WO2014117949A1 - Energieerzeugungseinheit mit einem hochtemperatur-brennstoffzellenstack und einer verdampfungseinheit - Google Patents

Energieerzeugungseinheit mit einem hochtemperatur-brennstoffzellenstack und einer verdampfungseinheit Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a power generation unit with a high-temperature fuel cell stack operated with liquid fuel and a reformer arranged upstream of the fuel cell stack for processing the fuel, a recirculation line for at least partial recycling of the fuel
  • Anode exhaust gas in the reformer and means for supplying the liquid fuel into the anode exhaust gas. Furthermore, the invention relates to a
  • Evaporation unit for producing a reactant gas from a hot
  • Carrier gas for example, anode exhaust gas, and a liquid fuel for operating a high-temperature fuel cell stack with upstream
  • auxiliary power unit can be used, for example, in motor vehicles, where it serves to provide electrical and thermal energy.
  • a power generation unit with at least one high-temperature fuel cell is known in which a
  • Hydrocarbon fuel such as gasoline
  • a reformer for the liquid fuel is connected upstream.
  • Part of the hot anode exhaust gas is transferred to the anode circuit via an anode recirculation recycled, wherein the liquid fuel is sprayed or injected upstream of an upstream of the reformer anode blower.
  • an atomizer is provided with which liquid fuel is introduced via an injector. Also for this device, the disadvantages mentioned in AT 502,131 Bl apply.
  • the object of the invention is to develop a power generation unit of the type mentioned in such a way that a compact unit, especially for use in an APU is given, with improvements in the accurate metering of the liquid fuel and a homogenization of the educt gas should be achieved even in partial load operation ,
  • the means for supplying the fuel is designed as an evaporation device, with a housing which has a Verdampfervlies in the fuel supply line, which can be acted upon by the hot anode exhaust gas from the recirculation line.
  • the evaporation unit is the liquid diesel fuel or another
  • Hydrocarbon in a hot carrier gas preferably the recirculated
  • Fuel / gas mixture which can be supplied as educt gas a reformer, for example, a SOFC system.
  • the housing of the evaporation unit is designed substantially cylindrical and has on one side a central supply line for the fuel and on the opposite side a central gas outlet for the educt gas. Furthermore, the housing of the evaporation unit has a preferably tangentially opening gas inlet for the anode exhaust gas. Due to the tangential junction, a swirl flow in the housing of the
  • the housing of the evaporation unit may preferably be in an exhaust gas chamber of the
  • Energy generation unit may be arranged, in which exhaust gas chamber hot exhaust gases of the fuel cell stack and / or the starter burner
  • the evaporation unit has a substantially cylindrical housing having on one side a central supply line for the fuel and an evaporator fleece and on the opposite side with a central gas outlet for the Equipped with educt gas, wherein a preferably tangentially opening gas inlet is provided for the hot carrier gas.
  • Reformer catalyst arranged gas distributor housing (Reformermanifold) have an annular space in which the supply line for the reprocessed fuel / - gas mixture opens, starting from the annular space radial
  • Access openings are arranged from the annular space to the inlet surface of the reforming catalyst.
  • the evaporation unit can have a heating element associated with the evaporator fleece, preferably an electrically heatable glow plug.
  • FIG. 1 shows the energy generating unit according to the invention in a schematic overview including installation position of the evaporation unit
  • FIG. 2 is a sectional view of the evaporation unit according to the invention in the exhaust gas chamber of a power generation unit
  • 3 is a three-dimensional representation of the power generation unit of FIG. 2
  • Fig. 4 shows a variant of the evaporation unit according to the invention in a sectional view, as well
  • the power generation unit has a high-temperature fuel cell stack 10 (for example SOFC) with an anode side A and a cathode side K, on the anode side via a recirculation line 13, a reformer 11 is connected upstream, which serves for the treatment of the liquid fuel, such as diesel.
  • the fuel F is supplied by means of fuel pump 12 to an evaporation unit 20 and into the anode exhaust gas from the
  • Recirculation line 13 introduced or metered, and together with the necessary oxidant, for example, air L, fed to the reformer 11 by means of compressor 14.
  • the fuel F can be supplied by means of a fuel pump 15 to a starter burner 16, whose exhaust gases are conducted into an oxidation catalytic converter or afterburner 17 and heat up the catalyst of the reformer 11.
