WO2009053034A2 - Einrichtung zur befeuchtung und erhitzung eines zu reformierenden brenngases für eine brennstoffzellenanlage - Google Patents

Einrichtung zur befeuchtung und erhitzung eines zu reformierenden brenngases für eine brennstoffzellenanlage Download PDF

Info

Publication number
WO2009053034A2
WO2009053034A2 PCT/EP2008/008911 EP2008008911W WO2009053034A2 WO 2009053034 A2 WO2009053034 A2 WO 2009053034A2 EP 2008008911 W EP2008008911 W EP 2008008911W WO 2009053034 A2 WO2009053034 A2 WO 2009053034A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
flow path
fuel gas
heated
heat exchanger
housing
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/008911
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2009053034A3 (de
Inventor
Johann Huber
Udo Reckels
Michael Russ
Original Assignee
Mtu Onsite Energy Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mtu Onsite Energy Gmbh filed Critical Mtu Onsite Energy Gmbh
Priority to US12/919,193 priority Critical patent/US20110086281A1/en
Priority to JP2010530326A priority patent/JP2011501867A/ja
Priority to EP08841997A priority patent/EP2201297A2/de
Publication of WO2009053034A2 publication Critical patent/WO2009053034A2/de
Publication of WO2009053034A3 publication Critical patent/WO2009053034A3/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
    • F23K5/002—Gaseous fuel
    • F23K5/007—Details
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/066—Integration with other chemical processes with fuel cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1258—Pre-treatment of the feed
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1288—Evaporation of one or more of the different feed components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2400/00—Pretreatment and supply of gaseous fuel
    • F23K2400/10—Pretreatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C3/00—Other direct-contact heat-exchange apparatus
    • F28C3/06—Other direct-contact heat-exchange apparatus the heat-exchange media being a liquid and a gas or vapour
    • F28C3/08—Other direct-contact heat-exchange apparatus the heat-exchange media being a liquid and a gas or vapour with change of state, e.g. absorption, evaporation, condensation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/1607—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with particular pattern of flow of the heat exchange media, e.g. change of flow direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/22—Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a device for humidifying and heating a fuel gas to be reformed for a fuel cell system according to the preamble of claim 1.
  • the fuel gas serving for the operation of the fuel cell is often obtained by reforming from a raw gas, wherein the raw gas is prepared as a hydrocarbon / steam mixture for reforming.
  • the known device comprises a housing which can be flowed through on a predetermined flow path from the fuel gas to be humidified and heated and which has an inlet for the fuel gas to be humidified and heated in a top area and a lower outlet for the then humidified and heated fuel gas.
  • a heat exchanger is arranged, which can be flowed through from bottom to top in countercurrent to the fuel gas to be humidified and heated by a heat carrier supplying the required heat.
  • a device for supplying serving for the humidification of the fuel gas water is provided.
  • the heat exchanger is formed by a number of mutually spaced heat exchanger plates, which are traversed by the heat carrier from bottom to top.
  • the means for supplying the water used for humidifying the fuel gas is horizontal and parallel to each other by a number of in the upper region of the housing arranged thin tubes formed, which each extend into the fuel gas leading spaces between the heat exchanger plates, and which the humidifying water is supplied from the outside via a distributor. The water is sprayed from the thin tubes in the fuel gas leading spaces and evaporated.
  • JP 60112604 A and 63260801 A are each means for humidifying and heating a fuel gas to be reformed, in which a housing is provided between an upper tube bottom and a lower tube bottom extending tube bundle heat exchanger, the tubes internally from the zu humidifying and to be heated fuel gas to be flowed through from bottom to top.
  • the water serving for humidifying the fuel gas is added above the upper tube bottom and flows down inside the tubes of the heat exchanger where it is taken up by the upwardly flowing fuel gas.
  • the tubes of the heat exchanger are externally surrounded by hot steam serving as a heat carrier in countercurrent to the fuel gas flowing inside the tubes.
  • EP 0 320 440 B1 describes a method and a device for preheating hydrocarbon / steam mixtures. It should be done in a single heat exchanger both a preheating of hydrocarbons supplied as well as a generation and superheating of steam and a generation and preheating of a hydrocarbon gas / steam mixture.
  • a standing heat exchanger with five superimposed zones is provided, of which a heat exchange zone is provided to preheat the hydrocarbons and to saturate with water vapor.
  • This heat exchange zone contains inside a housing vertically arranged heat exchange tubes in which the hydrocarbons to be humidified and heated are directed upwards in countercurrent to water injected above and flowing down the heat exchange tubes.
  • a heating medium reformer product is passed outside over the heat exchange tubes in countercurrent to the hydrocarbons from top to bottom.
  • a further heat exchange zone is provided immediately above said zone, which has a similar structure and serves to further heat the gaseous hydrocarbons and to continuously saturate them with water vapor until a desired Water vapor concentration is reached.
  • a tube bundle heat exchanger which comprises a tube bundle arranged vertically in a housing, which is held at its ends by an upper or a lower tube sheet. About above or below the tubesheets arranged collecting chambers, a heating gas is passed through the interior of the tubes of the tube bundle, while a gas to be heated is passed in countercurrent thereto through the space between the housing of the heat exchanger and the tubes of the tube bundle.
  • US 2003/0027025 A1 describes various methods and devices with which hydrocarbon-containing fuel gas / vapor mixtures are to be converted into a hydrogen-rich fuel gas for operating the fuel cells.
  • the object of the invention is to provide a device for humidifying and heating a gas to be reformed for a fuel cell system, which is simple in construction and effective.
  • the invention provides a device for humidifying and heating a fuel gas to be reformed for a fuel cell system, with a flow-through on a predetermined flow path of the fuel gas to be humidified and heated fuel, which has a located in an upper region inlet and a lower outlet for having the fuel gas, and with a heat exchanger, which is disposed within the housing and in countercurrent to be moistened and heated fuel gas from a heat-supplying the heat supplying medium from bottom to top, and with a device for supplying the for moistening the Fuel gas serving water.
  • the means for supplying the intended for wetting the humidification arranged in the lower part of the housing, the intended for humidifying water receiving space in which the water with a bottom portion of the heat exchanger for heating is in thermal contact, and a space leading from the top steam flow path for transporting evaporated in the space to the upper portion of the housing, wherein the predetermined flow path for the humidified and heated fuel gas in the upper region the housing communicates with the steam flow path and leads from the steam flow path in thermal contact with the heat exchanger down to the outlet for the humidified and heated fuel gas.
  • the steam flow path is formed by a channel leading upwards from the space in the interior of the housing.
