WO2014117952A1 - Brennstoffzellensystem, welches mit kohlenwasserstoffen betreibbar ist - Google Patents

Brennstoffzellensystem, welches mit kohlenwasserstoffen betreibbar ist Download PDF

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WO2014117952A1
WO2014117952A1 PCT/EP2014/000290 EP2014000290W WO2014117952A1 WO 2014117952 A1 WO2014117952 A1 WO 2014117952A1 EP 2014000290 W EP2014000290 W EP 2014000290W WO 2014117952 A1 WO2014117952 A1 WO 2014117952A1
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Michael Reissig
Juergen Rechberger
Arthur Kliment
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Avl List Gmbh
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    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Definitions

  • Fuel cell system which is operable with hydrocarbons
  • the invention relates to a power generation unit, in particular for use in a vehicle containing hydrocarbons such as diesel and the like
  • Such a power generation unit can be used, for example, in a motor vehicle as a compact and efficient energy source, in particular for the provision of electrical and / or thermal energy.
  • Multimedia technology such as radio, television and related
  • Receiving devices as well as to provide light.
  • Hydrocarbons such as diesel or gasoline which are readily available in a truck, can not be processed directly by common fuel cell types.
  • Hydrocarbons are first reformed to be processed by fuel cells process gases and only then processed by a fuel cell. However, these systems require a lot to reform the hydrocarbons
  • DE 10 2007 039 594 A1 therefore discloses, on the one hand, the reformer and further elements which are necessary for reforming, and to arrange the stack of fuel cells in a compact construction in a common external insulation.
  • this document proposes to recycle anode exhaust gas into the reformer in order to utilize the heat energy contained in the exhaust gas and to use the chemical substances contained therein for reforming.
  • To the supply of such a system and for reforming the provision and preparation of a number of starting materials is needed. This requires a variety of ancillaries.
  • the object of the present invention is a fuel cell system
  • autonomous unit can be sold.
  • a vehicle according to the invention is any type of land vehicle
  • a fuel cell according to the invention is a galvanic cell, which converts the chemical reaction energy of a continuously supplied fuel and an oxidizing agent into electrical energy.
  • a galvanic cell which converts the chemical reaction energy of a continuously supplied fuel and an oxidizing agent into electrical energy.
  • usually several cells are stacked (engl., For
  • Devices in the sense of the invention are elements which serve to carry out a sub-process of the power generation unit
  • a media supply within the meaning of the invention is a provision of substances or substance mixtures which are required for the overall process of energy production.
  • a reforming in the context of the invention is any kind of reforming or
  • Reforming for the production of a synthesis gas which is at least hydrogen contains, in particular steam reforming or reforming, partial oxidation (CPOX) and / or autothermal reforming.
  • a reformer according to the invention accordingly a device for reforming.
  • Arranged in the sense of the invention means that at least two elements are held in a defined position to each other.
  • One behind the other in the sense of the invention means arranged in order, each having two consecutively arranged elements have a direct connection and / or contact surface.
  • a longitudinal axis in the sense of the invention is that axis of a body that corresponds to the direction of its greatest extent.
  • a process temperature within the meaning of the invention is the temperature which is achieved in a device during execution of a respective sub-process in normal operation.
  • Damping means according to the invention are any means which are suitable for damping a vibration and / or a force pulse.
  • a frame plate according to the invention is any type of two-dimensional structure which is suitable for receiving forces.
  • a fixation plate according to the invention is any type of two-dimensional structure that is suitable for receiving or fastening devices.
  • a flexible fastening tab according to the invention is any type of means which are suitable for attachment and damp vibrations or pulses and / or compensate for thermal expansion or shrinkage.
  • An insulation according to the invention is any type of thermal insulation to reduce the passage of heat energy.
  • Autothermic in the sense of the invention means that in the overall process of the power generation unit, both exothermic and endothermic reactions take place in parallel, so that the overall process is substantially independent of external heat supply is.
  • Adiabatic in the sense of the invention means that in the overall process of the power generation unit, both exothermic and endothermic reactions take place in parallel, so that the overall process in the
  • Hydrocarbon-containing energy is converted into electrical energy.
  • a housing according to the invention is any type of shell that protects the contents from contamination and / or external forces.
  • the power generation unit By dividing the power generation unit into three functional units, the power generation unit is structured in a particularly simple manner and the respective elements are easily accessible for repair in the event of a malfunction, since devices which require similar operating temperatures are each combined in one functional unit. If there is an error in a functional unit, it can be done by removing the isolation of this functional unit
  • the three functional units are in
  • the result is a particularly compact arrangement with respect to the space requirements of the power generation unit.
  • the "symmetrical" arrangement along the longitudinal axis of the starting burner, the afterburner and the reformer promotes the uniform conversion of the respective process gases in the afterburner.
  • the process temperature of the devices of the power generation unit increases substantially from the first functional unit via the third functional unit to the second functional unit.
  • this arrangement has the advantage that the air in its flow direction in the first functional unit initially compressed, then heated by the high process temperature in the fuel cell and finally on arrival in the second functional unit has the highest possible temperature for reforming to promote the combustion in the afterburner or the reforming.
  • the fuel which is conveyed in the first functional unit evaporated in the second functional unit and processed to a hot process gas for reforming and as reformate in the third functional unit of the fuel cell at high temperatures with the air or the oxygen Reaction is brought.
  • the isolation of the respective functional unit can be dimensioned accordingly. Further advantageously, the devices can each be arranged in that functional unit which has no damaging thermal effects on the respective device.
  • the supporting structure is one
  • the power generator can be further attached to a vehicle.
  • Fastening means in particular for mounting on a vehicle, on.
  • Power generation unit particularly easy at the respective application site assemble.
  • the supporting structure holds the power generating unit in a defined position. An attachment of the individual facilities of the
  • Damping means which are arranged in particular when used in the vehicle between the supporting structure and the vehicle.
  • the damping means ensure that vibrations, for example when used in a vehicle, act only damped on the power generation unit. For example, immediate transmission of the vibrations could affect the function of the reformer by discontinuously providing media.
  • a first fixing plate between the first and the second functional unit, a second fixing plate, in particular for fixing devices of the first and / or the second functional unit, and / or between the second and the third functional unit further arranged a third fixing plate.
  • the third fixing plate as an adapter plate, consisting of upper and lower plate (14b), formed and connects the devices of the second functional unit thermally and / or fluid-communicating with the fuel cell.
  • the third fixing plate is formed as an adapter plate or distributor plate, which carries out the distribution of the process gas, the air and the respective exhaust air of the fuels, a complicated and space-consuming distribution of gases through pipes can be avoided.
  • the formation of the adapter plate in top and bottom plate allows by removing the bottom plate cleaning the distribution channels in the adapter or distributor plate. Furthermore, a
  • Reformer catalyst after removing the lower plate optionally
  • first fixing plate, the second fixing plate and / or the third fixing plate are connected to at least one flexible fastening tab with the supporting structure. Due to the flexible fastening strap thermal deformations of the individual devices can be compensated. Furthermore, the flexible fastening strap thermal deformations of the individual devices can be compensated. Furthermore, the flexible fastening strap thermal deformations of the individual devices can be compensated. Furthermore, the flexible fastening strap thermal deformations of the individual devices can be compensated. Furthermore, the
  • Mounting tab have a dampening function.
  • the power generation unit has an insulation, by which the power generation unit is substantially adiabatic and which in particular has three isolation areas corresponding to the functional units.
  • the power generation unit has a housing, which consists in particular of housing parts, which each cover substantially one of the three functional units and which are individually disassembled.
  • the housing prevents the entry of contaminants in the
  • each functional unit is covered by a housing part, which are each individually disassembled. In this way, repair work in a functional area or at facilities of a functional area without disassembly of the other housing parts can be made.
  • At least one device for media supply such as a blower or compressor, a valve and / or a coal hydrogen pump outside the housing and / or the insulation
  • Some of the media supply facilities are sensitive to high temperatures. This is because the devices are, for example, partially equipped with ball bearings or also have controls that are not readily temperature resistant. An arrangement outside the insulation can therefore individual devices in a functional unit of the in the
  • Function unit exclude prevailing temperature.
  • the housing at least partially forms the supporting structure.
  • a frame can be dispensed with.
  • a frame can be dispensed with.
  • FIG. 1 shows a partially schematic process diagram of an embodiment of the power generation unit according to the invention.
  • FIG. 2 shows a partially schematic cross-section of an embodiment of the power generation unit according to the invention.
  • Figure 3 shows a partially schematic perspective top view of a
  • Embodiment of the power generation unit according to the invention with partially removed housing and partially removed and / or shown in cross-section insulation.
  • FIG. 4 shows a further partially schematic perspective top view of an embodiment of the power generation unit according to the invention with a housing partially removed and insulation partially removed and / or shown in cross section.