  • the compressor 18 serves to supply the oxidizing agent (e.g., air L) to the cathode side K of the fuel cell stack 10, the oxidizing agent being passed through a heat exchanger 19 which is exhausted from the exhaust gases of the oxidizing agent (e.g., air L) to the cathode side K of the fuel cell stack 10, the oxidizing agent being passed through a heat exchanger 19 which is exhausted from the exhaust gases of the oxidizing agent (e.g., air L) to the cathode side K of the fuel cell stack 10, the oxidizing agent being passed through a heat exchanger 19 which is exhausted from the exhaust gases of the oxidizing agent (e.g., air L) to the cathode side K of the fuel cell stack 10, the oxidizing agent being passed through a heat exchanger 19 which is exhausted from the exhaust gases of the oxidizing agent (e.g., air L) to the cathode side K of the fuel cell stack 10, the oxidizing agent being passed through a heat exchanger 19 which is exhausted from the exhaust
  • Oxidation catalyst 17 is subjected to waste heat. In the starting phase and the starter burner 16 is supplied via the compressor 18 with the required air L.
  • the evaporation device 20 has a housing 21, which has an evaporator fleece 23 in the area of the fuel feed line 22, which rapidly absorbs the fuel and distributes it to a large surface area.
  • the evaporator fleece 23 is acted upon by the hot anode exhaust gas from the recirculation line 13, so that the fuel evaporates.
  • the housing 21 of the evaporation unit 20 is cylindrical, for example, with a top side having a central supply line 22 for the fuel and directly adjacent to it
  • Evaporator nonwoven 23 and the opposite top side a central gas outlet 24 for the reactant gas, consisting of anode exhaust gas and vaporized fuel having.
  • the tangentially opening gas inlet 25 for the reactant gas consisting of anode exhaust gas and vaporized fuel having.
  • Anode exhaust provides a swirl flow inside the evaporator housing.
  • the evaporator fleece 23 consists of a flat, preferably disc-shaped metal or ceramic fleece, which also withstands high temperatures in the range of 250 ° C. to 600 ° C. during operation of the energy generation unit, the higher temperatures being achieved, above all, during starting operation of the energy generation unit.
  • the housing 21 of the evaporation unit 20 is arranged in FIG. 2 in an exhaust chamber 26 of the energy production unit, which exhaust chamber 26 collects hot exhaust gases of the fuel cell stack (not shown here) and of the starter burner 16 and via an outlet 29 to the heat exchanger 19 (see FIG. 1). supplies.
  • exhaust chamber 26 collects hot exhaust gases of the fuel cell stack (not shown here) and of the starter burner 16 and via an outlet 29 to the heat exchanger 19 (see FIG. 1). supplies.
  • Parting plane between the hot interior and the cold outside of the device is indicated by dash-dotted lines, wherein the housing 21 of the
  • Evaporation unit 20 for example, as a cylindrical sheet metal construction
  • the housing 21 may also be conical or frusto-conical in shape or have another aerodynamically optimized shape in order to increase the evaporation rate of the unit 20.
  • the top surface of the housing 21 may be formed in the region of the evaporator fleece 23 through the wall 27 of the exhaust chamber 26.
  • FIG. 3 shows the cutaway, three-dimensional representation of FIG. 3
  • Evaporation unit 20 in the disassembled state, wherein a support ring 30 for supporting the evaporator nonwoven 23 is visible.
  • the embodiment according to FIG. 4 shows an evaporation unit 20, in which an additional heater is formed.
  • the evaporation unit 20 a heating element associated with the evaporator fleece 23, preferably an electrically heatable glow plug 28, on. It is also possible above and / or below the evaporator fleece 23 to arrange an electric heating mat or heating coil. Such an evaporation unit can also outside the
  • Abhaust chamber 26 are arranged and brought to operating temperature quickly.
  • FIG. 5 shows the preferred arrangement of the evaporation unit 20 in the exhaust gas chamber 26, into which the hot exhaust gases leaving the oxidation catalytic converter 17 through the openings 31 enter and heat the housing 21 of the evaporation unit 20.