  • the channel forming the vapor flow path is arranged centrally in the housing, and the heat exchanger is arranged in a space surrounding the vapor flow path.
  • the gap surrounding the steam flow path forms the predetermined flow path for the fuel gas to be humidified and heated.
  • the gap surrounding the steam flow path contains internals through which the fuel gas to be humidified and heated is forcibly guided from the top inlet to the lower outlet.
  • the baffles may be formed by baffles extending in the space surrounding the vapor flow path between the channel forming the vapor flow path and the housing.
  • the baffles each extend over a part of the circumference around the steam flow path forming channel and offset from each other in height.
  • the baffles may have a horizontally disposed first part extending over a part of the circumference around the channel forming the vapor flow path. Further, the baffles may have a vertically disposed portion extending over a portion of the height of the space surrounding the vapor flow path so that the predetermined flow path for the fuel gas to be humidified and heated will be in the form of a plurality of stages surrounding the channel forming the vapor flow path Spiral is formed.
  • the heat exchanger may be formed by a tube bundle heat exchanger having a plurality of vertically extending tubes through which the heat transfer medium can flow.
  • the tubes of the heat exchanger may be arranged vertically penetrating the baffles in the surrounding the steam flow path and the predetermined flow path for the to be humidified and heated fuel gas forming space.
  • the tubes of the heat exchanger are arranged extending between a lower tube plate and an upper tube plate and sealed against the tube sheets, wherein the tubesheets together with provided at the lower and / or upper end of the housing hoods a respective inlet side and exit-side plenum for the Form pipes of the heat exchanger flowing through the heat carrier.
  • the serving for receiving the water intended for humidifying water is provided above the lower tube sheet and heated by the lower portion of the tubes of the heat exchanger, which extend from the lower tube sheet, starting through the room.
  • the space may have an upper wall defining it to the flow path for the fuel gas to be humidified and heated, and having an opening at which the channel forming the steam flow path is connected to the space.
  • a lower region of the flow path for the gas to be humidified and heated is formed as a vapor / condensate collector.
  • the heat exchanger for receiving serving as a heat carrier hot cathode gas is connected to a cathode output of the fuel cell system.
  • the figure shows a vertical cross section through a device for humidifying and heating a fuel gas to be reformed for a fuel cell system according to an embodiment of the invention in a somewhat schematic representation.
  • the device shown in the figure comprises a housing 1, within which a predetermined flow path 7 is provided for a fuel gas to be humidified and heated, which from an inlet 2 for the fuel gas to be humidified and heated in the upper region of the housing 1 to a deeper located outlet 3 for the then humidified and heated fuel gas leads.
  • the predetermined flow path 7 for the fuel gas is limited by on the one hand the housing 1 and on the other hand, a channel which is centrally located in the interior of the housing 1 and forms a steam flow path for water vapor, which serves for humidification of the inlet 2 supplied fuel gas.
  • the water intended for humidification is contained in a space 5 provided in a lower portion of the device. This space 5 is delimited by an upper wall 5a which limits it to the flow path 7 for the fuel gas to be humidified and heated, and which has an opening 5b at which said channel forming the steam flow path 6 is connected to the space 5 is.
  • a heat exchanger 4 which is arranged within the housing 1 and can be flowed through from bottom to top in countercurrent to the fuel gas to be humidified and heated by a heat-supplying heat carrier, is formed by a shell-and-tube heat exchanger having a plurality of vertically extending, contains pipes through which the heat transfer medium can flow.
  • the tubes of the heat exchanger 4 are arranged extending between a lower tube plate 1 a and an upper tube plate 1 b and sealed against the tube plates 1 a, 1 b.
  • the serving for receiving the intended for humidifying water space 5 is provided above the lower tube plate 1 a and heated by the lower portion of the tubes of the heat exchanger 4, which extend from the lower tube plate 1 a through the space 5 upwards.
  • the tube plates 1a, 1b together with the hoods 11, 12 provided at the lower or upper end of the housing 1 form a respective inlet-side or outlet-side collecting space for the heat transfer medium flowing through the tubes of the heat exchanger 4 from the bottom to the top.
  • the intended flow path 7 for the fuel gas to be humidified and heated is in the upper portion 8 of the housing 1 with the upwardly leading from the space 5, formed by the channel 6 steam flow path and then leads separated from the Dampfströmungsweg 6 in thermal contact with the tubes of the heat exchanger 4 down to the outlet 3, where the humidified and heated fuel gas is discharged.
  • the predetermined flow path 7 for the fuel gas to be humidified and heated which is bounded on the outside by the housing 1 and inside by the steam flow path forming channel 6, contains fittings in the form of baffles 7a, 7b, through which the fuel gas to be humidified and heated forcibly spirally guided from the overhead inlet 2 to the lower outlet 3.
  • the baffles 7a, 7b extend in the predetermined flow path 7 for the fuel gas between the steam flow path forming channel 6 and the housing 1 over the entire width of said gap.
  • the baffles 7a, 7b each extend over a part of the circumference around the channel 6 and are arranged offset from one another in height.
  • the baffles 7a, 7b have a horizontally disposed, about a portion of the circumference around the channel 6 extending first part and a vertically disposed, over a portion of the height of said gap extending second part, so that the predetermined flow path 7 is formed for the fuel gas to be humidified and heated in the form of a multi-stage helix, which forcibly leads the fuel gas from the inlet 2 to the outlet 3 in a single predetermined and possible way.
  • the tubes of the heat exchanger 4 penetrate the horizontal parts of the baffles 7 a, 7 b within the predetermined space formed by the gap 7 Flow path for the fuel gas.
  • the mixture of fuel gas and water vapor formed in the upper region 8 of the housing 1 is guided downwards through the predetermined flow path 7 in countercurrent to the heat carrier passed through the tubes of the heat exchanger 4, the latter is increasingly overheated, so that a mixture of fuel gas and superheated Steam is available at the outlet.
  • the heat carrier supplied to the lower hood 11 can be available, for example, in the form of a heating gas at about 600 ° C., the mixture of superheated steam and fuel gas can then be available at the outlet 3 at a temperature of for example 500 to 550 ° C.
  • the heat exchanger 4 may be disposed within the fuel cell system, for which it provides the humidified and heated fuel gas, so that the input formed by the hood 11 for the heat carrier is connected to a cathode output of the fuel cell system, so that hot cathode exhaust gas serves as a heat transfer medium , The sensitive heat contained in the hot cathode exhaust gas leaving the fuel cells is thus used to heat and humidify the fuel gas in the flow path 7.
  • a lower portion of the flow path 7 for the gas to be humidified and heated is formed as a steam / condensate collector 7c.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Air Humidification (AREA)