  • FIG. 5 shows a further partially schematic perspective external view of an embodiment of the closed-housing power generation unit according to the invention.
  • Hydrocarbon pumps 21a and 21b hydrocarbons, preferably diesel, in pumped the power generator. In the starting phase this takes place
  • the power generation unit 1 is preferably supplied with air, which is preferably filtered.
  • the starting burner 24 is open during the starting phase, whereas a preferably existing valve 34 is closed to supply the reformer 28 with air in the starting phase.
  • the air and hydrocarbons are preferably heated in the starting burner 24 and ignited.
  • the starting burner 24 heats the combustion chamber 32 of the preferably arranged around the reformer 28
  • Throttle is, if this is not already open, open so that air can flow to the cathode K of the fuel cell 2 and is heated in the heat exchanger 30.
  • the preferably present reformer air valve 34 is opened and air is conveyed with the recirculation fan 18 in the reformer 28, where it is heated by the exhaust gas of the starting burner 24 and then through the preferably present third fixing plate or adapter plate 14 to the anode A of the fuel cell 2 is headed.
  • anode exhaust gas flows via the preferably present and now open recirculation valve 20 into the evaporator 25.
  • hydrocarbons are also pumped via the hydrocarbon pump 21a to the evaporator, which flows through the heated anode exhaust gas in the evaporator
  • This gas mixture is preferably mixed with air in the
  • This reformate is in turn passed via the third fixing plate or adapter plate 14 to the anode of the fuel cell 2, where now the implementation of substantially hydrogen and oxygen to water and electrical energy.
  • the electrical energy is preferably dissipated via the electrical connection 5 to a consumer. During the implementation, heat energy is released.
  • the heated cathode exhaust air is passed into the combustion chamber 32 of the afterburner 27.
  • a portion of the heated anode exhaust gas is preferably returned to the evaporator 25.
  • Another part of the anode exhaust gas is passed through the preferably existing, now open burner anode exhaust valve 35 into the combustion chamber 32 of the afterburner 27.
  • Anode exhaust gas mixed with the cathode exhaust air and preferably reacted by means of a catalyst in an exothermic reaction On the one hand, the heat energy released here serves to heat or insulate the reformer 28 and, on the other hand, improves the heat distribution in the reformer 28.
  • the starting burner 24 can preferably now be switched off. Heat losses and the energy to activate the autothermal reaction in the reformer 28 or a preferably present reformer catalyst are balanced by the heat of the exothermic reaction in the fuel cell 2 and the exothermic reaction in the afterburner 27, so that the overall system is substantially adiabatic.
  • a bypass line (not shown) may be preferably provided from the starting burner 24 directly into the heat exchanger 30.
  • a bypass line (not shown) may be preferably provided from the starting burner 24 directly into the heat exchanger 30.
  • more thermal power can be provided regardless of the required electrical power. This is particularly advantageous in those applications in which the fuel cell 2 is exposed to extremely cold temperatures and / or the vehicle requires a lot of heat to heat or cool the interior.
  • the devices of the power generation unit 1 shown on the process picture in FIG. 1 can be essentially divided into three
  • a first functional unit 7 for media supply preferably has the air blower 17, the recirculation blower 18, the starting burner air valve 19, the preferably present recirculation valve 20, the hydrocarbon pumps 21a and 21b, the heat exchanger 30, the cathode air valve 33 and / or the reformer air valve 34.
  • the starting burner 24 is at least partially in the first
  • Functional unit 7 arranged and / or a common component of the first and second functional units 7, eighth
  • the power generation unit 1 is essentially replaced by the first functional unit 7 with the media air and
  • Energy generation process are supplied. Preferably, these are processed in the first functional unit 7 and then provided to the devices of the second functional unit 8 and / or the third functional unit 9.
  • a second functional unit 8 preferably has the afterburner 27 with the combustion chamber 32, the reformer 28, the evaporator 25, an exhaust chamber 26 (not shown in FIG. 1) and / or the afterburner anode exhaust valve 35.
  • the starting burner 24 is at least partially part of the second functional unit 8 and / or a common component of the first and second functional units 7, eighth
  • the reformate is converted from the reformer 28 into a third functional unit 9
  • a plurality of fuel cells 2 for example in a Stack or stack to be present in the functional unit 9, or more preferably also several stacks.
  • the devices of the functional units 7, 8 and 9 are preferably arranged in the manner in the respective functional units 7, 8 and 9, that the
  • Process temperature increases substantially from the first functional unit 7 via the third functional unit 9 to the second functional unit 8.
  • temperatures from ambient to 450 ° C. preferably from ambient to 300 ° C., more preferably from ambient to 200 ° C., more preferably from ambient to 100 ° C., and most preferably from ambient to 60 ° C.
  • temperatures are preferably substantially from 200 ° C to 1000 ° C, preferably from 300 ° C to 800 ° C, more preferably from 400 ° C to 700 ° C, more preferably 450 ° C to 650 ° C.
  • temperatures of 550 ° C to 850 ° C preferably from 600 ° C to 800 ° C, more preferably from 650 ° C to 750 ° C and most preferably 700 ° C. These temperatures are achieved in particular in the retracted operating state of the power generation unit 1.
  • the three functional units 7, 8, 9 are preferably substantially spatially separated. Preferably, these are also, as shown in the process picture of Figure 1, arranged one behind the other.
  • the three functional units 7, 8 and 9 are arranged one behind the other with respect to the flow direction of the conveyed through the air blower 17 into the system air. This has the advantage that the air is successively warmed up on its way through the three functional units 7, 8, 9 to the fuel cell 2 in order to bring and / or maintain the fuel cell at operating temperature.
  • Fig. 2 shows the structure of an embodiment of an inventive
  • the power generation unit 1 is divided into three functional units 7, 8, 9.
  • the first functional unit 7 has in the first instance devices that are used for media supply and / or for
  • Preparation of the media for the power generation unit 1 is arranged.
  • a heat exchanger 30 is present, which heats the sucked air before it is the cathode K of the fuel cell 2 is supplied.
  • a compression and mixing of different media can be in the first
  • Function unit 7 preferably done.
  • the starting burner 24 is at least partially disposed in the first functional unit 7, as shown in the embodiment of Figure 2.
  • the starting burner 24 is used in particular to the
  • the elements for generating the flame are in this case preferably arranged in the first functional unit 7, for.
  • the starting burner tube 29 then preferably projects into the first functional unit 7, for.
  • the starting burner 24 completely in the second functional unit 8.
  • the heat exchanger 30 completely in the second functional unit 8.
  • the second functional unit 8 essentially comprises the devices for
  • the reformer is preferably arranged in the combustion chamber 32 of the afterburner 27.
  • the afterburner 27 is again preferably arranged in an exhaust gas chamber 26, in which the exhaust gas of the afterburner 27 and / or the exhaust gas of the starting burner 24 is conducted to the heat exchanger 30.
  • the evaporator 25 is arranged, which hydrocarbons in the recirculated from the fuel cell 2
  • Anode exhaust gas evaporates before it is introduced into the reformer 28.
  • the starting burner 24 and / or the afterburner 27 serve to heat the reformer 28.
  • the exhaust chamber 26 in turn heats the outer wall of the
  • the reformate or process gas for the anode A and the air for the cathode K of the fuel cell 2 are finally via the third fixing plate 14 and adapter plate, which preferably consists of a top plate 14a and a bottom plate 14b, in the third functional unit 9 to the respective Conducted connections.
  • the cathode exhaust air and the anode exhaust gas from the fuel cell 2 are preferably connected via the third fixing plate 14 and adapter plate to the respective terminals of the second functional unit 8.
  • the reformer 28 preferably has a reforming catalyst 37 and the afterburner 27 has an afterburner catalyst 38.
  • the second functional unit 8 has means which require a higher operating temperature to fulfill their respective function than those of the first functional unit 7.
  • the temperature in the entire second functional unit 8 is maintained at a higher level than that in FIG the first functional unit 7.
  • the third functional unit 9 has two fuel cell stacks 2 in the illustrated embodiment.
  • the fixation of these two fuel cell stacks 2 and / or the distribution of the process gas and the other media or removal of the cathode exhaust air and the anode exhaust gas is preferably carried out via a distributor plate 36, which is connected to the third fixing plate or adapter plate 14.
  • a fuel cell 2 with a stack or a fuel cell with more than two stacks can also be used.
  • the fuel cell 2 is preferably an SOFC fuel cell, but others may be
  • Fuel cell types are used, such.
  • the power generation unit 1 is preferably surrounded by an insulation 16, which is not shown in FIG. Figure 3 shows a partially schematic perspective view of the power generation unit 1 in a further embodiment. in the
  • this embodiment differs from that of FIG. 1 in that the fuel cell 2 has only one stack.
  • the individual embodiments of this and the previous embodiment can be easily combined.
