WO2003031053A1 - Verteilerstruktur für betriebsmittel, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung - Google Patents

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WO2003031053A1
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feed channel
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Jan Stalling
Ralf Peters
Detlef Stolten
Joachim Pasel
Fred Holl
Frank Lypsch
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Forschungszentrum Jülich GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a distributor structure for equipment and its use, in particular for fuel gas generation for low-temperature fuel cells.
  • the fuel gas generation for the mobile application of the fuel cell which is usually based on the so-called autothermal reforming according to the current state of the art, essentially consists of the following process steps when using hydrocarbon-containing fuels (Docter, A., Lamm, A. (1999) Gasoline Fuel cell Systems. Journal of Power Sources 84, 194-200).
  • ATR autothermal reforming
  • a hydrogen-rich gas is generated by the reaction of hydrocarbons with water vapor.
  • the heat required for this strongly endothermic reaction is provided by the partial oxidation of part of the educt stream which runs in parallel. Due to the low tolerance of the fuel cell's catalyst to carbon monoxide, which, in addition to the hydrogen that is formed, is still contained in the product gas stream, this is used in downstream reactors on the one hand through the CO conversion reaction with water (usually a two-stage shift stage) ; HTS: high temperature shift, NTS: low temperature shift) and secondly with oxygen in a preferential CO oxidation (PROX: preferential oxidation) converted to carbon dioxide.
  • water usually a two-stage shift stage
  • HTS high temperature shift
  • NTS low temperature shift
  • PROX preferential CO oxidation
  • the anode exhaust gas from the fuel cell which contains small amounts of methane in addition to unused hydrogen, is oxidized with atmospheric oxygen to provide heat and to avoid emissions in a catalytic burner (CB).
  • CB catalytic burner
  • heat exchangers are also used to generate fuel gas, which can be arranged depending on the system design selected.
  • steam reforming with external heat supply and partial oxidation are available for the provision of fuel gas.
  • microstructures in the submillimeter range is believed to have the potential to enable the desired compact and lightweight construction of reactors, especially for the shift stages and the catalytic burner.
  • Reactors designed in this way are referred to below as microstructured reactors. Due to the microstructures, they have good heat and material transition characteristics.
  • a major problem with the use of microstructures is the uniform distribution of a fluid stream from a technically common, comparatively large flow cross section to a large number of structures in a reaction zone, for example to the parallel channels of a reaction zone with hydraulic diameters in the sub-illimeter range.
  • Walter et al. Wang, S., Frischmann, G., Broucek, R., Bergfeld, M., Liauw, M. (1999) Fluid dynamic aspects in microstructure reactors, chemical engineer technology, 71, 447-455) a tapered input geometry to save Construction volume known.
  • the inlet geometry is of fundamental importance for the distribution of the equipment.
  • a disadvantageous result of the previously known distributor structures is an uneven flow of operating materials through the reaction zone.
  • Edge areas of the reaction zone e.g. B. individual channels arranged at the edge are flowed through less with resources than the areas arranged in the middle. This applies equally to uncoated and to catalyst-coated channels. However, the effects are greater for channels coated with catalyst. Precious metals, e.g. platinum, as catalysts are expensive (e.g. PROX, CB). Bad utilization of catalyst occurs in the peripheral areas, and a heterogeneous temperature profile arises perpendicular to the direction of flow.
  • the object of the invention is to provide a distributor structure for a microstructured reactor which does not have the deficiencies shown in the prior art.
  • Such a distributor structure ensures a uniform flow through all areas of a reaction zone even when a flow cross-section of a technically common order of magnitude is transferred to a large number of flow cross-sections in the sub-millimeter range.
  • Another object of the invention is to provide a method for producing such a distributor structure.
  • the distributor structure has a reaction zone and a feed channel for the operating media which tapers conically towards the reaction zone.
  • nal are arranged means that lead to a current deflection of the equipment. This leads to a targeted influencing of the flow resistance perpendicular to the flow direction.
  • the reaction zone is evenly charged with operating resources.
  • reaction zone encompasses an area of the distributor structure in which e.g. a catalyst-based reaction is taking place.
  • z. B a simple heat transfer without catalyst take place.
  • Marginal areas of the reaction zone which would only be supplied underproportionally in the case of a supply of operating materials without current deflection, are acted upon with a volume flow similar to that of the areas arranged in the middle of the reaction zone.
  • the reaction zone can have, for example, channels in the sub-millimeter range in which the operating medium flows.
  • the reaction zone is then divided into channels.
  • the feed channel tapers towards this reaction zone.
  • a compact design is achieved.
  • the distribution structure is thus initially designed as a single plate.