  • Oxidation catalyst 17 serves as an afterburner for also in the
  • Exhaust chamber 26 arranged starter burner 16 and the exhaust gases of the
  • the upper cover surface of the housing 21 is formed by the wall 27 of the exhaust chamber 26, whereby the fuel supply to the evaporation unit 20 can be advantageously arranged in the cooler outer area (outside the exhaust chamber 26).
  • the fuel / gas mixture (educt gas) produced in the evaporation unit 20 is led out of the waste gas chamber 26 via the gas outlet line 24 and, after the metered addition of air L, is fed to the compressor 14 arranged in the cooler outer area. After compression, the educt gas passes through a supply line 32, which dips back into the hot exhaust gas chamber 26, in the reformer eleventh

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Energieerzeugungseinheit mit einem mit flüssigem Brennstoff betriebenen Hochtemperatur-Brennstoffzellenstack (10) und einem dem Brennstoffzellenstack vorgeschalteten Reformer (11) zur Aufbereitung des Brennstoffs, einer Rezirkulatlonsleitung (13) zur zumindest teilweisen Rückführung des Anodenabgases in den Reformer (1) und einer Einrichtung zur Zufuhr des flüssigen Brennstoffs in das Anodenabgas. Erfindungsgemäß ist die Einrichtung zur Zufuhr des Brennstoffs als Verdampfungseinrichtung (20) ausgeführt, mit einem Gehäuse (21), das im Bereich der Brennstoffzuleitung (22) ein Verdampfervlies (23) aufweist, das mit dem heißen Anodenabgas aus der Rezirkulatlonsleitung ( 13) beaufschlagbar ist.

Description

Energieerzeugungseinheit mit einem Hochtemperatur-Brennstoffzellenstack und einer Verdampfungseinheit
Die Erfindung betrifft eine Energieerzeugungseinheit mit einem mit flüssigem Brennstoff betriebenen Hochtemperatur-Brennstoffzellenstack und einem dem Brennstoffzellenstack vorgeschalteten Reformer zur Aufbereitung des Brennstoffs, einer Rezirkulationsleitung zur zumindest teilweisen Rückführung des
Anodenabgases in den Reformer sowie einer Einrichtung zur Zufuhr des flüssigen Brennstoffs in das Anodenabgas. Weiters betrifft die Erfindung eine
Verdampfungseinheit zur Herstellung eines Eduktgases aus einem heißen
Trägergas, beispielsweise Anodenabgas, und einem flüssigen Brennstoff zum Betrieb eines Hochtemperatur-Brennstoffzellenstacks mit vorgeschaltetem
Reformer.
Eine derartige Energieerzeugungseinheit (Auxiliary Power Unit APU) kann beispielsweise in Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen, wo sie zur Bereitstellung von elektrischer und thermischer Energie dient.
Aus der AT 502 131 Bl ist beispielsweise eine Energieerzeugungseinheit mit zumindest einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle bekannt, bei welcher eine
Rezirkulationsleitung für das Anodenabgas vorgesehen ist, welche ausgehend von einer Abführleitung für das Anodenabgas zu einer Zuführleitung eines Reformers zur Aufbereitung des Brennstoffs führt. Stromaufwärts eines dem Reformer vorgeschalteten Verdichters mündet in die Rezirkulationsleitung ein Injektor mit welchem der flüssige Brennstoff in das heiße Anodenabgas eingesprüht oder eingespritzt wird. Die für die Einspritzung von Kraftstoff verwendeten Düsen oder Injektoren haben den Nachteil, dass sie für den Einsatz in heißer Umgebung nicht geeignet sind und daher eine kompakte Bauweise erschwert wird. Nachteilig ist auch das schlechte Sprühbild von Düsen und Injektoren im Teillastbetrieb, was zu einer schlechten Verdampfung bzw. Homogenisierung des Kraftstoffs führt.