  • Functional unit 8 and the third frame plate 12 for the separation between the second functional unit 8 and the third functional unit 9 define.
  • the energy-generating unit 1 is preferably surrounded by an insulation 16.
  • the isolation prevents one
  • the insulation 16 insulation plates which can be adapted for example by milling to the shape of the respective functional unit 7, 8, 9. Further
  • the insulation 16 can be realized with a foam.
  • the space between the housing and the facilities of the insulation 16 can be realized with a foam.
  • Energy generating unit 1 is foamed in this case.
  • the use of this foam for insulation of the power generation unit according to the invention is expressly provided.
  • the insulation 16 is preferably divided into three regions 16a, 16b, 16c, each of which isolates a functional region 7, 8, 9. This allows the
  • Isolation areas 16a, 16b, 16c are removed individually to get to the device of the respective functional unit 7, 8, 9, without others
  • the power generation unit 1 is at least partially surrounded by a housing 15.
  • This housing 15 is again preferably made of housing parts 15a, 15b, 15c, which each cover the functional unit 7, 8, 9 individually.
  • the housing 15 consists of several
  • Shells or layers which consist in particular of a metal and / or plastic.
  • the housing thus protects the power generation unit 1 from the Penetration of impurities and / or mechanical influences from outside.
  • Devices which need not or should not be insulated from the environment or in which a heat energy exchange with the environment is even intended, are preferably outside the housing 15 or the insulation 16
  • these are, for example, the hydrocarbon pumps 21a, 21b and the valves 19, 20, 34 and the throttle / valve 33 (not shown).
  • the power generation unit 1 preferably has a supporting structure on which the devices of the functional units 7, 8, 9 are arranged.
  • the supporting structure may in this case preferably be formed by a frame 6 or also the housing 15 may be formed as a self-supporting housing 15.
  • the supporting structure 6, 15 consists of both frame parts and housing parts.
  • the frame 6 as well as the housing 15 may in this case consist of metal, plastic or fiber composite materials.
  • the frame and the housing 15 are bolted together, but any other known type of connection is also possible.
  • the power generation unit 1 preferably further elements:
  • the frame 6 by a first
  • Frame plate 10, a second frame plate 11 and / or a third frame plate 12 are reinforced. Furthermore, a first fixing plate 23, a second fixing plate 13 and a third fixing plate 14 may be provided, which are preferably connected via fastening tabs 22 respectively to the first frame plate 10, the second frame plate 11 and / or the third frame plate 12 to the fixing plates in a defined position. Further preferably, the fastening tabs 22 are made of a flexible material, so that thermal expansions of the entire structure can be compensated. Furthermore, the fastening tabs 22 may have a vibration-damping function. On the fixing plates 13, 14, 23 and / or on the frame plates 10, 11, 12 are then preferably substantially all the facilities of
  • FIG. 4 shows the embodiment according to FIG. 3 in a partially schematic perspective view, wherein the energy generating unit 1 is rotated 180 ° about the longitudinal axis L in relation to FIG.
  • the further view shows the air blower 17 and the recirculation blower 18, which are preferably also arranged outside the housing 15 and the insulation 16.
  • the first frame plate 10 is visible to which some of the devices of the first functional unit 7 are preferably attached.
  • the frame 6 preferably has additional frame elements 6, which form a plane on the outside of the housing 15, so that the power generation unit 1 can be mounted, for example, on a vehicle. For mounting can on these
  • Frame parts preferably be arranged damping means which damp vibrations of the vehicle to the power generation unit 1 out. Also visible are the heat exchanger 30 and parts of the fixing plate 13.
  • FIG. 5 shows the power generation unit 1 with the housing 15 completely closed, wherein all the housing parts 15a, 15b, 15c on the
  • Power generating unit 1 are mounted. Again, the view is partially schematic and perspective, and the power generating unit 1 is once again aligned as in FIG.
  • the housing parts 15a, 15b, 15c are preferably screwed, in particular with the frame 6.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energieerzeugungsaggregat (1), insbesondere zum Einsatz in einem Fahrzeug, das mit Kohlenwasserstoffen, wie Diesel und dergleichen, betreibbar ist, mit einer Brennstoffzelle (2) und mit Anschlüssen (3, 4, 5) zur Zuführung von Luft und den Kohlenwasserstoffen und zur Abführung von elektrischer Energie. Erfindungsgemäß weist das Energieerzeugungsaggregat drei im Wesentlichen räumlich getrennte Funktionseinheiten (7, 8, 9) auf, wobei eine erste Funktionseinheit (7) zur Medienversorgung ausgebildet ist und im Wesentlichen Einrichtungen zur Kraftstoff- und Luftzuführung aufweist, eine zweite Funktionseinheit (8) zur Reformierung ausgebildet ist und im Wesentlichen Einrichtungen zur Umwandlung der Kohlenwasserstoffe in Prozessgas aufweist und eine dritte Funktionseinheit (9) zur Erzeugung elektrischer Energie ausgebildet ist und im Wesentlichen die Brennstoffzelle (2) aufweist, und wobei der dritten Funktionseinheit (9) das in der zweiten Funktionseinheit (8) erzeugte Prozessgas zugeführt wird.

Description

Brennstoffzellensystem, welches mit Kohlenwasserstoffen betreibbar ist
Die Erfindung betrifft ein Energieerzeugungsaggregat, insbesondere zum Einsatz in einem Fahrzeug, das mit Kohlenwasserstoffen wie Diesel und dergleichen
betreibbar ist, mit einer Brennstoffzelle und mit Anschlüssen zur Zuführung von Luft und den Kohlenwasserstoffen und zur Abführung von elektrischer Energie.
Ein solches Energieerzeugungsaggregat kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug als kompakte und effiziente Energiequelle zum Einsatz kommen, insbesondere zur Bereitstellung von elektrischer und/oder thermischer Energie.
Insbesondere bei Lastkraftwagen, welche - wie zum Beispiel in den USA - große Strecken zurücklegen, auf weichen der Fahrer in dem Führerhaus der LKWs wohnt, wird elektrische Energie während der Standzeiten, z. B. während der Pausen des LKWs oder während des Schlafs des LKW-Fahrers, benötigt. Die Energie dient dazu, um in dem LKW die Haustechnik (wie zum Beispiel eine Heizung),
Multimediatechnik (wie zum Beispiel Radio, Fernseher und dazugehörige
Empfangsgeräte) sowie auch Licht bereitstellen zu können.
Bislang wird die hierzu benötigte Energie gewöhnlich durch das sogenannte„Idling" erzeugt. Das heißt, während der Standzeit des LKWs läuft dessen Maschine, entweder konstant oder in gewissen Intervallen, im Leerlauf, um über die
Lichtmaschine die benötigte Energie zu erzeugen. Bekannt sind aus dem Stand der Technik auch kleine Verbrennungsmotoren, die einen Generator antreiben und zusätzlich an Bord eines solchen LKWs, allein zum Erzeugen von Energie während der Standzeiten des LKWs, angeordnet sind.
Der Wirkungsgrad solcher Systeme in Bezug auf die erzeugte elektrische Energie ist gering, da bei dem Umsetzungsprozess des Diesels in den Verbrennungskraftmaschinen naturgemäß ein hoher Energieverlust durch Erzeugung von Wärme im Verbrennungsprozess und durch Reibung bei der mechanischen Bewegung der Welle entsteht. Durch den geringen Wirkungsgrad wird nicht nur Energie verschwendet, sondern es entstehen auch große Mengen von Emissionen, welche die Umwelt belasten. Des Weiteren stellen laufende Verbrennungskraftmaschinen bei stehenden bzw. durch externe Kraftquelle angetriebenen Fahrzeugen eine beträchtliche Lärmquelle dar. Schließlich verursacht das„Idling" auch hohe Kosten, da unnötig viel Treibstoff verbraucht wird und die Betriebsstundenzahl der Lastkraftwagen u. U. unnötig in die Höhe getrieben wird.
Aus dem Stand der Technik sind Energieerzeugungsaggregate bekannt, die mittels einer Brennstoffzelle elektrische Energie erzeugen. Der Wirkungsgrad von
Brennstoffzellen ist wesentlich günstiger als jener von
Verbrennungskraftmaschinen, da die chemische Reaktionsenergie eines
kontinuierlich zugeführten Brennstoffes und eines Oxidationsmittels direkt in elektrische Energie gewandelt wird, ohne Energieverluste, die durch eine Kopplung Verbrennungsmotor/Generator bzw. den Umweg über eine mechanische Bewegung entstehen.
Brennstoffzellen benötigen jedoch Wasserstoff in Reinform, Methanol,
Ameisensäure, Methan oder Ähnliches als Brennstoff. Langkettige
Kohlenwasserstoffe wie Diesel oder Benzin, die in einem LKW unmittelbar verfügbar sind, können nicht direkt von den gängigen Brennstoffzellenarten verarbeitet werden.