  • the material preferably consists of a metallic material. This group of materials ensures adequate mechanical stability even at elevated operating temperatures. High-temperature steels are used for high-temperature applications. An example of this is the heat exchanger that usually follows the autothermal reformer. For reasons of weight saving, metals such as aluminum and titanium can also be used for the medium temperature range. This applies, for example, to the heat exchanger between the shift stages and the microstructure reactors of the shift stages themselves. The use of heat-resistant plastics is also suitable for the low temperature range.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PTFE is temperature stable up to approx. 270 ° C.
  • Fluorine-containing thermoplastics for example, can also be considered
  • FEP fluoroethylene propylene
  • PFA perfluoroalkoxy
  • baffles can be considered as means for redirecting the current.
  • the baffles can be arranged in one or more planes in the feed channel in the direction of flow of the equipment.
  • the current deflection results in an even supply of equipment to all areas of the reaction zone. If the reaction zone is occupied by a catalyst, this leads to a high utilization of the catalyst. This results in potential savings in terms of the amount of catalyst and the size.
  • the efficiency of a microstructure reactor containing the distributor structure is increased. Any reduc tion of the amount of catalyst is particularly for use in a mass product such. B. the automobile is desirable. Because even from a small amount of catalyst saved per unit, a large overall saving in costs and resources is achieved due to the large numbers.
  • the means for current deflection of the equipment are also manufactured, for. B. by punching. The manufacturing outlay is thereby reduced.
  • FIGS. 1 to 4 relate to the use of rectangular baffles arranged perpendicular to the flow direction of the equipment.
  • perpendicular to Flow direction also includes deviations from the right angle in the sense of the invention, as long as the current deflection leads to a uniform application of operating materials to the reaction zone.
  • baffles are arranged in two successive levels in the feed channel in the direction of flow of the operating means.
  • FIGS. 2 and 3 show distributor structures in which baffles are arranged in three successive levels in the feed channel in the direction of flow of the operating means.
  • FIG. 4 shows a distributor structure in which baffles are arranged in one plane in the feed channel in the direction of flow of the operating means.
  • FIGS. 1 to 4 each show a top view of a longitudinal section through a microstructured reactor at the level of a single plate as a distributor structure.
  • the resource flow is marked by the arrows marked in bold.
  • the flow deflection and division of the operating medium for the reaction zone 6, 16, 26, 36 takes place in a conically widening feed channel 3, 13, 23, 33.
  • FIGS. 1 to 4 there are ten parallel channels 5, 15, 25, 35 shown.
  • the nine webs 4, 14, 24, 34 arranged between the channels separate the channels from one another. Only one web or channel and only one of the guide plates of each level are provided with reference numerals.
  • the products leave the reaction zone via a discharge channel 7, 17, 27, 37.
  • the first level in the direction of flow consists of four larger baffles 1, which are at greater distances from one another than the nine baffles 2 arranged in the second level.
  • the structuring of the baffles in the direction of flow is refined and the flow of operating fluid over all Channels evenly distributed.
  • the first level comprises a baffle 18, in Fig. 3 the first level comprises two baffles 28.
  • the distances and sizes of the baffles 18, 11, 12 in Fig. 2 and 28, 21, 22 in Fig. 3 decrease from level to level in the direction of flow of the operating medium.
  • the arrangement comprises eight baffles 31 in one plane, the distances and the size of the baffles increasing from the center to the edge of the feed channel.
  • the otherwise particularly problematic flow through the outer channels in the edge region of the reaction zone is ensured by the flow resistance decreasing perpendicularly to the flow direction.
  • baffles which likewise cause a flow deflection and thus a uniform distribution of the operating resources in the reaction zone.
  • Series connection means that several of these structured levels are arranged in the flow direction on a plate itself.
  • the web width between the individual channels can be optimized independently of the inlet geometry. This means that the flow conditions are no longer significantly influenced by the web width, as is the case with unstructured inlets, but rather by the design of the guide plates. This includes the advantage of being able to reduce the web width without a deterioration in the flow conditions in order to achieve advantages with regard to any heat transfer and the mass of the microstructured reactor.
  • Simulation calculations for the flow rate of the equipment and for the temperature distribution in individual plates with a total of 10 channels gave results for air as a model substance with an almost identical temperature distribution over all channels along the axes XX ⁇ of FIGS. 1 to 4.
  • the speed of air at the edges of the Reaction zone was over 70% of the maximum flow rate. This corresponds to an increase in speed of more than 20% compared to an unstructured inlet zone.
  • the simulation calculations were carried out in two dimensions for a channel cross-section and a web width of 800 micrometers.
  • the number of channels as well as the channel cross-section and the web width are not restricted to this number or dimensions. Rather, more or fewer channels can be used as required be arranged, e.g. B. up to 40 channels.
  • the dimensions of the channels and webs can, for example, also be 100 micrometers.
  • the arrangement of the baffles for deflecting the current ensures a uniform flow profile in which no disproportionate load on individual areas can be observed.