Abstract

Einrichtung zur Befeuchtung und Erhitzung eines zu reformierenden Brenngases für eine Brennstoffzellenanlage, mit einem auf einem vorgegebenen Strömungsweg von dem zu befeuchtenden und zu erhitzenden Brenngas durchströmten Gehäuse (1 ), das einen in einem oberen Bereich gelegenen Einlass (2) und einen tiefer gelegenen Auslass (3) für das Brenngas aufweist, und mit einem Wärmetauscher (4), der innerhalb des Gehäuses (1 ) angeordnet und im Gegenstrom zu dem zu befeuchtenden und zu erhitzenden Brenngas von einem die erforderliche Wärme liefernden Wärmeträger von unten nach oben durchströmbar ist, und mit einer Einrichtung zur Zuführung von für das Befeuchten des Brenngases vorgesehenem Wasser. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Einrichtung zur Zuführung des für das Befeuchten vorgesehenen Wassers einen im unteren Bereich des Gehäuses (1 ) angeordneten, das für das Befeuchten vorgesehene Wasser aufnehmenden Raum (5), in welchem das Wasser mit einem unteren Bereich des Wärmetauschers (4) zur Erhitzung in thermischem Kontakt steht, und einen von dem Raum (5) nach oben führenden Dampfströmungsweg (6) zum Transport von in dem Raum (5) verdampften Wasser zum oberen Bereich des Gehäuses (1 ) umfasst, und dass der vorgegebene Strömungsweg (7) für das zu befeuchtende und zu erhitzende Brenngas im oberen Bereich (8) des Gehäuses (1 ) mit dem Dampfströmungsweg (6) in Verbindung steht und von dem Dampfströmungsweg (6) getrennt in thermischem Kontakt mit dem Wärmetauscher (4) nach unten zum Auslass (3) für das befeuchtete und erhitzte Brenngas führt.