Um keinen gesonderten Brennstoff in den Fahrzeugen mitführen zu müssen, sind im Stand der Technik Systeme mit Reformern beschrieben, mit welchen
Kohlenwasserstoffe zunächst zu von Brennstoffzellen verarbeitbaren Prozessgasen reformiert und erst danach von einer Brennstoffzelle verarbeitet werden. Diese Systeme benötigen zur Reformierung der Kohlenwasserstoffe allerdings viel
Energie, welches wiederum den Wirkungsgrad des Systems schmälert.
Um den Wirkungsgrad eines solchen Systems zur Energieerzeugung zu steigern, offenbart die DE 10 2007 039 594 AI daher zum einen, den Reformer und weitere Elemente, die zur Reformierung nötig sind, sowie die den Stack der Brennstoffzellen in kompakter Bauweise in einer gemeinsamen Außenisolierung anzuordnen.
Weiterhin schlägt diese Druckschrift vor, Anodenabgas in den Reformer zu rezirkulieren, um die in dem Abgas enthaltene Wärmeenergie auszunutzen und die darin enthaltenen chemischen Stoffe zur Reformierung einzusetzen. Zur Versorgung eines solchen Systems und zur Reformierung wird die Bereitstellung und Aufbereitung einer Reihe an Ausgangsstoffen benötigt. Dies bedingt eine Vielzahl von Nebenaggregaten.
Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, ein Brennstoffzellensystem
bereitzustellen, welches kompakt ist, universell einsetzbar ist und als
installationsbereite, autonome Einheit verkauft werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Energieerzeugungsaggregat gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.
Ein Fahrzeug im Sinne der Erfindung ist jegliche Art von Landfahrzeug,
insbesondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Wohnmobil, Wohnwagen, Panzer, etc., von Luftfahrzeug, insbesondere Flugzeuge, etc., von Wasserfahrzeug, insbesondere Schiffe und Unterseeboote, etc., oder von Raumfahrzeug.
Eine Brennstoffzelle im Sinne der Erfindung ist eine galvanische Zelle, die die chemische Reaktionsenergie eines kontinuierlich zugeführten Brennstoffes und eines Oxidationsmittels in elektrische Energie wandelt. Um eine höhere Spannung zu erhalten, werden üblicherweise mehrere Zellen zu einem Stack (engl, für
'Stapel') in Reihe geschaltet. ·
Einrichtungen im Sinne der Erfindung sind Elemente, welche dazu dienen, ein Teilprozess des von dem Energieerzeugungsaggregat ausgeführten
Gesamtverfahrens zur Energieerzeugung auszuführen.
Funktionseinheiten im Sinne der Erfindung sind funktionale Abschnitte des
Energieerzeugungsaggregats, in welchen jeweils mehrere Teilprozesse des
Gesamtverfahrens zur Energieerzeugung ausgeführt werden.
Eine Medienversorgung im Sinne der Erfindung ist eine Bereitstellung von Stoffen oder Stoffgemischen, welche für den Gesamtprozess der Energieerzeugung benötigt werden.
Eine Reformierung im Sinne der Erfindung ist jede Art von Reformierung bzw.
Reforming zur Erzeugung von einem Synthesegas, welches zumindest Wasserstoff enthält, insbesondere Dampfreformierung bzw. -reforming, partielle Oxidation (CPOX) und/oder autotherme Reformierung. Ein Reformer ist erfindungsgemäß dementsprechend eine Vorrichtung zur Reformierung.
Angeordnet im Sinne der Erfindung bedeutet, dass zumindest zwei Elemente in einer definierten Position zueinander gehalten werden.
Hintereinander im Sinne der Erfindung bedeutet der Reihe nach angeordnet, wobei jeweils zwei hintereinander angeordnete Elemente eine unmittelbare Verbindung und/oder Kontaktfläche besitzen.
Eine Längsachse im Sinne der Erfindung ist jene Achse eines Körpers, die der Richtung seiner größten Ausdehnung entspricht.
Eine Prozesstemperatur im Sinne der Erfindung ist die Temperatur, welche in einer Einrichtung beim Ausführen eines jeweiligen Teilprozesses im Normalbetrieb erreicht wird.
Dämpfungsmittel im Sinne der Erfindung sind jegliche Mittel, welche zur Dämpfung einer Schwingung und/oder eines Kraftimpulses geeignet sind.
Eine Rahmenplatte im Sinne der Erfindung ist jede Art von zweidimensionaler Struktur, welche zur Aufnahme von Kräften geeignet ist.
Eine Fixierungsplatte im Sinne der Erfindung ist jede Art von zweidimensionaler Struktur, die zur Aufnahme bzw. Befestigung von Einrichtungen geeignet ist.
Eine flexible Befestigungslasche im Sinne der Erfindung ist jede Art von Mittel, welche sich zur Befestigung eignen und Schwingungen bzw. Impulse dämpfen und/oder eine thermische Ausdehnung oder Schrumpfung ausgleichen.
Eine Isolation im Sinne der Erfindung ist jede Art von Wärmedämmung, um den Durchgang von Wärmeenergie zu reduzieren.
Autotherm im Sinne der Erfindung bedeutet, dass bei dem Gesamtprozess des Energieerzeugungsaggregats sowohl exotherme wie auch endotherme Reaktionen parallel verlaufen, sodass der Gesamtprozess im Wesentlichen unabhängig von äußerer Wärmezufuhr ist. Adiabat im Sinne der Erfindung bedeutet, dass bei dem Gesamtprozess des Energieerzeugungsaggregats sowohl exotherme wie auch endotherme Reaktionen parallel verlaufen, sodass der Gesamtprozess im
Wesentlichen unabhängig von äußerer Wärmezufuhr ist und ein großer Teil, insbesondere mehr als 25%, bevorzugt mehr als 30%, noch bevorzugter mehr als 35% und am bevorzugtesten mehr als 40%, der in den zugeführten
Kohlenwasserstoffen enthaltenen Energie in elektrische Energie umgesetzt wird.
Ein Gehäuse im Sinne der Erfindung ist jede Art von Hülle, die den Inhalt vor Verunreinigung und/oder äußeren Kräften schützt.
Durch die Aufteilung des Stromerzeugungsaggregats in drei Funktionseinheiten ist das Stromerzeugungsaggregat besonders einfach strukturiert und die jeweiligen Elemente sind im Fall einer Fehlfunktion zur Reparatur einfach zugänglich, da Einrichtungen, welche ähnliche Betriebstemperaturen benötigen, jeweils in einer Funktionseinheit zusammengefasst sind. Liegt ein Fehler in einer Funktionseinheit vor, so kann durch die Entfernung der Isolation dieser Funktionseinheit im
Wesentlichen auf alle Einrichtungen dieser Funktionseinheit zugegriffen werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die drei Funktionseinheiten im
Wesentlichen hintereinander, insbesondere in Bezug auf die Strömungsrichtung angesaugter Luft durch die drei Funktionseinheiten und/oder im Wesentlichen entlang einer gemeinsamen Längsachse angeordnet.
Die Anordnung der drei Funktionseinheiten hintereinander hat zum Vorteil, dass die jeweiligen in den Einrichtungen der Funktionseinheiten prozessierten Produkte und Medien jeweils zu dem nächsten Prozessschritt in einer anderen Funktionseinheit unmittelbar übergeben werden können ohne längere Leitungsstrecken
zurückzulegen, wodurch ein Energieverlust z. B. durch Wärmeabstrahlung, einhergehen würde.
Sind die drei Funktionseinheiten entlang einer gemeinsamen Längsachse in der tragenden Struktur angeordnet, so ergibt sich in Bezug auf die Platzerfordernisse des Energieerzeugungsaggregats eine besonders kompakte Anordnung. Auch fördert die„symmetrische" Anordnung entlang der Längsachse des Startbrenners, des Nachbrenners und des Reformers die gleichmäßige Umsetzung der jeweiligen Prozessgase in dem Nachbrenner. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung nimmt die Prozesstemperatur der Einrichtungen des Energieerzeugungsaggregats im Wesentlichen von der ersten Funktionseinheit über die dritte Funktionseinheit zur zweiten Funktionseinheit zu.