Aus der US 2002/0114988 AI ist ein Brennstoff Zeilensystem bekannt, welches eine Hochtemperaturbrennstoffzelle (SOFC) aufweist, die mit einem flüssigen
Kohlenwasserstoff-Brennstoff, beispielsweise Benzin, betrieben wird. Anodenseitig ist ein Reformer für den flüssigen Brennstoff vorgeschaltet. Ein Teil des heißen Anodenabgases wird über eine Anodenrezirkulation in den Anodenkreislauf rückgeführt, wobei der flüssige Brennstoff stromaufwärts eines dem Reformer vorgeschalteten Anodengebläses eingesprüht oder eingespritzt wird. Dafür ist ein Zerstäuber vorgesehen, mit welchen über einen Injektor flüssiger Brennstoff eingebracht wird. Auch für diese Vorrichtung gelten die zur AT 502 131 Bl angeführten Nachteile.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Energieerzeugungseinheit der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine kompakte Baueinheit, insbesondere für die Anwendung in einer APU gegeben ist, wobei Verbesserungen bei der genauen Eindosierung des flüssigen Brennstoffs und eine Homogenisierung des Eduktgases auch im Teillastbetrieb erzielt werden sollen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Einrichtung zur Zufuhr des Brennstoffs als Verdampfungseinrichtung ausgeführt ist, mit einem Gehäuse, das im Bereich der Brennstoffzuleitung ein Verdampfervlies aufweist, das mit dem heißen Anodenabgas aus der Rezirkulationsleitung beaufschlagbar ist. Mit der Verdampfungseinheit wird der flüssige Dieselkraftstoff oder ein anderer
Kohlenwasserstoff in ein heißes Trägergas, bevorzugt dem rückgeführten
Anodenabgas, eindosiert und verdampft vollständig. Dabei entsteht ein
Brennstoff/Gas-Gemisch das als Eduktgas einem Reformer beispielsweise eines SOFC-Systems zugeführt werden kann.
Erfindungsgemäß ist das Gehäuse der Verdampfungseinheit im Wesentlichen zylindrisch ausgeführt und weist auf einer Seite eine zentrale Zuleitung für den Brennstoff und auf der gegenüberliegenden Seite einen zentralen Gasauslass für das Eduktgas auf. Weiters weist das Gehäuse der Verdampfungseinheit einen bevorzugt tangential einmündenden Gaseinlass für das Anodenabgas auf. Durch die tangentiale Einmündung stellt sich eine Drallströmung im Gehäuse der
Verdampfungseinheit ein, die am Verdampfervlies vorbei streicht und ein
homogenes Gasgemisch auch im Teillastbetrieb erzeugt.
Um rasch eine optimale Betriebstemperatur zu erreichen, kann das Gehäuse der Verdampfungseinheit bevorzugt in einer Abgaskammer der
Energieerzeugungseinheit angeordnet sein, in welche Abgaskammerheiße Abgase des Brennstoffzellenstacks und/oder des Starterbrenners der
Energieerzeugereinheit eingeleitet werden. Eine Verdampfungseinheit zur Herstellung eines Eduktgases aus einem heißen Trägergas, beispielsweise Anodenabgas, und einem flüssigen Brennstoff zum
Betrieb eines Hochtemperatur-Brennstoffzellenstacks mit vorgeschaltetem Reformer zeichnet sich somit erfindungsgemäß dadurch aus, dass die Verdampfungseinheit ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse aufweist, das auf einer Seite eine zentrale Zuleitung für den Brennstoff und ein Verdampfervlies aufweist und auf der gegenüberliegenden Seite mit einem zentralen Gasauslass für das Eduktgas ausgestattet ist, wobei ein bevorzugt tangential einmündender Gaseinlass für das heiße Trägergas vorgesehen ist.
Aufgrund der idealen Strömungsführung zwischen dem tangentialen Gaseinlass und dem zentralen Gasauslass ergeben sich beim Betrieb der Verdampfungseinheit nur geringe Druckverluste, wobei auch bei kleinem Volumen gute Verdampfungsraten erzielt werden können.
Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung kann das eingangs des
Reformerkatalysators angeordnete Gasverteilergehäuse (Reformermanifold) einen Ringraum aufweisen, in welchen die Zuleitung für das aufzubereitende Kraftstoff/- Gas-Gemisch einmündet, wobei ausgehend vom Ringraum radiale
Zugangsöffnungen vom Ringraum zur Eintrittsfläche des Reformerkatalysators angeordnet sind. Durch diese Maßnahme wird eine Homogenisierung des Gasstroms durch den Katalysator erreicht.
Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung kann die Verdampfungseinheit ein dem Verdampfervlies zugeordnetes Heizelement, vorzugsweise einen elektrisch beheizbaren Glühstift, aufweisen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von zum Teil schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 die erfindungsgemäße Energieerzeugungseinheit in einer schematischen Übersichtsdarstellung samt Einbaulage der Verdampfungseinheit,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Verdampfungseinheit in der Abgaskammer einer Energieerzeugungseinheit, Fig. 3 eine dreidimensionale Darstellung der Energieerzeugungseinheit gemäß Fig. 2,
Fig. 4 eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Verdampfungseinheit in einer Schnittdarstellung, sowie
Fig. 5 eine teilschematische, dreidimensionale Übersichtsdarstellung der
Einbaulage der Verdampfungseinheit gemäß Fig. 3.
Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Energieerzeugungseinheit in einer schematischen Übersichtsdarstellung. Die Energieerzeugungseinheit weist einen Hochtemperatur- Brennstoffzellenstack 10 (beispielsweise SOFC) mit einer Anodenseite A und einer Kathodenseite K auf, wobei anodenseitig über eine Rezirkulationsleitung 13 ein Reformer 11 vorgeschaltet ist, der zur Aufbereitung des flüssigen Brennstoffs, beispielsweise Diesel, dient. Der Brennstoff F wird mittels Kraftstoffpumpe 12 einer Verdampfungseinheit 20 zugeführt und in das Anodenabgas aus der
Rezirkulationsleitung 13 eingebracht bzw. eindosiert, sowie zusammen mit dem nötigen Oxidationsmittel, beispielweise Luft L, mittels Verdichter 14 dem Reformer 11 zugeführt.
Weiters kann der Kraftstoff F während des Startzyklus der Energieerzeugereinheit mit Hilfe einer Kraftstoffpumpe 15 einem Starterbrenner 16 zugeführt werden, dessen Abgase in einen Oxidationskatalysator bzw. Nachbrenner 17 geführt werden und den Katalysator des Reformers 11 aufheizen.
Der Verdichter 18 dient für die Zufuhr des Oxidationsmittels (z.B. Luft L) zur Kathodenseite K des Brennstoffzellenstacks 10, wobei das Oxidationsmittel über einen Wärmetauscher 19 geführt wird, der von den Abgasen des
Oxidationskatalysators 17 mit Abwärme beaufschlagt wird. In der Startphase wird auch der Starterbrenner 16 über den Verdichter 18 mit der benötigten Luft L versorgt.
Die Verdampfungseinrichtung 20 weist ein Gehäuse 21 auf, das im Bereich der Brennstoffzuleitung 22 ein Verdampfervlies 23 aufweist, das den Brennstoff rasch aufnimmt und auf eine große Oberfläche verteilt. Das Verdampfervlies 23 wird mit dem heißen Anodenabgas aus der Rezirkulationsleitung 13 beaufschlagt, sodass der Brennstoff verdampft. Wie beispielsweise in den Fig. 2 und Fig. 3 dargestellt, ist das Gehäuse 21 der Verdampfungseinheit 20 beispielsweise zylindrisch ausgeführt, wobei eine Deckseite eine zentrale Zuleitung 22 für den Brennstoff und direkt angrenzend das
Verdampfervlies 23, sowie die gegenüberliegenden Deckseite einen zentralen Gasauslass 24 für das Eduktgas, bestehend aus Anodenabgas und verdampftem Brennstoff, aufweist. Der tangential einmündende Gaseinlass 25 für das
Anodenabgas sorgt für eine Drallströmung im Inneren des Verdampfergehäuses.
Das Verdampfervlies 23 besteht aus einem flächigen, bevorzugt scheibenförmigen Metall- oder Keramikvlies, welches auch hohen Temperaturen im Bereich von 250°C bis 600°C beim Betrieb der Energieerzeugungseinheit Stand hält, wobei die höheren Temperaturen vor allem im Startbetrieb der Energieerzeugungseinheit erreicht werden.