  • the possibility of being able to install a microstructure reactor or heat exchanger parallel to the flow direction without having to implement deflections in the supply system represents a further advantage.
  • Such a microstructure reactor or heat exchanger only corresponds to a visual assessment of the line from the outside a pipe thickening. An additionally necessary, complicated design of the piping of the reactor is eliminated.
  • dead zones are regularly avoided and pressure loss is minimized. Dead zones increase the residence time of the equipment and can lead to undesirable side reactions in the reaction zone or to the formation of local temperature peaks.
  • a preferred application of the distributor structures according to the invention relates to all of the microstructure reactors contained for the production of fuel gas for the mobile use of the fuel cell.
  • the distributor structures for fuel cells e.g. B. the feed channel for bipolar plates can be designed accordingly.
  • the improved catalyst utilization results in a smaller construction volume and a reduction in the thermal mass of the reactors is achieved.
  • the cost of the microstructure reactor are reduced.
  • a decrease in the manufacturing costs of the individual units of a system for on-board fuel gas generation is particularly advantageous because of the considerable proportion of the total costs.
  • a reduction in volume also results in an increase in inherent safety, since only a small amount of equipment is stored as a hold-up. Accordingly, only a small amount of equipment can leak in the event of a leak.

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verteilerstruktur für Betriebsmittel und dessen Verwendung, insbesondere zur Brenngaserzeugung für Niedertemperatur-Brennstoffzellen. Die Verteilerstruktur weist eine Reaktionszone (6) und einen auf die Reaktionszone konisch zulaufenden Zuführungskanal (3) auf. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass im Zuführungskanal (3) Mittel, insbesondere Leitbleche (1, 2), zur Stromumlenkung der Betriebsmittel angeordnet sind. Dies führt zu einer gezielten Beeinflussung des Strömungswiderstandes senkrecht zur Strömungsrichtung, wodurch es zu einer gleichmässigen Beaufschlagung, der Reaktionszone (6) mit Betriebsmitteln und zu einem gleichmässigen Temperaturprofil innerhalb der Reaktionszone (6) kommt. Die Mittel zur Stromlenkung werder vortelhafterweise parallel zur Herstellung der Reaktionszone gefertigt.

Description

B e s c h r e i b u n g
Verteilerstruktur für Betriebsmittel, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verteilerstruktur für Betriebsmittel und dessen Verwendung, insbesondere zur Brenngaserzeugung für Niedertemperatur-Brennstoffzellen.
Die Brenngaserzeugung für die mobile Anwendung der Brennstoffzelle, die nach dem heutigen Stand der Technik in der Regel auf der sogenannten autothermen Reformierung basiert, besteht bei der Verwendung von kohlen- wasserstoffhaltigen Kraftstoffen im wesentlichen aus folgenden Prozeßschritten (Docter, A. , Lamm, A. (1999) Gasoline Fuel cell Systems. Journal of Power Sources 84, 194-200) .
ATR -> HTS -> NTS -> PROX -> BZ -> CB
Bei der autothermen Reformierung (ATR) wird durch die Reaktion von Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf ein Wasserstoffreiches Gas erzeugt. Die für diese stark endotherme Reaktion benötigte Wärme wird durch die parallel ablaufende partielle Oxidation eines Teils des Eduktstromes bereitgestellt. Aufgrund der geringen To- leranz des Katalysators der Brennstoffzelle gegenüber Kohlenmonoxid, das neben dem gebildeten Wasserstoff noch in wesentlichen Anteilen im Produktgasstrom enthalten ist, wird dieses in nachgeschalteten Reaktoren zum einem durch die CO-Konvertierungsreaktion mit Was- ser (in der Regel zweistufig ausgeführte Shiftstufe; HTS: Hochtemperaturshift , NTS: Niedertemperaturshift) und zum anderen mit Sauerstoff in einer präferentiellen CO-Oxidation (PROX: preferential oxidation) zu Kohlendioxid umgesetzt. Das Anodenabgas der Brennstoffzelle, das neben nicht genutztem Wasserstoff noch geringe Mengen Methan enthält, wird zur Wärmebereitstellung und zur Vermeidung von Emissionen in einem Katalytbrenner (CB) mit Luftsauerstoff oxidiert . Zur Brenngaserzeugung werden neben den genannten Reaktoren auch Wärmetauscher eingesetzt, die je nach gewählter Systemgestaltung angeordnet werden können. Alternativ zu der autothermen Reformierung stehen für die Bereitstellung von Brenngas die Dampfreformierung mit externer Wärmebereitstellung und die partielle Oxidation zur Verfügung.