Description

MTU Onsite Energy GmbH
Einrichtung zur Befeuchtung und Erhitzung eines zu reformierenden Brenngases für eine
Brennstoffzellenanlage
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Befeuchtung und Erhitzung eines zu reformierenden Brenngases für eine Brennstoffzellenanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In Brennstoffzellenanlagen, insbesondere in solchen mit
Schmelzkarbonatbrennstoffzellen, wird häufig das für den Betrieb der Brennstoffzellen dienende Brenngas durch Reformierung aus einem Rohgas erhalten, wobei das Rohgas als Kohlenwasserstoff/Wasserdampf-Gemisch für das Reformieren vorbereitet wird.
Aus der US 2006/0097412 A1 ist eine Einrichtung bekannt, die zur Befeuchtung und Erhitzung eines zu reformierenden Gases für eine
Schmelzkarbonatbrennstoffzellenanlage dient. Die bekannte Einrichtung umfasst ein auf einem vorgegebenen Strömungsweg von dem zu befeuchtenden und zu erhitzenden Brenngas durchströmbares Gehäuse, das in einem oberen Bereich einen Einlass für das zu befeuchtende und zu erhitzende Brenngas und einen tiefer gelegenen Auslass für das dann befeuchtete und erhitzte Brenngas aufweist. Innerhalb des Gehäuses ist ein Wärmetauscher angeordnet, der im Gegenstrom zu dem zu befeuchtenden und zu erhitzenden Brenngas von einem die erforderliche Wärme zuführenden Wärmeträger von unten nach oben durchströmbar ist. Weiterhin ist eine Einrichtung zur Zuführung von für das Befeuchten des Brenngases dienendem Wasser vorgesehen. Der Wärmetauscher ist durch eine Anzahl von mit gegenseitigem Abstand angeordneten Wärmetauscherplatten gebildet, welche von dem Wärmeträger von unten nach oben durchströmbar sind. In den Zwischenräumen zwischen den Wärmetauscherplatten wird das zu befeuchtende und zu erhitzende Brenngas im Gegenstrom zu dem Wärmeträger vom oben liegenden Brenngaseinlass zu dem tiefer gelegenen Brenngasauslass geführt. Die Einrichtung zur Zuführung des für das Befeuchten des Brenngases dienenden Wassers ist durch eine Anzahl von im oberen Bereich des Gehäuses horizontal und parallel zueinander angeordneten dünnen Rohren gebildet, welche sich jeweils in die das Brenngas führenden Zwischenräume zwischen den Wärmetauscherplatten erstrecken, und denen von außen über einen Verteiler das befeuchtende Wasser zugeführt wird. Das Wasser wird aus den dünnen Rohren in die das Brenngas führenden Zwischenräume eingesprüht und verdampft.
Aus den japanischen Patent Abstracts JP 60112604 A und 63260801 A sind jeweils Einrichtungen zur Befeuchtung und Erhitzung eines zu reformierenden Brenngases bekannt, bei denen in einem Gehäuse ein sich zwischen einem oberen Röhrenboden und einem unteren Röhrenboden erstreckender Rohrbündelwärmetauscher vorgesehen ist, dessen Röhren innerlich von dem zu befeuchtenden und zu erhitzenden Brenngas von unten nach oben durchströmt werden. Das zum Befeuchten des Brenngases dienende Wasser wird oberhalb des oberen Röhrenbodens zugegeben und fließt im Inneren der Röhren des Wärmetauschers nach unten, wo es von dem nach oben strömenden Brenngas aufgenommen wird. Im Bereich zwischen den Röhrenböden werden die Röhren des Wärmetauschers äußerlich von als Wärmeträger dienendem heißem Dampf im Gegenstrom zu dem im Inneren der Röhren strömenden Brenngas umspült.
Die EP 0 320 440 B1 beschreibt ein Verfahren und eine Einrichtung zur Vorerwärmung von Kohlenwasserstoff/Wasserdampf-Gemischen. Dabei sollen in einem einzigen Wärmetauscher sowohl eine Vorerwärmung von zugeführten Kohlenwasserstoffen als auch eine Erzeugung und Überhitzung von Wasserdampf und eine Erzeugung und Vorerwärmung eines Kohlenwasserstoffgas/Wasserdampf-Gemischs erfolgen. Dazu ist ein Wärmeaustauscher stehender Bauart mit fünf übereinander angeordneten Zonen vorgesehen, von denen eine Wärmeaustauschzone dazu vorgesehen ist, die Kohlenwasserstoffe vorzuerwärmen und mit Wasserdampf zu sättigen. Diese Wärmeaustauschzone enthält im Inneren eines Gehäuses vertikal angeordnete Wärmeaustauschrohre, in welchen die zu befeuchtenden und zu erwärmenden Kohlenwasserstoffe nach oben geführt werden, im Gegenstrom zu Wasser, das oberhalb eingespritzt wird und in den Wärmeaustauschrohren nach unten fließt. Als Heizmedium wird Reformerprodukt außen über die Wärmeaustauschrohre im Gegenstrom zu den Kohlenwasserstoffen von oben nach unten geführt. Bei der bekannten Einrichtung ist unmittelbar über der besagten Zone eine weitere Wärmeaustauschzone vorgesehen, die gleichartig aufgebaut ist und dazu dient, die gasförmigen Kohlenwasserstoffe weiter zu erhitzen und fortwährend mit Wasserdampf zu sättigen, bis eine gewünschte Wasserdampfkonzentration erreicht ist.
Aus der DE 35 02 116 A1 ist ein Rohrbündelwärmeaustauscher als solcher bekannt, welcher ein in einem Gehäuse vertikal angeordnetes Rohrbündel umfasst, das an seinen Enden durch einen oberen bzw. einen unteren Rohrboden gehalten ist. Über oberhalb bzw. unterhalb der Rohrböden angeordnete Sammelräume wird ein Heizgas durch das Innere der Rohre des Rohrbündels geführt, während ein zu erwärmendes Gas im Gegenstrom dazu durch den Zwischenraum zwischen dem Gehäuse des Wärmetauschers und den Rohren des Rohrbündels geführt wird.
Schließlich werden in der US 2003/0027025 A1 verschiedene Verfahren und Einrichtungen beschrieben, mit welchen kohlenwasserstoffhaltige Brenngas/Dampf- Mischungen in ein wasserstoffreiches Brenngas zum Betrieb der Brennstoffzellen umgewandelt werden sollen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Befeuchtung und Erhitzung eines zu reformierenden Gases für eine Brennstoffzellenanlage zu schaffen, welche einfach aufgebaut und wirkungsvoll ist.