Das Gehäuse 21 der Verdampfungseinheit 20 ist in Fig. 2 in einer Abgaskammer 26 der Energieerzeugungseinheit angeordnet, welche Abgaskammer 26 heiße Abgase des Brennstoffzellenstacks (hier nicht dargestellt) und des Starterbrenners 16 sammelt und über einen Auslass 29 dem Wärmetauscher 19 (siehe Fig. 1) zuführt. Als Vorteil sind die kompakte Bauweise und die Versorgung mit der für den Betrieb der Verdampfungseinheit notwendigen thermischen Energie anzuführen. Die
Trennebene zwischen dem heißen Innenbereich und dem kalten Außenbereich der Vorrichtung ist strichpunktiert angedeutet, wobei das Gehäuse 21 der
Verdampfungseinheit 20 beispielsweise als zylindrische Blechkonstruktion
ausgeführt sein kann, die an der Wand 27 der Abgaskammer befestigt, z.B.
angeschweißt, ist. Das Gehäuse 21 kann auch kegelförmig oder kegelstumpfförmig ausgebildet sein oder eine andere strömungstechnisch optimierte Form aufweisen, um die Verdampfungsrate der Einheit 20 zu erhöhen. Die Deckfläche des Gehäuses 21 kann im Bereich des Verdampfervlieses 23 durch die Wand 27 der Abgaskammer 26 gebildet sein.
Die aufgeschnittene, dreidimensionale Darstellung gemäß Fig. 3 zeigt die
Verdampfungseinheit 20 im ausgebauten Zustand, wobei ein Stützring 30 zur Abstützung des Verdampfervliese 23 erkennbar ist.
Die Ausführungsvariante gemäß Fig. 4 zeigt eine Verdampfungseinheit 20, bei welcher eine Zusatzheizung ausgebildet ist. Dabei weist die Verdampfungseinheit 20 ein dem Verdampfervlies 23 zugeordnetes Heizelement, vorzugsweise einen elektrisch beheizbaren Glühstift 28, auf. Es ist auch möglich oberhalb und/oder unterhalb des Verdampfervlieses 23 eine elektrische Heizmatte oder Heizspirale anzuordnen. Eine derartige Verdampfungseinheit kann auch außerhalb der
Abgaskammer 26 angeordnet werden und rasch auf Betriebstemperatur gebracht werden.
Die teilschematische Übersichtsdarstellung gemäß Fig. 5 zeigt die bevorzugte Anordnung der Verdampfungseinheit 20 in der Abgaskammer 26, in welche die den Oxidationskatalysator 17 durch die Öffnungen 31 verlassenden, heißen Abgase eintreten und das Gehäuse 21 der Verdampfungseinheit 20 aufheizen. Der
Oxidationskatalysator 17 dient als Nachbrenner für den ebenfalls in der
Abgaskammer 26 angeordneten Starterbrenner 16 und die Abgase des
Brennstoffzellenstacks.
Die obere Deckfläche des Gehäuses 21 wird durch die Wand 27 der Abgaskammer 26 gebildet, wodurch die Brennstoffzuleitung zur Verdampfungseinheit 20 in vorteilhafter Weise im kühleren Außenbereich (außerhalb der Abgaskammer 26) angeordnet werden kann.
Das in der Verdampfungseinheit 20 erzeugte Brennstoff/Gas-Gemisch (Eduktgas) wird über die Gasauslassleitung 24 aus der Abgaskammer 26 heraus geführt und nach der Zudosierung von Luft L dem im kühleren Außenbereich angeordneten Verdichter 14 zugeführt. Nach der Verdichtung gelangt das Eduktgas über eine Zuführleitung 32, die wieder in die heiße Abgaskammer 26 eintaucht, in den Reformer 11.
Im Anschluss an den Starterbrenner 16 ist strichliert die in den
Oxidationskatalysator 17 mündende Brennerkammer 33 des Starterbrenners 16 angedeutet.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Energieerzeugungseinheit mit einem mit, insbesondere flüssigem, Brennstoff betriebenen Hochtemperatur-Brennstoffzellenstack (10) und einem dem Brennstoffzellenstack vorgeschalteten Reformer (11) zur Aufbereitung des Brennstoffs, einer Rezirkulationsleitung (13) zur zumindest teilweisen
Rückführung des Anodenabgases in den Reformer (11) und einer Einrichtung zur Zufuhr des, insbesondere flüssigen, Brennstoffs in das Anodenabgas, dad u rch geken nzei ch net, dass
die Einrichtung zur Zufuhr des Brennstoffs als Verdampfungseinrichtung (20) ausgeführt ist, mit einem Gehäuse (21), das im Bereich der
Brennstoffzuleitung (22) ein Verdampfervlies (23) aufweist, das mit dem heißen Anodenabgas aus der Rezirkulationsleitung (13) beaufschlagbar ist, wobei das Gehäuse (21) der Verdampfungseinheit (20) in einer Abgaskammer (26) der Energieerzeugungseinheit angeordnet ist, welche Abgaskammer (26) heiße Abgase der Energieerzeugungseinheit aufnimmt.