Der Verwendung von MikroStrukturen im Submillimeterbe- reich wird insbesondere für die Shiftstufen und den Ka- talytbrenner das Potential zugeschrieben, die angestrebte kompakte und leichte Bauweise von Reaktoren zu ermöglichen. Derart gestaltete Reaktoren werden im weiteren als Mikrostrukturreaktoren bezeichnet. Sie weisen auf Grund der MikroStrukturen gute Wärme- und Stoff- Übergangscharakteristiken auf.
Ein wesentliches Problem bei dem Einsatz von Mikro- strukturen ist, die gleichmäßige Verteilung eines Fluidstromes aus einem technisch gängigen, vergleichsweise großen Strδmungsquerschnitt auf eine Vielzahl von Strukturen in einer Reaktionszone, beispielsweise auf die parallel geschalteten Kanäle einer Reaktionszone mit hydraulischen Durchmessern im Sub illimeterbereich. So ist als Stand der Technik aus Walter et al . (Walter, S., Frischmann, G. , Broucek, R. , Bergfeld, M. , Liauw, M. (1999) Fluiddynamische Aspekte in Mikrostrukturreaktoren, Chemie Ingenieur Technik, 71, 447-455) eine konisch zulaufende Eingangsgeometrie zur Einsparung von Bauvolumen bekannt . Der Einlaßgeometrie kommt grundsätzlich entscheidende Bedeutung für die Vertei- lung der Betriebsmittel zu. Nachteilig resultiert aus den bisher bekannten Verteilerstrukturen eine ungleichmäßige Durchströmung der Reaktionszone mit Betriebsmitteln. Randbereiche der Reaktionszone, z. B. einzelne am Rand angeordnete Kanäle, werden weniger mit Betriebsmittel durchströmt, als die in der Mitte angeordneten Bereiche. Dies trifft gleichermaßen für unbeschichtete als auch für mit Katalysator beschichtete Kanäle zu. Die Auswirkungen sind bei mit Katalysator beschichteten Kanälen allerdings grö- ßer. Edelmetalle, z.B. Platin, als Katalysatoren sind teuer (z.B. PROX, CB) . In den Randbereichen tritt eine schlechte Ausnutzung von Katalysator auf, und es entsteht ein heterogenes Temperaturprofil senkrecht zur Strömungsrichtung .
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verteilerstruktur für einen Mikrostrukturreaktor bereit zu stellen, welche die im Stand der Technik aufgezeigten Mängel nicht aufweist . Durch eine solche Verteilerstruktur wird eine gleichmäßige Durchströmung aller Bereiche einer Reakti- onszone auch dann gewährleistet, wenn von einem Strδ- mungsquerschnitt einer technisch gängigen Größenordnung auf eine Vielzahl von Strömungsquerschnitten im Submil- limeterbereich übergegangen wird.
Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Verteilerstruktur bereit zu stellen.
Die Aufgabe wird durch eine Verteilerstruktur gemäß Hauptanspruch und ein Verfahren zur Herstellung gemäß Nebenanspruch gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen er- geben sich aus den darauf rückbezogenen Ansprüchen.
Die Verteilerstruktur weist eine Reaktionszone und einen auf die Reaktionszone konisch zulaufenden Zuführungskanal für die Betriebsmittel auf. Im Zuführungska- nal sind Mittel angeordnet, die zu einer Stromumlenkung der Betriebsmittel führen. Dies führt zu einer gezielten Beeinflussung des Strömungswiderstandes senkrecht zur Strömungsrichtung. Die Reaktionszone wird gleichmä- ßig mit Betriebsmitteln beaufschlagt.
Mit dem Begriff Reaktionszone ist ein Bereich der Verteilerstruktur umfaßt, in welcher z.B. eine katalysatorgestützte Reaktion abläuft. In einem weiter gefaßten Sinne kann dort aber auch z. B. ein einfacher Wärme- Übergang ohne Katalysator statt finden.
Es werden auch Randbereiche der Reaktionszone, die bei einer BetriebsmittelZuführung ohne Stromumlenkung nur unterproportional versorgt würden, mit einem ähnlichen Volumenstrom beaufschlagt, wie die in der Mitte der Re- aktionszone angeordneten Bereiche.
