-02 Hitachi Ltd 内部改質を行う溶融炭酸塩型燃料電池
JPS62140374A (ja) * 1985-12-13 1987-06-23 Hitachi Ltd 内部改質型溶融炭酸塩燃料電池
JPS63285876A (ja) * 1987-05-19 1988-11-22 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 燃料電池
WO1992016029A1 (de) * 1991-03-05 1992-09-17 Bossel Ulf Dr Vorrichtung zur umwandlung chemischer energie eines brennstoffes in elektrische energie mit einer vielzahl von hochtemperatur-brennstoffzellen
JPH0562695A (ja) * 1991-09-06 1993-03-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 平板状固体電解質燃料電池
US5264300A (en) * 1992-01-09 1993-11-23 Gebrueder Sulzer Aktiengesellschaft Centrally symmetrical fuel cell battery
JPH0613097A (ja) * 1992-06-25 1994-01-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 固体電解質燃料電池発電装置
EP0673074A1 (de) * 1994-02-19 1995-09-20 ROLLS-ROYCE plc Ein Festoxid-Brennstoffzellenstapel
JPH09129257A (ja) * 1995-10-31 1997-05-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 発電装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4182795A (en) * 1978-07-10 1980-01-08 Energy Research Corporation Fuel cell thermal control and reforming of process gas hydrocarbons
US4365007A (en) * 1981-06-12 1982-12-21 Energy Research Corporation Fuel cell with internal reforming

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3359134A (en) * 1961-12-05 1967-12-19 Service Nat Dit Gaz De France Fuel cell including packed catalytic substance
FR1553361A (de) * 1967-02-01 1969-01-10
US3718506A (en) * 1971-02-22 1973-02-27 Bbc Brown Boveri & Cie Fuel cell system for reacting hydrocarbons
JPS6247968A (ja) * 1985-08-28 1987-03-02 Hitachi Ltd 内部改質を行う溶融炭酸塩型燃料電池
JPS62140374A (ja) * 1985-12-13 1987-06-23 Hitachi Ltd 内部改質型溶融炭酸塩燃料電池
JPS63285876A (ja) * 1987-05-19 1988-11-22 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 燃料電池
WO1992016029A1 (de) * 1991-03-05 1992-09-17 Bossel Ulf Dr Vorrichtung zur umwandlung chemischer energie eines brennstoffes in elektrische energie mit einer vielzahl von hochtemperatur-brennstoffzellen
JPH0562695A (ja) * 1991-09-06 1993-03-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 平板状固体電解質燃料電池
US5264300A (en) * 1992-01-09 1993-11-23 Gebrueder Sulzer Aktiengesellschaft Centrally symmetrical fuel cell battery
JPH0613097A (ja) * 1992-06-25 1994-01-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 固体電解質燃料電池発電装置
EP0673074A1 (de) * 1994-02-19 1995-09-20 ROLLS-ROYCE plc Ein Festoxid-Brennstoffzellenstapel
JPH09129257A (ja) * 1995-10-31 1997-05-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 発電装置

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 011, no. 231 (E - 527) 28 July 1987 (1987-07-28) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 011, no. 367 (E - 561) 28 November 1987 (1987-11-28) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 013, no. 114 (E - 730) 20 March 1989 (1989-03-20) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 017, no. 375 (E - 1397) 14 July 1993 (1993-07-14) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 210 (E - 1537) 14 April 1994 (1994-04-14) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 097, no. 009 30 September 1997 (1997-09-30) *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105720288A (zh) * 2014-12-05 2016-06-29 中国科学院大连化学物理研究所 一种内重整燃料电池电堆

Also Published As

Publication number Publication date
DE19646579A1 (de) 1998-05-14
DE19646579C2 (de) 2002-01-24

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