Die Aufgabe wird durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Durch die Erfindung wird eine Einrichtung zur Befeuchtung und Erhitzung eines zu reformierenden Brenngases für eine Brennstoffzellenanlage geschaffen, mit einem auf einem vorgegebenen Strömungsweg von dem zu befeuchtenden und zu erhitzenden Brenngas durchströmten Gehäuse, das einen in einem oberen Bereich gelegenen Einlass und einen tiefer gelegenen Auslass für das Brenngas aufweist, und mit einem Wärmetauscher, der innerhalb des Gehäuses angeordnet und im Gegenstrom zu dem zu befeuchtenden und zu erhitzenden Brenngas von einem die erforderliche Wärme zuführenden Wärmeträger von unten nach oben durchströmbar ist, und mit einer Einrichtung zur Zuführung von für das Befeuchten des Brenngases dienendem Wasser. Erfindungsgemäß umfasst die Einrichtung zur Zuführung des für das Befeuchten vorgesehenen Wassers einen im unteren Bereich des Gehäuses angeordneten, das für das Befeuchten vorgesehene Wasser aufnehmenden Raum, in welchem das Wasser mit einem unteren Bereich des Wärmetauschers zur Erhitzung in thermischem Kontakt steht, und einen von dem Raum nach oben führenden Dampfströmungsweg zum Transport von in dem Raum verdampften Wasser zum oberen Bereich des Gehäuses, wobei der vorgegebene Strömungsweg für das zu befeuchtende und zu erhitzende Brenngas im oberen Bereich des Gehäuses mit dem Dampfströmungsweg in Verbindung steht und von dem Dampfströmungsweg getrennt in thermischem Kontakt mit dem Wärmetauscher nach unten zum Auslass für das befeuchtete und erhitzte Brenngas führt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Dampfströmungsweg durch einen im Inneren des Gehäuses von dem Raum nach oben führenden Kanal gebildet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der den Dampfströmungsweg bildende Kanal zentral im Gehäuse angeordnet, und der Wärmetauscher ist in einem den Dampfströmungsweg umgebenden Zwischenraum angeordnet.
Vorzugsweise bildet der den Dampfströmungsweg umgebende Zwischenraum den vorgegebenen Strömungsweg für das zu befeuchtende und zu erhitzende Brenngas.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung enthält der den Dampfströmungsweg umgebende Zwischenraum Einbauten, durch die das zu befeuchtende und zu erhitzende Brenngas zwangsweise vom oben liegenden Einlass zum tiefer gelegenen Auslass geführt wird.
Die Einbauten können durch Umlenkbleche gebildet sein, die sich in dem den Dampfströmungsweg umgebenden Zwischenraum zwischen dem den Dampfströmungsweg bildenden Kanal und dem Gehäuse erstrecken.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Umlenkbleche sich jeweils über einen Teil des Umfangs um den den Dampfströmungsweg bildenden Kanal erstrecken und gegeneinander in der Höhe versetzt angeordnet sind.
Die Umlenkbleche können einen horizontal angeordneten, sich über einen Teil des Umfangs um den den Dampfströmungsweg bildenden Kanal erstreckenden ersten Teil aufweisen. Weiter können die Umlenkbleche einen vertikal angeordneten, sich über einen Teil der Höhe des den Dampfströmungsweg umgebenden Zwischenraums erstreckenden zweiten Teil aufweisen, so dass der vorgegebene Strömungsweg für das zu befeuchtende und zu erhitzende Brenngas in Form einer den den Dampfströmungsweg bildenden Kanal umgebenden, mehrere Stufen aufweisenden Wendel ausgebildet ist.
Der Wärmetauscher kann durch einen Rohrbündelwärmetauscher mit einer Vielzahl von sich vertikal erstreckenden, von dem Wärmeträger durchströmbaren Rohren gebildet sein.
Die Rohre des Wärmetauschers können die Umlenkbleche vertikal durchdringend in dem den Dampfströmungsweg umgebenden und den vorgegebenen Strömungsweg für das zu befeuchtende und zu erhitzende Brenngas bildenden Zwischenraum angeordnet sein.
Vorzugsweise sind die Rohre des Wärmetauschers sich zwischen einem unteren Rohrboden und einem oberen Rohrboden erstreckend angeordnet und gegen die Rohrböden abgedichtet, wobei die Rohrböden zusammen mit am unteren und/oder am oberen Ende des Gehäuses vorgesehenen Hauben einen jeweiligen eintrittsseitigen bzw. austrittsseitigen Sammelraum für den die Rohre des Wärmetauschers durchströmenden Wärmeträger bilden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der zur Aufnahme des für das Befeuchten vorgesehenen Wassers dienende Raum über dem unteren Rohrboden vorgesehen und durch den unteren Bereich der Rohre des Wärmetauschers beheizbar, welche von dem unteren Rohrboden ausgehend durch den Raum verlaufen.
Der Raum kann eine obere Wandung aufweisen, welche diesen zu dem Strömungsweg für das zu befeuchtende und zu erhitzende Brenngas hin begrenzt, und welche eine Öffnung aufweist, an der der den Dampfströmungsweg bildende Kanal an den Raum angeschlossen ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ein unterer Bereich des Strömungswegs für das zu befeuchtende und zu erhitzende Gas als Dampf/Kondensat-Sammler ausgebildet. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Wärmetauscher zur Aufnahme von als Wärmeträger dienendem heißem Kathodengas mit einem Kathodenausgang der Brennstoffzellenanlage verbunden.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.
Die Figur zeigt einen vertikalen Querschnitt durch eine Einrichtung zur Befeuchtung und Erhitzung eines zu reformierenden Brenngases für eine Brennstoffzellenanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in etwas schematisierter Darstellung.