In Bezug auf die angesaugte Luft hat diese Anordnung den Vorteil, dass die Luft in ihrer Strömungsrichtung in der ersten Funktionseinheit zunächst verdichtet, dann durch die hohe Prozesstemperatur in der Brennstoffzelle erwärmt und schließlich bei ihrer Ankunft in der zweiten Funktionseinheit eine möglichst hohe Temperatur zur Reformierung aufweist, um die Verbrennung in dem Nachbrenner bzw. die Reformierung zu fördern. Ähnliches gilt für den Brennstoff, welcher in der ersten Funktionseinheit gefördert wird, in der zweiten Funktionseinheit verdampft und zu einem heißen Prozessgas für die Reformierung aufbereitet wird und als Reformat in der dritten Funktionseinheit von der Brennstoffzelle bei hohen Temperaturen mit der Luft bzw. dem Sauerstoff zur Reaktion gebracht wird. Indem Einrichtungen mit ähnlicher Prozesstemperatur in einer Funktionseinheit gruppiert werden, kann die Isolation der jeweiligen Funktionseinheit dementsprechend dimensioniert werden. Weiterhin vorteilhaft können die Einrichtungen jeweils in jener Funktionseinheit angeordnet werden, welche auf die jeweilige Vorrichtung keine schädigenden thermischen Effekte hat.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind im Wesentlichen alle
Einrichtungen des Energieerzeugungsaggregats an einer gemeinsamen tragenden Struktur angeordnet.
Durch diese Anordnung kann das Energieerzeugungsaggregat in einer besonders kompakten Bauform verwirklicht werden. Die tragende Struktur ist ein
gemeinsames Gerüst für die Vielzahl an Elementen des Stromerzeugungsaggregats und dient daher sowohl zur Stabilisierung der Einrichtungen als auch zur Aufnahme äußerer Kräfte, welche von dem Fahrzeug oder durch andere äußere Einwirkungen auf das Stromerzeugungsaggregat wirken. Durch die tragende Struktur kann das Stromerzeugungsaggregat ferner an einem Fahrzeug befestigt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die tragende Struktur
Befestigungsmittel, insbesondere zur Montage an einem Fahrzeug, auf.
Durch Befestigungsmittel an der tragenden Struktur lässt sich das
Energieerzeugungsaggregat besonders einfach am jeweiligen Anwendungsort montieren. Die tragende Struktur hält das Energieerzeugungsaggregat dabei in einer definierten Stellung. Eine Befestigung der einzelnen Einrichtungen des
Energieerzeugungsaggregats an dem Anwendungsort ist nicht notwendig.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die tragende Struktur
Dämpfungsmittel auf, welche insbesondere bei einem Einsatz im Fahrzeug zwischen der tragenden Struktur und dem Fahrzeug angeordnet sind.
Die Dämpfungsmittel sorgen dafür, dass Vibrationen, beispielsweise beim Einsatz in einem Fahrzeug, nur gedämpft auf das Energieerzeugungsaggregat einwirken. Eine unmittelbare Übertragung der Vibrationen könnte beispielsweise die Funktion des Reformers durch diskontinuierliche Bereitstellung von Medien beeinträchtigen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist an der ersten Funktionseinheit auf der der zweiten Funktionseinheit abgewandten Seite eine erste Fixierungsplatte, zwischen der ersten und der zweiten Funktionseinheit eine zweite Fixierungsplatte, insbesondere zum Fixieren von Einrichtungen der ersten und/oder der zweiten Funktionseinheit, und/oder zwischen der zweiten und der dritten Funktionseinheit des Weiteren eine dritte Fixierungsplatte angeordnet. Weiterhin vorteilhaft ist die dritte Fixierungsplatte als Adapterplatte, bestehend aus Ober- und Unterplatte (14b), ausgebildet und verbindet die Einrichtungen der zweiten Funktionseinheit thermisch und/oder fluidkommunizierend mit der Brennstoffzelle.
Indem die dritte Fixierungsplatte als Adapterplatte bzw. Verteilerplatte ausgebildet ist, die die Verteilung des Prozessgases, der Luft und der jeweiligen Abluft der Brennstoffe vornimmt, kann eine komplizierte und raumkonsumierende Verteilung der Gase über Rohre vermieden werden. Die Ausbildung der Adapterplatte in Ober- und Unterplatte ermöglicht durch das Entfernen der Unterplatte eine Reinigung der Verteilungswege in der Adapter- bzw. Verteilerplatte. Des Weiteren kann ein
Reformerkatalysator nach dem Entfernen der Unterplatte gegebenenfalls
ausgewechselt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die erste Fixierungsplatte, die zweite Fixierungsplatte und/oder die dritte Fixierungsplatte mit zumindest einer flexiblen Befestigungslasche mit der tragenden Struktur verbunden. Durch die flexible Befestigungslasche können thermische Verformungen der einzelnen Einrichtungen ausgeglichen werden. Weiterhin kann die
Befestigungslasche eine dämpfende Funktion haben.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Energieerzeugungsaggregat eine Isolation auf, durch welche das Energieerzeugungsaggregat im Wesentlichen adiabat ist und welche insbesondere drei Isolationsbereiche entsprechend der Funktionseinheiten aufweist.
Durch die Isolation kann ein Großteil der bei dem Gesamtprozess freigesetzten Wärme in dem Energieerzeugungsaggregat gehalten werden, sodass der
Gesamtprozess im Wesentlichen adiabat ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Energieerzeugungsaggregat ein Gehäuse auf, welches insbesondere aus Gehäuseteilen besteht, welche jeweils im Wesentlichen eine der drei Funktionseinheiten bedecken und welche einzeln demontierbar sind.
Das Gehäuse verhindert den Eintrag von Verunreinigungen in das
Energieerzeugungsaggregat und schützt dasselbige vor äußeren Krafteinwirkungen. Vorzugsweise wird jede Funktionseinheit von einem Gehäuseteil bedeckt, welche jeweils einzeln demontierbar sind. Auf diese Weise können Reparaturarbeiten in einem Funktionsbereich bzw. an Einrichtungen eines Funktionsbereichs ohne Demontage der anderen Gehäuseteile vorgenommen werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind zumindest eine Einrichtung zur Medienversorgung, wie ein Gebläse bzw. Verdichter, ein Ventil und/oder eine Kohlen Wasserstoff pumpe außerhalb des Gehäuses und/oder der Isolation
angeordnet.
Einige der Einrichtungen zur Medienversorgung sind empfindlich gegenüber hohen Temperaturen. Dies rührt daher, weil die Einrichtungen beispielsweise zum Teil mit Kugellagern ausgestattet sind oder auch Steuerungen aufweisen, die nicht ohne weiteres temperaturbeständig sind. Eine Anordnung außerhalb der Isolation kann daher einzelne Einrichtungen in einer Funktionseinheit von der in der
Funktionseinheit vorherrschenden Temperatur ausnehmen. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung bildet das Gehäuse zumindest teilweise die tragende Struktur.
Bildet das Gehäuse die tragende Struktur, so kann auf einen Rahmen verzichtet werden. Unter Umständen ist es auch möglich, einen Rahmen mit einem Gehäuse als tragende Struktur zu kombinieren, wobei das Gehäuse dann zumindest teilweise die tragende Struktur bildet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.
Figur 1 zeigt ein teilweise schematisches Prozessbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energieerzeugungsaggregats.
Figur 2 zeigt einen teilweise schematischen Querschnitt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energieerzeugungsaggregats.
Figur 3 zeigt eine teilweise schematische perspektivische Draufsicht einer
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energieerzeugungsaggregats mit teilweise entferntem Gehäuse und teilweise entfernter und/oder im Querschnitt dargestellter Isolation.
Figur 4 zeigt eine weitere teilweise schematische perspektivische Draufsicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energieerzeugungsaggregats mit teilweise entferntem Gehäuse und teilweise entfernter und/oder im Querschnitt dargestellter Isolation.
Figur 5 zeigt eine weitere teilweise schematische perspektivische Außenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energieerzeugungsaggregats mit geschlossenem Gehäuse.
Das Funktionsprinzip des erfindungsgemäßen Energieerzeugungsaggregats wird anhand des Prozessbilds gemäß Figur 1 wie folgt erläutert:
Über den Kohlenwasserstoffanschluss 4 werden vorzugsweise über die
Kohlenwasserstoffpumpen 21a und 21b Kohlenwasserstoffe, bevorzugt Diesel, in das Energieerzeugungsaggregat gepumpt. In der Startphase erfolgt dieser
Pumpvorgang vorzugsweise über die Kohlenwasserstoffpumpe 21b, wodurch der Startbrenner 24 mit Kohlenwasserstoff versorgt wird. Weiterhin wird mit dem Luftgebläse 17 über den Luftanschluss 3 das Energieerzeugungsaggregat 1 vorzugsweise mit Luft versorgt, welche bevorzugt gefiltert ist.
Ein vorzugsweise vorhandenes Ventil 19 für die Luftversorgung des Startbrenners
24 ist dabei während der Startphase geöffnet, wohingegen ein vorzugsweise vorhandenes Ventil 34 zur Versorgung des Reformers 28 mit Luft in der Startphase geschlossen ist. Die Luft und die Kohlenwasserstoffe werden vorzugsweise in dem Startbrenner 24 erhitzt und entzündet. Hierdurch erwärmt der Startbrenner 24 die Brennkammer 32 des vorzugsweise um den Reformer 28 angeordneten
Nachbrenners 27 sowie den Reformer 28.