2. Energieerzeugungseinheit nach Anspruch 1, da d u rch g e ke n nze ich net, dass das Gehäuse (21) der Verdampfungseinheit (20) vorzugsweise zylindrisch ausgeführt ist, auf einer Seite eine, insbesondere zentrale, Zuleitung (22) für den Brennstoff und auf der gegenüberliegenden Seite einen, insbesondere zentralen, Gasauslass (24) für das Eduktgas, bestehend aus Anodenabgas und verdampftem Brennstoff aufweist.
3. Energieerzeugungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, d a d u rch
geken nzeich net, dass das Gehäuse (21) der Verdampfungseinheit (20) einen vorzugsweise im Wesentlichen tangential einmündenden Gaseinlass (25) für das Anodenabgas aufweist.
4. Energieerzeugungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u rch
ge ken nzeich n et, dass das Verdampfervlies (23), insbesondere ein flächiges, vorzugsweise ein scheibenförmiges, Vlies ist und vorzugsweise als einen Bestandteil ein Metall oder eine Keramik aufweist, bevorzugt wenigstens abschnittsweise oder vollständig aus diesen besteht.
5. Energieerzeugungseinheit nach Anspruch 4, d ad u rch ge ke n nzei ch net, dass das Gehäuse (21) der Verdampfungseinheit (20) als vorzugsweise zylindrische Konstruktion, vorzugsweise aus dünnwandigen Bauteilen, bevorzugt aus Blechteilen, ausgeführt ist, wobei die Deckfläche des Gehäuses (21) im
Bereich des Verdampfervlieses (23) durch die Wand (27) der Abgaskammer (26) gebildet ist.
6. Energieerzeugungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dad u rch
ge ken nzeich n et, dass die Verdampfungseinheit (20) ein dem
Verdampfervlies (23) zugeordnetes Heizelement, vorzugsweise einen elektrisch beheizbares Heizelement, vorzugsweise einen elektrisch
beheizbaren Glühstift (28) oder vorzugsweise eine elektrische Heizspirale, aufweist.
7. Verdampfungseinheit (20) zur Herstellung eines Eduktgases aus einem heißen Trägergas, beispielsweise Anodenabgas, und einem flüssigen Brennstoff zum Betrieb eines Hochtemperatur-Brennstoffzellenstacks (10) mit
vorgeschaltetem Reformer (11), d a d u rch ge ken nzeich net, dass
die Verdampfungseinheit (20) ein vorzugsweise zylindrisches Gehäuse (21) aufweist, das auf einer Seite eine, insbesondere zentrale, Zuleitung (22) für den Brennstoff und ein Verdampfervlies (23) aufweist und auf der
gegenüberliegenden Seite mit einem, insbesondere zentralen, Gasauslass (24) für das Eduktgas ausgestattet ist, sowie dass ein bevorzugt im Wesentlichen tangential einmündender Gaseinlass (25) für das, insbesondere heiße,
Trägergas vorgesehen ist.
8. Verdampfungseinheit (20) nach Anspruch 7, da d u rch ge ken nzeich net, dass das Verdampfervlies (23) wenigstens abschnittsweise als einen Bestandteil ein Metall oder eine Keramik aufweist oder vorzugsweise aus diesen besteht.
9. Verdampfungseinheit (20) nach Anspruch 7 oder 8, d ad u rch
geken nzei ch n et, dass die Verdampfungseinheit (20) ein dem
Verdampfervlies (23) zugeordnetes Heizelement aufweist, vorzugsweise ein elektrisch beheizbares Heizelement, vorzugsweise einen Glühstift (28) oder bevorzugt eine elektrische Heizspirale, aufweist.
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