Die in der Figur gezeigte Einrichtung umfasst ein Gehäuse 1 , innerhalb dessen ein vorgegebener Strömungsweg 7 für ein zu befeuchtendes und zu erhitzendes Brenngas vorgesehen ist, welcher von einem Einlass 2 für das zu befeuchtende und zu erhitzende Brenngas im oberen Bereich des Gehäuses 1 zu einem tiefer gelegenen Auslass 3 für das dann befeuchtete und erhitzte Brenngas führt. Der vorgegebene Strömungsweg 7 für das Brenngas ist begrenzt durch einerseits das Gehäuse 1 und andererseits einen Kanal, der zentral im Inneren des Gehäuses 1 angeordnet ist und einen Dampfströmungsweg für Wasserdampf bildet, welcher zur Befeuchtung des am Einlass 2 zugeführten Brenngases dient. Das zum Befeuchten vorgesehene Wasser ist in einem Raum 5 enthalten, welcher in einem unteren Bereich der Einrichtung vorgesehen ist. Dieser Raum 5 ist durch eine obere Wandung 5a begrenzt, welche diesen zu dem Strömungsweg 7 für das zu befeuchtende und zu erhitzende Brenngas hin begrenzt, und welche eine Öffnung 5b aufweist, an der der besagte, den Dampfströmungsweg 6 bildende Kanal an den Raum 5 angeschlossen ist.
Ein Wärmetauscher 4, der innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet ist und im Gegenstrom zu dem zu befeuchtenden und zu erhitzenden Brenngas von einem die erforderliche Wärme zuführenden Wärmeträger von unten nach oben durchströmbar ist, ist durch einen Rohrbündelwärmetauscher gebildet, der eine Vielzahl von sich vertikal erstreckenden, von dem Wärmeträgermedium durchströmbaren Rohren enthält. Wie aus der Figur ersichtlich, sind die Rohre des Wärmetauschers 4 sich zwischen einem unteren Rohrboden 1a und einem oberen Rohrboden 1 b erstreckend angeordnet und gegen die Rohrböden 1a, 1 b abgedichtet. Der zur Aufnahme des für das Befeuchten vorgesehenen Wassers dienende Raum 5 ist über dem unteren Rohrboden 1a vorgesehen und durch den unteren Bereich der Rohre des Wärmetauschers 4 beheizbar, welche von dem unteren Rohrboden 1a ausgehend durch den Raum 5 nach oben verlaufen.
Die Rohrböden 1a, 1 b bilden zusammen mit am unteren bzw. am oberen Ende des Gehäuses 1 vorgesehenen Hauben 11 , 12 einen jeweiligen eintrittsseitigen bzw. austrittsseitigen Sammelraum für den die Rohre des Wärmetauschers 4 von unten nach oben durchströmenden Wärmeträger.
Der vorgesehene Strömungsweg 7 für das zu befeuchtende und zu erhitzende Brenngas steht im oberen Bereich 8 des Gehäuses 1 mit dem von dem Raum 5 nach oben führenden, durch den Kanal 6 gebildeten Dampfströmungsweg in Verbindung und führt dann von dem Dampfströmungsweg 6 getrennt in thermischem Kontakt mit den Rohren des Wärmetauschers 4 nach unten zum Auslass 3, wo das befeuchtete und erhitzte Brenngas abgegeben wird. Der vorgegebene Strömungsweg 7 für das zu befeuchtende und zu erhitzende Brenngas, welcher außen durch das Gehäuse 1 und innen durch den den Dampfströmungsweg bildenden Kanal 6 begrenzt ist, enthält Einbauten in Form von Umlenkblechen 7a, 7b, durch welche das zu befeuchtende und zu erhitzende Brenngas zwangsweise spiralförmig von dem oben liegenden Einlass 2 zu dem tiefer gelegenen Auslass 3 geführt wird. Die Umlenkbleche 7a, 7b erstrecken sich in dem vorgegebenen Strömungsweg 7 für das Brenngas zwischen dem den Dampfströmungsweg bildenden Kanal 6 und dem Gehäuse 1 über die ganze Breite des besagten Zwischenraums. Die Umlenkbleche 7a, 7b erstrecken sich jeweils über einen Teil des Umfangs um den Kanal 6 und sind gegeneinander in der Höhe versetzt angeordnet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel haben die Umlenkbleche 7a, 7b einen horizontal angeordneten, sich über einen Teil des Umfangs um den Kanal 6 erstreckenden ersten Teil und einen vertikal angeordneten, sich über einen Teil der Höhe des besagten Zwischenraums erstreckenden zweiten Teil, so dass der vorgegebene Strömungsweg 7 für das zu befeuchtende und zu erhitzende Brenngas in Form einer mehrere Stufen aufweisenden Wendel ausgebildet ist, welche das Brenngas zwangsweise vom Einlass 2 zum Auslass 3 auf einem einzigen vorgegebenen und möglichen Weg führt.
Die Rohre des Wärmetauschers 4 durchdringen die horizontalen Teile der Umlenkbleche 7a, 7b innerhalb des durch den Zwischenraum 7 gebildeten vorgegebenen Strömungswegs für das Brenngas.
Wenn das im oberen Bereich 8 des Gehäuses 1 gebildete Gemisch von Brenngas und Wasserdampf über den vorgegebenen Strömungsweg 7 im Gegenstrom zu dem durch die Rohre des Wärmetauschers 4 geführten Wärmeträger nach unten geführt wird, wird dieses zunehmend überhitzt, so dass ein Gemisch von Brenngas und überhitztem Dampf am Auslass zur Verfügung steht. Der an der unteren Haube 11 zugeführte Wärmeträger kann beispielsweise in Form eines Heizgases mit ca. 600 0C zur Verfügung stehen, das Gemisch von überhitztem Dampf und Brenngas kann dann bei einer Temperatur von beispielsweise 500 bis 550 0C am Auslass 3 zur Verfügung stehen.
Der Wärmetauscher 4 kann innerhalb der Brennstoffzellenanlage, für die er das befeuchtete und erhitzte Brenngas zur Verfügung stellt, so angeordnet sein, dass der durch die Haube 11 gebildete Eingang für den Wärmeträger mit einem Kathodenausgang der Brennstoffzellenanlage verbunden ist, so dass heißes Kathodenabgas als Wärmeträger dient. Die in dem die Brennstoffzellen verlassenen heißen Kathodenabgas enthaltende sensible Wärme wird also genutzt, um das Brenngas im Strömungsweg 7 zu erhitzen und zu befeuchten.
Bei dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein unterer Bereich des Strömungswegs 7 für das zu befeuchtende und zu erhitzende Gas als Dampf/Kondensat- Sammler 7c ausgebildet.
Bezugszeichen
Gehäuse a unterer Rohrboden b oberer Rohrboden Einlass Auslass Wärmetauscher Raum a obere Wandung b Öffnung Dampfströmungsweg Strömungsweg für Brenngasa Umlenkblech b Umlenkblech c Dampf/Kondensat-Sammler oberer Bereich des Gehäuses 1 Haube 2 Haube