Das Abgas des Startbrenners 24, welches aus der Brennkammer 32 des
Nachbrenners 27 strömt, wird vorzugsweise durch einen Wärmetauscher 30 zu dem Abgasanschluss 31 geleitet, welcher bevorzugt ein Auspuff ist. Hierauf wird das vorzugsweise vorhandene Kathoden-Luft-Ventil 33, welches bevorzugt eine
Drosselklappe ist, sofern dieses nicht schon geöffnet ist, geöffnet, so dass Luft zur Kathode K der Brennstoffzelle 2 strömen kann und in dem Wärmetauscher 30 erwärmt wird.
Nunmehr wird auch das vorzugsweise vorhandene Reformerluftventil 34 geöffnet und Luft wird mit dem Rezirkulationsgebläse 18 in den Reformer 28 gefördert, wo diese durch das Abgas des Startbrenners 24 erwärmt wird und dann durch die vorzugsweise vorhandene dritte Fixierungsplatte bzw. Adapterplatte 14 zu der Anode A der Brennstoffzelle 2 geleitet wird.
Weiterhin strömt Anodenabgas über das vorzugsweise vorhandene und nunmehr geöffnete Rezirkulationsventil 20 in den Verdampfer 25. Zu diesem Zeitpunkt werden auch Kohlenwasserstoffe über die Kohlenwasserstoffpumpe 21a zu dem Verdampfer gepumpt, welche durch das erwärmte Anodenabgas in dem Verdampfer
25 verdampfen. Dieses Gasgemisch wird vorzugsweise mit Luft in dem
Rezirkulationsgebläse 18 zu Eduktgas, dem Reformer-Prozessgas, durchmischt und über ein Rohr durch die Brennkammer 32 in den Reformer 28 eingebracht. Der Reformer ist nunmehr vorzugsweise durch den Startbrenner 24 soweit erwärmt, dass eine Reformierung des Reformer-Prozessgases zu Wasserstoff und Nebenprodukten erfolgt.
Dieses Reformat wird wiederum über die dritte Fixierungsplatte bzw. Adapterplatte 14 zur Anode der Brennstoffzelle 2 geleitet, wo nunmehr die Umsetzung von im Wesentlichen Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser und elektrischer Energie erfolgt. Die elektrische Energie wird vorzugsweise über den elektrischen Anschluss 5 an einen Verbraucher abgeleitet. Bei der Umsetzung wird Wärmeenergie freigesetzt.
In der dritten Fixierungsplatte bzw. Adapterplatte 14 gleichen sich beim
durchströmen alle Gastemperaturen auf ein einheitliches Niveau an.
Die erwärmte Kathodenabluft wird in die Brennkammer 32 des Nachbrenners 27 geleitet. Ein Teil des erwärmten Anodenabgases wird vorzugsweise wieder dem Verdampfer 25 zugeführt. Ein anderer Teil des Anodenabgases wird über das bevorzugt vorhandene, nunmehr geöffnete Brenner-Anodenabgas-Ventil 35 in die Brennkammer 32 des Nachbrenners 27 geleitet.
In der Brennkammer 32 des ringförmigen Nachbrenners 27 wird dieses
Anodenabgas mit der Kathodenabluft vermischt und bevorzugt mittels eines Katalysators in einer exothermen Reaktion umgesetzt. Die hierbei frei werdende Wärmeenergie dient einerseits zur Erwärmung bzw. Isolation des Reformers 28 und verbessert andererseits die Wärmeverteilung im Reformer 28. Der Startbrenner 24 kann vorzugsweise nunmehr ausgeschaltet werden. Wärmeverluste und die Energie zur Aktivierung der autothermen Reaktion in dem Reformer 28 bzw. einem vorzugsweise vorhandenen Reformerkatalysator werden über die Wärme der exothermen Reaktion in der Brennstoffzelle 2 und die exotherme Reaktion in dem Nachbrenner 27 ausgeglichen, so dass das Gesamtsystem im Wesentlichen adiabat ist.
Optional kann eine Bypassleitung (nicht dargestellt) vom Startbrenner 24 direkt in den Wärmetauscher 30 vorzugsweise vorgesehen sein. Dadurch kann unabhängig von der geforderten elektrischen Leistung mehr thermische Leistung bereitgestellt werden. Dies ist insbesondere bei solchen Anwendungen von Vorteil, bei welchen die Brennstoffzelle 2 extrem kalten Temperaturen ausgesetzt ist und/oder vom Fahrzeug viel Wärme zur Beheizung oder Kühlung des Innenraums gefordert wird. Die auf dem Prozessbild in der Figur 1 dargestellten Einrichtungen des Energieerzeugungsaggregats 1 lassen sich im Wesentlichen in drei
Funktionseinheiten unterteilen :
Eine erste Funktionseinheit 7 zur Medienversorgung weist dabei vorzugsweise das Luftgebläse 17, das Rezirkulationsgebläse 18, das Startbrennerluftventil 19, das vorzugsweise vorhandene Rezirkulationsventil 20, die Kohlenwasserstoffpumpen 21a und 21b, den Wärmetauscher 30, das Kathodenluftventil 33 und/oder das Reformerluftventil 34 auf.
Vorzugsweise ist auch der Startbrenner 24 zumindest teilweise in der ersten
Funktionseinheit 7 angeordnet und/oder ein gemeinsamer Bestandteil der ersten und zweiten Funktionseinheiten 7, 8.
Wie aus dem Prozessbild deutlich wird, wird das Energieerzeugungsaggregat 1 durch die erste Funktionseinheit 7 im Wesentlichen mit den Medien Luft und
Kohlenwasserstoff, welche die Ausgangsstoffe für den
Energieerzeugungsgesamtprozess sind, versorgt. Vorzugsweise werden diese in der ersten Funktionseinheit 7 aufbereitet und dann den Einrichtungen der zweiten Funktionseinheit 8 und/oder der dritten Funktionseinheit 9 bereitgestellt.
Eine zweite Funktionseinheit 8 weist vorzugsweise den Nachbrenner 27 mit der Brennkammer 32, den Reformer 28, den Verdampfer 25, eine Abgaskammer 26 (in Figur 1 nicht dargestellt) und/oder das Nachbrenner-Anodenabgasventil 35 auf.
In der zweiten Funktionseinheit 8 sind somit im Wesentlichen die Einrichtungen zur Umwandlung der Kohlenwasserstoffe in Prozessgas für die Brennstoffzelle 2 zusammengezogen.
Vorzugsweise ist auch der Startbrenner 24 zumindest teilweise Bestandteil der zweiten Funktionseinheit 8 und/oder ein gemeinsamer Bestandteil der ersten und zweiten Funktionseinheiten 7, 8.
Das Reformat wird aus dem Reformer 28 in eine dritte Funktionseinheit 9
eingebracht, welche die Brennstoffzelle 2 als wesentliche Einrichtung aufweist. Vorzugsweise kann auch eine Mehrzahl an Brennstoffzellen 2, zum Beispiel in einem Stapel bzw. Stack in der Funktionseinheit 9 vorhanden sein, oder weiter vorzugsweise auch mehrere Stapel.
Die Einrichtungen der Funktionseinheiten 7, 8 und 9 sind dabei vorzugsweise in der Weise in den jeweiligen Funktionseinheiten 7, 8 und 9 angeordnet, dass die
Prozesstemperatur im Wesentlichen von der ersten Funktionseinheit 7 über die dritte Funktionseinheit 9 zur zweiten Funktionseinheit 8 zunimmt.
In der ersten Funktionseinheit 7 herrschen dabei vorzugsweise Temperaturen von Umgebung bis 450°C, bevorzugt von Umgebung bis 300°C, besonders bevorzugt von Umgebung bis 200°C, noch bevorzugter von Umgebung bis 100°C und am bevorzugtesten von Umgebung bis 60°C vor, in der zweiten Funktionseinheit 8 herrschen vorzugsweise im Wesentlichen Temperaturen von 200°C bis 1000°C, bevorzugt von 300°C bis 800°C, besonders bevorzugt von 400°C bis 700°C, bevorzugter 450°C bis 650°C und am bevorzugtesten von 550°C vor und/oder in der dritten Funktionseinheit 9 herrschen dabei vorzugsweise Temperaturen von 550°C bis 850°C, bevorzugt von 600°C bis 800°C, besonders bevorzugt von 650°C bis 750°C und am bevorzugtesten von 700°C vor. Diese Temperaturen werden insbesondere im eingefahrenen Betriebszustand des Energieerzeugungsaggregats 1 erreicht.