Die Reaktionszone kann beispielsweise Kanäle im Submil- limeterbereich aufweisen in denen das Betriebsmittel strömt. Die Reaktionszone ist dann in Kanäle unterteilt. Der Zuführungskanal verläuft konisch auf diese Reaktionszone zu. Es wird eine kompakte Bauweise erzielt. Die Verteilerstruktur ist somit zunächst als eine einzelne Platte gestaltet . Das Material besteht vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff. Diese Gruppe von Werkstoffen gewährleistet auch bei erhöhten Einsatztemperaturen eine ausreichende mechanische Stabilität. Hochwärmefeste Stähle werden für Hochtemperaturanwendungen angewendet. Als Beispiel hierfür dienen die sich in der Regel dem autothermen Reformer anschließenden Wärmetauscher. Für den mittleren Tempera- turbereich können aus Gründen der Gewichtsersparnis auch Metalle wie Aluminium und Titan angewendet werden. Dies betrifft beispielsweise den Wärmetauscher zwischen den Shiftstufen und die Mikrostrukturreaktoren der Shiftstufen selber. Für den Niedertemperaturbereich bietet sich auch die Verwendung von warmfesten Kunst- Stoffen an. Diese Materialien können für den Mikro- strukturreaktor für die präferentielle Oxidation und einem etwaig nachgeschalteten Wärmetauscher Verwendung finden. In Betracht gezogen werden kann beispielsweise Polytetrafluorethylen (PTFE) . PTFE ist bis ca. 270 °C temperaturstabil. In Betracht gezogen werden können weiterhin fluorhaltige Thermoplasten, beispielsweise
FEP (Fluorehtylen-Propylen) , PFA (Perfluoralkoxy) , ETFE
(Ethylen-Tetrafluorethylen) , ECTFE und PVDF (Polyveny- lidene-difulorid) . Diese Materialien weisen zwar gerin- gere Temperaturbelastbarkeit und niedrigere chemische Stabilität auf. In der Verarbeitbarkeit weisen sie jedoch deutliche Vorteile auf, da z. B. mit der Spritzgießtechnik ein einfaches und industriell weit verbreitetes Formgebungsverfahren zur Verfügung steht.
Als Mittel zur Stromumlenkung kommen insbesondere Leit- bleche in Betracht. Die Leitbleche können in Strömungsrichtung des Betriebsmittels im Zuführungskanal in einer oder mehreren Ebenen angeordnet sein. Die Stromumlenkung hat eine gleichmäßige Beaufschlagung aller Bereiche der Reaktionszone mit Betriebsmitteln zur Folge. Im Falle einer Katalysatorbelegung der Reaktionszone führt dies zu einer hohen Auslastung des Katalysators. Hieraus resultieren Einsparpotentiale bei der Katalysatormenge sowie bei der Baugröße . Der Wirkungsgrad eines, die Verteilerstruktur enthaltenden, Mikrostrukturreaktors wird erhöht . Eine etwaige Reduk- tion der Katalysatormenge ist besonders für den Einsatz in einem Massenprodukt wie z. B. dem Automobil wünschenswert. Denn bereits aus einer kleinen, pro Aggregat eingesparten Menge, an Katalysator wird aufgrund der hohen Stückzahlen eine große Gesamtersparnis an Kosten und Ressourcen erzielt .
Bei Systemen mit und ohne Reaktion bildet sich senkrecht zur Strömungsrichtung ein gleichmäßiges Temperaturprofil in der Reaktionszone aus, da die durchgesetz- ten Massenströme in allen Bereichen annähernd konstant sind. Durch die Gleichmäßigkeit des Temperaturprofils senkrecht zur Strömungsrichtung wird vermieden, daß Wärme in relevanten Größenordnungen in dieser Richtung übertragen wird. Unter der Annahme einer gleichmäßigen Beschichtung der Reaktionszone mit Katalysator, z. B. bei heterogen-katalysierten Reaktionen, werden in allen Bereichen der Reaktionszone wegen identischer Reaktionsgeschwindigkeiten ähnliche Umsätze erzielt.
Zur Herstellung ist es besonders vorteilhaft, wenn pa- rallel zur Herstellung der Reaktionszone, z. B. bei der Einarbeitung von Kanälen im Submillimeterbereich, in einem Arbeitsschritt auch die Mittel zur Stromumlenkung der Betriebsmittel mit gefertigt werden, z. B. durch Stanzen. Hierdurch wird der Herstellungsaufwand ernied- rigt .
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand einiger Ausführungsbeispiele und der Figuren 1 bis 4 näher erläutert . Diese betreffen die Verwendung von senkrecht zur Strömungsrichtung der Betriebsmittel angeordneten, recht- eckigen Leitblechen. Mit dem Begriff senkrecht zur Strömungsrichtung sind auch Abweichungen vom rechten Winkel im Sinne der Erfindung umfaßt, solange die Stromumlenkung zu einer gleichmäßigen Beaufschlagung der Reaktionszone mit Betriebsmitteln führt.
Fig. 1 zeigt eine Verteilerstruktur, bei der in Strömungsrichtung der Betriebsmittel Leitbleche in zwei hintereinander liegenden Ebenen im Zuführungskanal angeordnet sind.
Fig. 2 und 3 zeigen Verteilerstrukturen, bei denen in Strömungsrichtung der Betriebsmittel Leitbleche in drei hintereinander liegenden Ebenen im Zuführungskanal angeordnet sind.