Claims

MTU Onsite Energy GmbHPatentansprüche
1. Einrichtung zur Befeuchtung und Erhitzung eines zu reformierenden Brenngases für eine Brennstoffzellenanlage, mit einem auf einem vorgegebenen Strömungsweg von dem zu befeuchtenden und zu erhitzenden Brenngas durchströmten Gehäuse (1 ), das einen in einem oberen Bereich gelegenen Einlass (2) und einen tiefer gelegenen Auslass (3) für das Brenngas aufweist, und mit einem Wärmetauscher (4), der innerhalb des Gehäuses (1) angeordnet und im Gegenstrom zu dem zu befeuchtenden und zu erhitzenden Brenngas von einem die erforderliche Wärme liefernden Wärmeträger von unten nach oben durchströmbar ist, und mit einer Einrichtung zur Zuführung von für das Befeuchten des Brenngases vorgesehenem Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Zuführung des für das Befeuchten vorgesehenen Wassers einen im unteren Bereich des Gehäuses (1) angeordneten, das für das Befeuchten vorgesehene Wasser aufnehmenden Raum (5), in welchem das Wasser mit einem unteren Bereich des Wärmetauschers (4) zur Erhitzung in thermischem Kontakt steht, und einen von dem Raum (5) nach oben führenden Dampfströmungsweg (6) zum Transport von in dem Raum (5) verdampften Wasser zum oberen Bereich des Gehäuses (1) umfasst, und dass der vorgegebene Strömungsweg (7) für das zu befeuchtende und zu erhitzende Brenngas im oberen Bereich (8) des Gehäuses (1 ) mit dem Dampfströmungsweg (6) in Verbindung steht und von dem Dampfströmungsweg (6) getrennt in thermischem Kontakt mit dem Wärmetauscher (4) nach unten zum Auslass (3) für das befeuchtete und erhitzte Brenngas führt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfströmungsweg (6) durch einen im Inneren des Gehäuses (1) von dem Raum (5) nach oben führenden Kanal gebildet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der den Dampfströmungsweg (6) bildende Kanal zentral im Gehäuse (1) angeordnet ist, und dass der Wärmetauscher (4) in einem den Dampfströmungsweg (6) umgebenden Zwischenraum angeordnet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der den Dampfströmungsweg (6) umgebende Zwischenraum den vorgegebenen Strömungsweg (7) für das zu befeuchtende und zu erhitzende Brenngas bildet.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der den Dampfströmungsweg (6) umgebende Zwischenraum Einbauten (7a, 7b) enthält, durch die das zu befeuchtende und zu erhitzende Brenngas zwangsweise vom oben liegenden Einlass (2) zum tiefer gelegenen Auslass (3) geführt wird.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbauten (7a, 7b) durch Umlenkbleche gebildet sind, die sich in dem den Dampfströmungsweg (6) umgebenden Zwischenraum zwischen dem den Dampfströmungsweg (6) bildenden Kanal und dem Gehäuse (1 ) erstrecken.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkbleche (7a, 7b) sich jeweils über einen Teil des Umfangs um den den Dampfströmungsweg (6) bildenden Kanal erstrecken und gegeneinander in der Höhe versetzt angeordnet sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkbleche (7a, 7b) einen horizontal angeordneten, sich über einen Teil des Umfangs um dem den Dampfströmungsweg (6) bildenden Kanal erstreckenden ersten Teil aufweisen.
9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkbleche (7a, 7b) einen vertikal angeordneten, sich über einen Teil der Höhe des den Dampfströmungsweg (6) umgebenden Zwischenraums erstreckenden zweiten Teil aufweisen, so dass der vorgegebene Strömungsweg (7) für das zu befeuchtende und zu erhitzende Brenngas in Form einer den den Dampfströmungsweg (6) bildenden Kanal umgebenden, mehrere Stufen aufweisenden Wendel ausgebildet ist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (4) durch einen Rohrbündelwärmetauscher mit einer Vielzahl von sich vertikal erstreckenden, von dem Wärmeträger durchströmbaren Rohren gebildet ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 10 in Verbindung mit einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre des Wärmetauschers (4) die Umlenkbleche (7a, 7b) vertikal durchdringend in dem den Dampfströmungsweg (6) umgebenden und den vorgegebenen Strömungsweg für das zu befeuchtende und zu erhitzende Brenngas bildenden Zwischenraum angeordnet sind.
12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre des Wärmetauschers (4) sich zwischen einem unteren Rohrboden (1a) und einem oberen Rohrboden (1b) erstreckend angeordnet und gegen die Rohrböden (1a, 1b) abgedichtet sind, und dass die Rohrböden (1a, 1b) zusammen mit am unteren und/oder am oberen Ende des Gehäuses (1) vorgesehenen Hauben (11 , 12) einen jeweiligen eintrittsseitigen bzw. austrittsseitigen Sammelraum für den die Rohre des Wärmetauschers (4) durchströmenden Wärmeträger bilden.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Aufnahme des für das Befeuchten vorgesehenen Wassers dienende Raum (5) über dem unteren Rohrboden (1a) vorgesehen und durch den unteren Bereich der Rohre des Wärmetauschers (4) beheizbar ist, welche von dem unteren Rohrboden (1a) ausgehend durch den Raum (5) verlaufen.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (5) eine obere Wandung (5a) aufweist, welche diesen zu dem Strömungsweg (7) für das zu befeuchtende und zu erhitzende Brenngas hin begrenzt und welche eine Öffnung (5b) aufweist, an der der den Dampfströmungsweg (6) bildende Kanal an den Raum (5) angeschlossen ist.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein unterer Bereich des Strömungswegs (7) für das zu befeuchtende und zu erhitzende Gas als Dampf/Kondensat-Sammler (7c) ausgebildet ist.
16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (4) zur Aufnahme von als Wärmeträger dienendem heißem Kathodenabgas mit einem Kathodenausgang der Brennstoffzellenanlage verbunden ist.
PCT/EP2008/008911 2007-10-24 2008-10-22 Einrichtung zur befeuchtung und erhitzung eines zu reformierenden brenngases für eine brennstoffzellenanlage WO2009053034A2 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/919,193 US20110086281A1 (en) 2007-10-24 2008-10-22 Device for humidifying and heating a combustible gas to be reformed for a fuel cell unit
JP2010530326A JP2011501867A (ja) 2007-10-24 2008-10-22 燃料電池設備用の改質されるべき燃焼ガスを加湿および加熱するための装置
EP08841997A EP2201297A2 (de) 2007-10-24 2008-10-22 Einrichtung zur befeuchtung und erhitzung eines zu reformierenden brenngases für eine brennstoffzellenanlage

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007050799A DE102007050799B3 (de) 2007-10-24 2007-10-24 Einrichtung zur Befeuchtung und Erhitzung eines zu reformierenden Brenngases für eine Brennstoffzellenanlage
DE102007050799.4 2007-10-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2009053034A2 true WO2009053034A2 (de) 2009-04-30
WO2009053034A3 WO2009053034A3 (de) 2009-11-05

Family

ID=39768216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/008911 WO2009053034A2 (de) 2007-10-24 2008-10-22 Einrichtung zur befeuchtung und erhitzung eines zu reformierenden brenngases für eine brennstoffzellenanlage

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20110086281A1 (de)
EP (1) EP2201297A2 (de)
JP (1) JP2011501867A (de)
KR (1) KR20100093530A (de)
DE (1) DE102007050799B3 (de)
WO (1) WO2009053034A2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011080782A1 (en) 2009-12-30 2011-07-07 Hysytech S.R.L. Method and device for preparing a homogeneous gaseous mixture starting from a flow of gas and from a flow of liquid

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008031041B4 (de) * 2008-06-30 2010-06-02 Aprovis Energy Systems Gmbh Wärmetauscher zur Porzessgasaufbereitung
US9401518B1 (en) * 2010-11-24 2016-07-26 Lockheed Martin Corporation Integrated water separator and reactant humidifier for fuel cells
JP5925105B2 (ja) * 2012-10-26 2016-05-25 三菱重工業株式会社 サチュレータ及びこれを備える天然ガス改質システム
KR101421355B1 (ko) * 2012-12-24 2014-07-18 포스코에너지 주식회사 연료 가습기
KR102328007B1 (ko) * 2015-04-17 2021-11-17 주식회사 미코파워 수증기 발생 장치 및 이를 포함하는 연료전지 시스템
FR3047555B1 (fr) * 2016-02-05 2019-04-19 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Echangeur thermique a au moins trois fluides a efficacite amelioree