Wie in dem Prozessbild dargestellt, sind die drei Funktionseinheiten 7, 8, 9 vorzugsweise im Wesentlichen räumlich getrennt. Vorzugsweise sind diese auch, wie in dem Prozessbild der Figur 1 dargestellt, hintereinander angeordnet.
Insbesondere sind die drei Funktionseinheiten 7, 8 und 9 dabei hintereinander in Bezug auf die Strömungsrichtung der durch das Luftgebläse 17 in das System geförderten Luft angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die Luft auf ihrem Weg durch die drei Funktionseinheiten 7, 8, 9 bis zur Brennstoffzelle 2 sukzessive aufgewärmt wird, um die Brennstoffzelle auf Betriebstemperatur zu bringen und/oder zu halten.
Fig. 2 zeigt den Aufbau einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Energieerzeugungsaggregats durch eine Ebene, welche die Längsachse L enthält. Wie schon in der Figur 1 angedeutet, ist das Energieerzeugungsaggregat 1 in drei Funktionseinheiten 7, 8, 9 aufgeteilt. Die erste Funktionseinheit 7 weist dabei in erster Linie Einrichtungen auf, die zur Medienversorgung und/oder zur
Unterbrechung der Medienversorgung bzw. Regulierung der Medienversorgung der einzelnen Einrichtungen des Energieerzeugungsaggregats 1 dienen. Beispielhaft hierfür sind Gebläse, verschiedene Ventile und Kohlenwasserstoffpumpen.
Weiterhin sind in der ersten Funktionseinheit 7 bevorzugt Einrichtungen zur
Aufbereitung der Medien für das Energieerzeugungsaggregat 1 angeordnet.
Vorzugsweise ist daher ein Wärmetauscher 30 vorhanden, welcher die angesaugte Luft erwärmt, bevor diese der Kathode K der Brennstoffzelle 2 zugeführt wird. Auch eine Verdichtung und Vermischung verschiedener Medien kann in der ersten
Funktionseinheit 7 vorzugsweise erfolgen.
Weiterhin vorzugsweise ist der Startbrenner 24 zumindest teilweise in der ersten Funktionseinheit 7 angeordnet, wie dies in der Ausführungsform gemäß Figur 2 gezeigt ist. Der Startbrenner 24 dient insbesondere dazu, um das
Energieerzeugungsaggregat 1 in der Startphase mit Wärme zu versorgen. Die Elemente zum Erzeugen der Flamme sind hierbei vorzugsweise in der ersten Funktionseinheit 7 angeordnet, z. B. Glühstifte und Verdampfungseinrichtungen für Kohlenwasserstoffe, das Startbrennerrohr 29 ragt dann vorzugsweise in den
Brennraum 32 des Nachbrenners 27, welcher Teil der zweiten Funktionseinheit 8 ist, hinein. Es ist jedoch auch möglich, den Startbrenner 24 vollständig in der zweiten Funktionseinheit 8 anzuordnen. Auch ist es möglich, den Wärmetauscher 30 vollständig in der zweiten Funktionseinheit 8 anzuordnen.
Die zweite Funktionseinheit 8 weist im Wesentlichen die Einrichtungen zur
Reformierung bzw. Umwandlung der Kohlenwasserstoffe in Reformat bzw.
Prozessgas für die Brennstoffzelle 2 auf. Gemäß der in Figur 2 dargestellten
Ausführungsform ist der Reformer dabei vorzugsweise in der Brennkammer 32 des Nachbrenners 27 angeordnet. Der Nachbrenner 27 ist wiederum vorzugsweise in einer Abgaskammer 26 angeordnet, in welcher das Abgas des Nachbrenners 27 und/oder das Abgas des Startbrenners 24 zu dem Wärmetauscher 30 geleitet wird. Weiterhin ist in der Abgaskammer 26 vorzugsweise der Verdampfer 25 angeordnet, welcher Kohlenwasserstoffe in dem von der Brennstoffzelle 2 rezirkulierten
Anodenabgas verdampft, bevor dieses in den Reformer 28 eingebracht wird. Der Startbrenner 24 und/oder der Nachbrenner 27 dienen hierbei zur Erwärmung des Reformers 28. Die Abgaskammer 26 erhitzt wiederum die Außenwand des
Nachbrenners 27 bzw. isoliert den Nachbrenner zusätzlich gegenüber der Isolation 16 und stellt gleichzeitig Wärmeenergie zur Verdampfung der Kohlenwasserstoffe in dem Verdampfer 25 bereit. Das Reformat bzw. Prozessgas für die Anode A und die Luft für die Kathode K der Brennstoffzelle 2 werden schließlich über die dritte Fixierungsplatte 14 bzw. Adapterplatte, welche vorzugsweise aus einer Oberplatte 14a und einer Unterplatte 14b besteht, in die dritte Funktionseinheit 9 zu den jeweiligen Anschlüssen geleitet. Auch die Kathodenabluft und das Anodenabgas aus der Brennstoffzelle 2 werden vorzugsweise über die dritte Fixierungsplatte 14 bzw. Adapterplatte zu den jeweiligen Anschlüssen der zweiten Funktionseinheit 8 verbunden. Vorzugsweise weist der Reformer 28 einen Reformerkatalysator 37 und der Nachbrenner 27 einen Nachbrennerkatalysator 38 auf.
Verglichen mit der ersten Funktionseinheit 7 weist die zweite Funktionseinheit 8 Einrichtungen auf, welche zum Erfüllen ihrer jeweiligen Funktion eine höhere Betriebstemperatur benötigen als jene der ersten Funktionseinheit 7. Bevorzugt wird daher die Temperatur in der gesamten zweiten Funktionseinheit 8 auf einem höheren Niveau gehalten als jene in der ersten Funktionseinheit 7. Vorzugsweise wird das gesamte Volumen der zweiten Funktionseinheit 8 von einer den
Nachbrenner 27 umgebenden Abgaskammer 26 ausgefüllt.
Die dritte Funktionseinheit 9 weist bei der dargestellten Ausführungsform zwei Brennstoffzellen-Stapel 2 auf. Die Fixierung dieser beiden Brennstoffzellen-Stapel 2 und/oder die Verteilung des Prozessgases und der anderen Medien bzw. Abführung der Kathodenabluft und des Anodenabgases erfolgt hierbei vorzugsweise über eine Verteilerplatte 36, welche an die dritte Fixierungsplatte bzw. Adapterplatte 14 angeschlossen ist.
Vorzugsweise kann aber auch eine Brennstoffzelle 2 mit einem Stapel oder eine Brennstoffzelle mit mehr als zwei Stapeln zum Einsatz kommen. Die Brennstoffzelle 2 ist bevorzugt eine SOFC-Brennstoffzelle, es können jedoch auch andere
Brennstoffzellentypen zum Einsatz kommen, wie z. B. eine alkalische
Brennstoffzelle, eine Polymer-Elektrolyt-Brennstoffe, eine Direkt-Methanol- Brennstoffzelle, eine Ameisensäure-Brennstoffzelle, eine Phosphorsäure- Brennstoffzelle, eine Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle, eine Direkt- Kohlenstoff- Brennstoffzelle und/oder eine Magnesium-Luft-Brennstoffzelle oder eine
Kombination derselbigen.
Das Energieerzeugungsaggregat 1 wird bevorzugt von einer Isolation 16 umgeben, welche in der Figur 2 jedoch nicht dargestellt ist. Figur 3 zeigt eine teilweise schematische perspektivische Darstellung des Energieerzeugungsaggregats 1 in einer weiteren Ausführungsform. Im
Wesentlichen unterscheidet sich diese Ausführungsform von jener der Figur 1 darin, dass die Brennstoffzelle 2 nur einen Stapel aufweist. Die einzelnen Ausgestaltungen dieser und der vorhergehenden Ausführungsform können problemlos miteinander kombiniert werden.
In der Figur 3 ist ersichtlich, dass die Funktionseinheiten vorzugsweise im
Wesentlichen durch die Ebenen getrennt werden, die die zweite Rahmenplatte 11 für die Trennung zwischen der ersten Funktionseinheit 7 und der zweiten
Funktionseinheit 8 und die dritte Rahmenplatte 12 für die Trennung zwischen der zweiten Funktionseinheit 8 und der dritten Funktionseinheit 9 definieren.
Wie aus der Figur 3 weiter hervorgeht, ist das Energieerzeugungsaggregat 1 vorzugsweise von einer Isolation 16 umgeben. Die Isolation verhindert einen
Abfluss der Wärmeenergie, welche bei verschiedenen Teilprozessen in dem
Energieerzeugungsaggregat 1 frei wird, in die Umwelt. Vorzugsweise weist die Isolation 16 Isolationsplatten auf, welche beispielsweise durch Fräsen an die Form der jeweiligen Funktionseinheit 7, 8, 9 angepasst werden kann. Weiter
vorzugsweise kann die Isolation 16 mit einem Schaum realisiert werden. Der Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und den Einrichtungen des
Energieerzeugungsaggregats 1 wird hierbei ausgeschäumt. Die Verwendung dieses Schaums zur Isolation der erfindungsgemäßen Energieerzeugungsaggregats wird ausdrücklich vorgesehen.