Fig. 4 zeigt eine Verteilerstruktur, bei der in Strömungsrichtung der Betriebsmittel Leitbleche in einer Ebene im Zuführungskanal angeordnet sind.
In Fig. 1 bis 4 ist jeweils in Aufsicht ein Längsschnitt durch einen Mikrostrukturreaktor in Höhe einer Einzelplatte als Verteilerstruktur dargestellt. Der Betriebsmittel-Strom ist durch die dick gekennzeichneten Pfeile markiert . Die Stromumlenkung und Aufteilung des Betriebsmittels für die Reaktionszone 6, 16, 26, 36 erfolgt in einem sich konisch aufweitenden Zuführungskanal 3, 13, 23, 33. Es sind in Fig. 1 bis 4 jeweils zehn parallel verlaufende Kanäle 5, 15, 25, 35 dargestellt. Die zwischen den Kanälen angeordneten neun Stege 4, 14, 24, 34 trennen die Kanäle voneinander. Es sind jeweils nur ein Steg bzw. Kanal und jeweils nur eines der Leit- bleche einer jeden Ebene mit Bezugszeichen versehen. Die Produkte verlassen die Reaktionszone über einen Abführungskanal 7, 17, 27, 37.
In Fig. 1 besteht die erste Ebene in Strömungsrichtung aus vier größeren Leitblechen 1, die größere Abstände zueinander aufweisen als die in der zweiten Ebene angeordneten neun Leitbleche 2. Als Resultat wird die Strukturierung der Leitbleche in S römungsrichtung verfeinert und der Betriebsmittel-Strom über alle Kanäle gleichmäßig verteilt.
In Fig. 2 umfaßt die erste Ebene ein Leitblech 18, in Fig. 3 umfaßt die erste Ebene zwei Leitbleche 28. Die Abstände und die Größen der Leitbleche 18, 11, 12 in Fig. 2 bzw. 28, 21, 22 in Fig. 3 verkleinern sich von Ebene zu Ebene in Strδmungsrichtung des Betriebsmit- tels.
In Figur 4 umfaßt die Anordnung acht Leitbleche 31 in einer Ebene, wobei sich die Abstände und die Größe der Leitbleche von der Mitte zum Rand des Zuführungskanals hin vergrößern. Über den senkrecht zur Strömungsrich- tung abnehmenden Strömungswiderstand wird die sonst besonders problematische Durchströmung der äußeren Kanäle im Randbereich der Reaktionszone gewährleistet.
Ohne Einschränkung der Erfindung können entsprechend der Fig. 1 bis 4 andere Mittel als Leitbleche einge- setzt werden, die ebenfalls eine Stromumlenkung und damit eine gleichmäßige Verteilung der Betriebsmittel in der Reaktionszone bewirken. Hierunter fallen z. B. Strukturen mit kreis- oder elipsenförmigem Grundriß.
Alle Ausführungsbeispiele mit in dieser Weise in sich strukturierten Ebenen eignen sich zur Reihenschaltung. Reihenschaltung bedeutet, daß mehrere dieser strukturierten Ebenen in Strömungsrichtung auf einer Platte selbst angeordnet werden.
Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen kann die Steg- breite zwischen den einzelnen Kanälen unabhängig von der Einlaufgeometrie optimiert werden. Dies bedeutet, daß die Durchströmungsverhältnisse nicht mehr maßgeblich durch die Stegbreite, wie es bei unstrukturierten Einlaufen der Fall ist, sondern vielmehr durch die Ges- taltung der Leitbleche beeinflußt werden. Dies beinhaltet den Vorteil, die Stegbreite ohne eine Verschlechterung der Strömungsbedingungen verringern zu können um Vorteile hinsichtlich eines etwaigen Wärmeübergangs und der Masse des Mikrostrukturreaktors zu erzielen.
Simulationsrechnungen zur Strömungsgeschwindigkeit der Betriebsmittel und zur Temperaturverteilung in Einzel- platten mit insgesamt 10 Kanälen ergaben für Luft als Modellsubstanz Ergebnisse mit einer annähernd identischen Temperaturverteilung über alle Kanäle entlang der Achsen X-Xλ der Fig. 1 bis 4. Die Geschwindigkeit von Luft an den Rändern der Reaktionszone betrug gegenüber der maximalen Strömungsgeschwindigkeit über 70 %. Dies entspricht gegenüber einer unstrukturierten Einlaufzone eine Erhöhung der Geschwindigkeit um mehr als 20 %. Die Simulationsrechnungen wurden zweidimensional für einen Kanalquerschnitt und eine Stegbreite von 800 Mikrometer durchgeführt. Selbstverständlich ist die Anzahl der Kanäle sowie der Kanalquerschnitt und die Stegbreite nicht auf diese Zahl bzw. Abmessungen eingeschränkt. Vielmehr können je nach Bedarf mehr oder weniger Kanäle angeordnet sein, z. B. bis zu 40 Kanäle. Die Abmessungen zu den Kanälen und Stegen können beispielsweise auch 100 Mikrometer betragen.