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1196833A (fr) * 1956-09-10 1959-11-26 Niro Atomizer As Perfectionnements à une chaudière à liquides pour installations d'évaporation etde distillation
JPH0640701A (ja) * 1992-05-15 1994-02-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 水素分離型水蒸気改質反応器
JPH0640702A (ja) * 1992-05-21 1994-02-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 水蒸気改質反応器
DE19716470C1 (de) * 1997-04-19 1998-10-01 Mtu Friedrichshafen Gmbh Integriertes Brennstoffaufbereitungsmodul für eine Brennstoffzellenanlage
EP1536185A1 (de) * 2002-07-18 2005-06-01 Sumitomo Precision Products Company Limited Gasbefeuchter
DE102004012607A1 (de) * 2004-03-12 2005-10-13 Klöckner Hänsel Processing GmbH Vorrichtung und Verfahren zur thermischen Behandlung einer Süßwarenmasse

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3499734A (en) * 1967-01-05 1970-03-10 Chemical Construction Corp Apparatus for nitrogen oxides absorption to produce concentrated nitric acid
CH579234A5 (de) * 1974-06-06 1976-08-31 Sulzer Ag
JPS55141703U (de) * 1979-03-29 1980-10-09
CA1181569A (en) * 1982-06-11 1985-01-29 Frank Smith Apparatus and process
JPS60112604A (ja) * 1983-11-21 1985-06-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 炭化水素ガスとスチ−ムとの混合ガスの調整方法
DE3502116A1 (de) * 1985-01-23 1986-07-24 Halberg Maschinenbau GmbH, 6700 Ludwigshafen Roehrenbuendelwaermeaustauscher mit dehnungsausgleich fuer den waermeaustausch von gasen
JPS63260801A (ja) * 1987-04-17 1988-10-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 改質用炭化水素ガスの増湿方法
GB8721964D0 (en) * 1987-09-18 1987-10-28 Shell Int Research Multitube reactor
IT1211957B (it) * 1987-12-07 1989-11-08 Kinetics Technology Procedimento,apparato e relativo metodo di funzionamento per la generazione di vapore ed il recupero dicalore in impianti di produzione di idrogeno e gas di sintesi
FR2653544B1 (fr) * 1989-10-24 1992-02-14 Gaz De France Pompe a vapeur a echangeur air-produits de combustion a contre-courant sans fluide intermediaire.
JP2002168405A (ja) * 2000-11-30 2002-06-14 Asahi Kosoku Insatsu Kk 過熱蒸気発生装置及び過熱蒸気利用の処理装置
US6740435B2 (en) * 2001-08-06 2004-05-25 Utc Fuel Cells, Llc System and method for preparing fuel for fuel processing system
JP3899261B2 (ja) * 2001-12-20 2007-03-28 アイシン精機株式会社 改質装置用蒸発器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1196833A (fr) * 1956-09-10 1959-11-26 Niro Atomizer As Perfectionnements à une chaudière à liquides pour installations d'évaporation etde distillation
JPH0640701A (ja) * 1992-05-15 1994-02-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 水素分離型水蒸気改質反応器
JPH0640702A (ja) * 1992-05-21 1994-02-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 水蒸気改質反応器
DE19716470C1 (de) * 1997-04-19 1998-10-01 Mtu Friedrichshafen Gmbh Integriertes Brennstoffaufbereitungsmodul für eine Brennstoffzellenanlage
EP1536185A1 (de) * 2002-07-18 2005-06-01 Sumitomo Precision Products Company Limited Gasbefeuchter
DE102004012607A1 (de) * 2004-03-12 2005-10-13 Klöckner Hänsel Processing GmbH Vorrichtung und Verfahren zur thermischen Behandlung einer Süßwarenmasse

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011080782A1 (en) 2009-12-30 2011-07-07 Hysytech S.R.L. Method and device for preparing a homogeneous gaseous mixture starting from a flow of gas and from a flow of liquid

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100093530A (ko) 2010-08-25
DE102007050799B3 (de) 2008-10-23
US20110086281A1 (en) 2011-04-14
WO2009053034A3 (de) 2009-11-05
EP2201297A2 (de) 2010-06-30
JP2011501867A (ja) 2011-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2201297A2 (de) Einrichtung zur befeuchtung und erhitzung eines zu reformierenden brenngases für eine brennstoffzellenanlage
DE68904763T2 (de) Brennstoffzellenenergiegewinnungssystem.
DE10211354B4 (de) Brennstoffreformer
DE102006062459A1 (de) Schmelzkarbonatbrennstoffzelle, versehen mit einem indirekt arbeitenden internen Reformierer
DE102006020097A1 (de) Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betreiben
DE102006020405A1 (de) Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betreiben
EP0001419B1 (de) Anlage mit einer Wärmepumpe zur Raumheizung und Brauchwasseraufbereitung
EP0160161A1 (de) Wärmetauscher zum Kühlen von Gasen
DE102006031480B4 (de) Flacher Mikroreformer
DE102004063151A1 (de) Reformer für eine Brennstoffzelle
EP3235785A1 (de) Verfahren und anlage zur erzeugung von synthesegas mittels katalytischer dampfreformierung eines kohlenwasserstoffhaltigen einsatzgases
EP1984673A1 (de) Vorrichtung zum verbrennen organischer stoffe
EP3516179A1 (de) Verfahren und anordnung zur wärmeenergierückgewinnung in anlagen umfassend wenigstens einen reformer
AT521206B1 (de) Verdampfer für ein Brennstoffzellensystem sowie Brennstoffzellensystem
DE102008031041B4 (de) Wärmetauscher zur Porzessgasaufbereitung
DE19716470C1 (de) Integriertes Brennstoffaufbereitungsmodul für eine Brennstoffzellenanlage
DE19511817C2 (de) Wärmetauscher in Plattenbauweise mit Reformer
DE3709339C1 (de) Gas-Fluessigkeits-Waermetauscher
EP1261993A2 (de) Vorrichtung und verfahren zum erhitzen und/oder verdampfen flüssiger oder gasförmiger medien
BE1030484B1 (de) Wärmetauscher mit integrierter Anfahrheizung
AT524304B1 (de) Verdampfervorrichtung für ein Brennstoffzellensystem
AT505604B1 (de) Vorrichtung zur wärmenutzung bei brennstoffzellen
WO2023209002A1 (de) Wärmetauscher mit integrierter anfahrheizung
DE10024750A1 (de) Verdampfer und Verfahren zu seiner Herstellung
AT505161B1 (de) Heizkessel

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08841997

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2008841997

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008841997

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010530326

Country of ref document: JP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20107011287

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12919193

Country of ref document: US