Durch die Anordnung der Leitbleche zur Stromumlenkung wird ein gleichmäßiges Strömungsprofil erzielt, bei dem keine unterproportionale Belastung einzelner Bereiche zu beobachten ist. Die Möglichkeit, einen Mikrostruk- turreaktor bzw. Wärmetauscher parallel zur Strömungs- richtung einbauen zu können, ohne daß Umlenkungen im Zuleitungssystem realisiert werden müssen, stellt einen weiteren Vorteil dar. Ein solcher Mikrostrukturreaktor bzw. Wärmetauscher entspricht bei einer visuellen Beurteilung der Leitung von außen nur einer Rohrverdickung. Eine zusätzlich notwendige, komplizierte Gestaltung der Verrohrung des Reaktors entfällt. Darüber hinaus werden regelmäßig Totzonen vermieden und der Druckverlust minimiert. Totzonen vergrößern die Verweilzeit der Betriebsmittel, und können zu unerwünschten Nebenreaktionen in der Reaktionszone oder zur Ausbildung lokaler Temperaturspitzen führen.
Ein bevorzugter Anwendungsfall der erfindungsgemäßen Verteilerstrukturen betrifft alle zur Brenngaserzeugung für den mobilen Einsatz der Brennstoffzelle enthaltenen Mikrostrukturreaktoren. Neben der Anwendung für die Mikrostrukturreaktoren der Shiftstufen und Katalytbren- ner können die Verteilerstrukturen für Brennstoffzellen, z. B. der Zuführungskanal für bipolare Platten, entsprechend ausgestaltet werden. Bei mit Katalysator beschichteten Reaktoren resultiert aus der verbesserten Katalysatorausnutzung ein geringeres Bauvolumen und es wird eine Verringerung der thermischen Masse der Reaktoren erreicht. Die Kosten für die Mikrostrukturreakto- ren werden reduziert. Eine Abnahme der Herstellungskosten der einzelnen Aggregate eines Systems zur on-board Brenngaserzeugung ist wegen des erheblichen Anteils an den Gesamtkosten besonders vorteilhaft .
Aus einer Reduktion des Volumens resultiert auch eine Erhöhung der inhärenten Sicherheit, da nur eine geringe Menge an Betriebsmittel als Hold-up gespeichert ist. Dementsprechend kann im Falle einer Leckage auch nur eine geringe Menge Betriebsmittel austreten.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verteilerstruktur für Betriebsmittel, mit einer Reaktionszone und einen auf die Reaktionszone konisch zulaufenden Zuführungskanal, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuführungskanal Mittel zur Stromumlenkung der
Betriebsmittel angeordnet sind.
2. Verteilerstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel senkrecht zur Strömungsrichtung der Be- triebsmittel und in einer Ebene angeordnet sind.
3. Verteilerstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel senkrecht zur Strömungsrichtung der Betriebsmittel und in mindestens zwei hintereinander liegenden Ebenen angeordnet sind.
4. Verteilerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Mittel innerhalb einer Ebene von der Mitte zum Rand des Zuführungskanals zunimmt.
5. Verteilerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Abstände der Mittel zueinander innerhalb einer Ebene von der Mitte zum Rand des Zuführungs- kanals vergrößern.
6. Verteilerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Mittel von einer Ebene zur nächsten in Strömungsrichtung der Betriebsmittel abnimmt.
7. Verteilerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Abstände der Mittel von einer Ebene zur nächsten in Strömungsrichtung der Betriebsmittel verringern.
8. Verteilerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
Leitbleche als Mittel zur Stromumlenkung der Betriebsmittel .
9. Mikrostrukturreaktor, umfassend eine Verteilerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
10. Verfahren zur Herstellung einer Verteilerstruktur mit einer Reaktionszone und einen auf die Reaktionszone konisch zulaufenden Zuführungskanal mit Mitteln zur Stromumlenkung der Betriebsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel in einem Arbeitsschritt mit der Fertigung der Reaktionszone angefertigt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel durch Stanzen gefertigt werden.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004073861A2 (en) * 2003-02-21 2004-09-02 Stichting Voor De Technische Wetenschappen Microreactor for rapid parallel testing of catalysts
WO2010133412A3 (de) * 2009-05-22 2011-03-10 Siemens Vai Metals Technologies Gmbh Verfahren und vorrichtung zur beeinflussung von strömungscharakteristika in einem fluidstrom
EP2346964A2 (de) * 2008-10-10 2011-07-27 Velocys, Inc. Verfahren und vorrichtung unter verwendung von mikrokanalverfahrenstechnik
CN101218019B (zh) * 2005-04-08 2011-11-09 维罗西股份有限公司 通过多个平行的连接通道流向/来自歧管的流体控制

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10315804B4 (de) * 2003-03-31 2005-09-29 Reinz-Dichtungs-Gmbh & Co. Kg Bipolarplatte für Brennstoffzellen aus einer verformten Folie mit Herstellungsverfahren
US7422910B2 (en) 2003-10-27 2008-09-09 Velocys Manifold designs, and flow control in multichannel microchannel devices
RU2535429C1 (ru) * 2013-11-28 2014-12-10 Общество с ограниченной ответственностью "НИУИФ-Инжиниринг" (ООО "НИУИФ-Инжиниринг") Одноходовой кожухотрубчатый теплообменный аппарат

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2428964A1 (de) * 1974-06-15 1976-01-02 Bosch Gmbh Robert Abgasreaktor, insbesondere fuer brennkraftmaschinen
US3996025A (en) * 1974-08-14 1976-12-07 Siemens Aktiengesellschaft Apparatus for distributing flowing media from one flow cross section to a flow section different therefrom
US4134425A (en) * 1976-03-12 1979-01-16 Siemens Aktiengesellschaft Device for distributing flowing media over a flow cross section
DE3731988A1 (de) * 1987-09-23 1989-04-06 Steinmueller Gmbh L & C Reaktor fuer die behandlung eines gases mittels eines katalysators mit grosser anstroemflaeche
DE19852951A1 (de) * 1998-11-17 2000-05-18 Forschungszentrum Juelich Gmbh Rekombinator zum effektiven Beseitigen von Wasserstoff aus Störfallatmosphären
WO2001068257A1 (en) * 2000-03-10 2001-09-20 Bioprocessors Corporation Microreactor
WO2002072252A1 (de) * 2001-03-12 2002-09-19 Forschungszentrum Jülich GmbH Reaktor mit gleichmässiger verteilung von betriebsmitteln

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3597166A (en) * 1968-12-18 1971-08-03 Exxon Research Engineering Co Ammonia burner flow distributor
DE3028003C1 (de) * 1980-07-24 1981-10-08 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Vorrichtung zur Verteilung eines aus einem Rohr ankommenden Gases auf den Querschnitt eines Behaelters
DE19908989C2 (de) * 1999-03-03 2001-07-05 Forschungszentrum Juelich Gmbh Brennstoffzelle mit modularen, flexiblen Gasverteilerstrukturen

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2428964A1 (de) * 1974-06-15 1976-01-02 Bosch Gmbh Robert Abgasreaktor, insbesondere fuer brennkraftmaschinen
US3996025A (en) * 1974-08-14 1976-12-07 Siemens Aktiengesellschaft Apparatus for distributing flowing media from one flow cross section to a flow section different therefrom
US4134425A (en) * 1976-03-12 1979-01-16 Siemens Aktiengesellschaft Device for distributing flowing media over a flow cross section
DE3731988A1 (de) * 1987-09-23 1989-04-06 Steinmueller Gmbh L & C Reaktor fuer die behandlung eines gases mittels eines katalysators mit grosser anstroemflaeche
DE19852951A1 (de) * 1998-11-17 2000-05-18 Forschungszentrum Juelich Gmbh Rekombinator zum effektiven Beseitigen von Wasserstoff aus Störfallatmosphären
WO2001068257A1 (en) * 2000-03-10 2001-09-20 Bioprocessors Corporation Microreactor
WO2002072252A1 (de) * 2001-03-12 2002-09-19 Forschungszentrum Jülich GmbH Reaktor mit gleichmässiger verteilung von betriebsmitteln

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004073861A2 (en) * 2003-02-21 2004-09-02 Stichting Voor De Technische Wetenschappen Microreactor for rapid parallel testing of catalysts
WO2004073861A3 (en) * 2003-02-21 2005-01-20 Stichting Tech Wetenschapp Microreactor for rapid parallel testing of catalysts
CN101218019B (zh) * 2005-04-08 2011-11-09 维罗西股份有限公司 通过多个平行的连接通道流向/来自歧管的流体控制
US9134079B2 (en) 2005-04-08 2015-09-15 Velocys, Inc. Flow control through plural, parallel connection channels to/from a manifold
EP2346964A2 (de) * 2008-10-10 2011-07-27 Velocys, Inc. Verfahren und vorrichtung unter verwendung von mikrokanalverfahrenstechnik
WO2010133412A3 (de) * 2009-05-22 2011-03-10 Siemens Vai Metals Technologies Gmbh Verfahren und vorrichtung zur beeinflussung von strömungscharakteristika in einem fluidstrom

Also Published As

Publication number Publication date
DE10148926A1 (de) 2003-04-17

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