Vorzugsweise ist die Isolation 16 dabei in drei Bereiche 16a, 16b, 16c aufgeteilt, welche jeweils einen Funktionsbereich 7, 8, 9 isoliert. Hierdurch können die
Isolationsbereiche 16a, 16b, 16c einzeln entfernt werden, um an die Einrichtung der jeweiligen Funktionseinheit 7, 8, 9 zu gelangen, ohne dabei andere
Funktionseinheiten 7, 8, 9 demontieren zu müssen.
Vorzugsweise wird das Energieerzeugungsaggregat 1 zumindest teilweise von einem Gehäuse 15 umgeben. Auch dieses Gehäuse 15 besteht vorzugsweise wiederum aus Gehäuseteilen 15a, 15b, 15c, welche jeweils die Funktionseinheit 7, 8, 9 einzeln bedecken. Vorzugsweise besteht das Gehäuse 15 aus mehreren
Schalen bzw. Schichten, welche insbesondere aus einem Metall und/oder Kunststoff bestehen. Das Gehäuse schützt so das Energieerzeugungsaggregat 1 vor dem Eindringen von Verunreinigungen und/oder vor mechanischen Einwirkungen von außen.
Einrichtungen, welche gegenüber der Umwelt nicht isoliert werden müssen oder sollen oder bei welchen ein Wärmeenergieaustausch mit der Umwelt sogar gewollt ist, sind vorzugsweise außerhalb des Gehäuses 15 bzw. der Isolation 16
angeordnet. In der in der Figur 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind dies beispielsweise die Kohlenwasserstoffpumpen 21a, 21b und die Ventile 19, 20, 34 und die Drosselklappe / Ventil 33 (nicht dargestellt).
Das Energieerzeugungsaggregat 1 weist bevorzugt eine tragende Struktur auf, an welcher die Einrichtungen der Funktionseinheiten 7, 8, 9 angeordnet sind. Die tragende Struktur kann hierbei vorzugsweise von einem Rahmen 6 gebildet werden oder auch das Gehäuse 15 kann als selbsttragendes Gehäuse 15 ausgebildet sein. Vorzugsweise besteht die tragende Struktur 6, 15 sowohl aus Rahmenteilen und Gehäuseteilen.
Der Rahmen 6 wie auch das Gehäuse 15 können hierbei aus Metall, Kunststoff oder auch Faserverbundmaterialien bestehen. Vorzugsweise sind der Rahmen und das Gehäuse 15 miteinander verschraubt, jede andere bekannte Verbindungsart ist jedoch auch möglich.
Um die tragende Struktur 6, 15 mit den einzelnen Einrichtungen der
Funktionseinheiten 7, 8, 9 zu verbinden, weist das Energieerzeugungsaggregat 1 bevorzugt weitere Elemente auf: So kann der Rahmen 6 durch eine erste
Rahmenplatte 10, eine zweite Rahmenplatte 11 und/oder eine dritte Rahmenplatte 12 verstärkt werden. Des Weiteren können eine erste Fixierungsplatte 23, eine zweite Fixierungsplatte 13 und eine dritte Fixierungsplatte 14 vorgesehen sein, die vorzugsweise über Befestigungslaschen 22 jeweils mit der ersten Rahmenplatte 10, der zweiten Rahmenplatte 11 und/oder der dritten Rahmenplatte 12 verbunden sind, um die Fixierungsplatten in einer definierten Stellung zu halten. Weiter vorzugsweise bestehen die Befestigungslaschen 22 aus einem flexiblen Material, so dass thermische Ausdehnungen der Gesamtstruktur ausgeglichen werden können. Weiterhin können die Befestigungslaschen 22 eine schwingungsdämpfende Funktion aufweisen. An den Fixierungsplatten 13, 14, 23 und/oder an den Rahmenplatten 10, 11, 12 sind dann vorzugsweise im Wesentlichen alle Einrichtungen des
Energieerzeugungsaggregats 1 befestigt.
Figur 4 zeigt die Ausführungsform gemäß Figur 3 in einer teilweise schematischen perspektivischen Ansicht, wobei das Energieerzeugungsaggregat 1 gegenüber der Figur 2 um 180° um die Längsachse L gedreht ist.
Die weitere Ansicht zeigt das Luftgebläse 17 und das Rezirkulationsgebläse 18, welche vorzugsweise ebenfalls außerhalb des Gehäuses 15 bzw. der Isolation 16 angeordnet sind. Weiterhin ist nunmehr die erste Rahmenplatte 10 sichtbar, an welcher einige der Einrichtungen der ersten Funktionseinheit 7 vorzugsweise befestigt sind. Der Rahmen 6 weist in dieser Ausführungsform vorzugsweise zusätzliche Rahmenelemente 6 auf, welche an der Außenseite des Gehäuses 15 eine Ebene bilden, sodass das Energieerzeugungsaggregat 1 beispielsweise an einem Fahrzeug montiert werden kann. Zur Montage können an diesen
Rahmenteilen vorzugsweise Dämpfungsmittel angeordnet sein, welche Vibrationen des Fahrzeugs zu dem Energieerzeugungsaggregat 1 hin dämpfen. Weiterhin sichtbar sind der Wärmetauscher 30 und Teile der Fixierungsplatte 13.
Figur 5 zeigt das Energieerzeugungsaggregat 1 mit vollständig geschlossenem Gehäuse 15, wobei alle Gehäuseteile 15a, 15b, 15c an dem
Energieerzeugungsaggregat 1 angebracht sind. Die Ansicht ist wiederum teilweise schematisch und perspektivisch, und das Energieerzeugungsaggregat 1 ist wiederum wie in der Figur 3 ausgerichtet. Die Gehäuseteile 15a, 15b, 15c sind dabei bevorzugt verschraubt, insbesondere mit dem Rahmen 6.
Bezugszeichenliste:
Energieerzeugungsaggregat 1
Brennstoffzelle 2
Luftanschluss 3
Kohlenwasserstoffanschluss 4
Elektrischer Anschluss 5
Tragende Struktur 6
Erste Funktionseinheit 7
Zweite Funktionseinheit 8
Dritte Funktionseinheit 9
Erste Rahmenplatte 10
Zweite Rahmenplatte 11
Dritte Rahmenplatte 12
Zweite Fixierungsplatte 13
Dritte Fixierungsplatte 14
Oberplatte 14a
Unterplatte 14b
Gehäuse 15
Gehäuseteile 15a, 15b , 15c
Isolation 16
Isolationsbereich 16a, 16b, 16c
Luftgebläse 17
Rezirkulationsgebläse 18
Startbrennerluftventil 19
Rezirkulationsventil 20
Kohlenwasserstoffpumpe 21a, 21b
Befestigungslasche 22
Erste Fixierungsplatte 23
Startbrenner 24 Verdampfer
Abgaskammer
Nachbrenner
Reformer
Flammrohr des Starbrenners
Wärmetauscher
Abgasanschluss
Brennkammer
Kathodenluftventil
Reformerluftventil
Nachbrenner-Anodenabgasventil
Verteilerplatte
Reformerkatalysator
Nachbrennerkatalysator

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Energieerzeugungsaggregat (1), insbesondere zum Einsatz in einem Fahrzeug, das mit Kohlenwasserstoffen, insbesondere Diesel, betreibbar ist, mit einer Brennstoffzelle (2) und mit Anschlüssen (3, 4, 5) zur Zuführung von Luft und den Kohlenwasserstoffen und zur Abführung von elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieerzeugungsaggregat drei im Wesentlichen räumlich getrennte Funktionseinheiten (7, 8, 9) aufweist, wobei eine erste Funktionseinheit (7) zur Medienversorgung ausgebildet ist und im Wesentlichen Einrichtungen zur Kraftstoff- und Luftzuführung aufweist, wobei eine zweite Funktionseinheit (8) zur Reformierung ausgebildet ist und im Wesentlichen Einrichtungen zur Umwandlung der Kohlenwasserstoffe in
Prozessgas aufweist und wobei eine dritte Funktionseinheit (9) zur Erzeugung elektrischer Energie ausgebildet ist und im Wesentlichen die Brennstoffzelle (2) aufweist, und dass der dritten Funktionseinheit (9) das in der zweiten Funktionseinheit (8) erzeugte Prozessgas zugeführt wird.
2. Energieerzeugungsaggregat (1) nach Anspruch 1, wobei die drei
Funktionseinheiten (7, 8, 9) im Wesentlichen hintereinander, insbesondere in Bezug auf die Strömungsrichtung angesaugter Luft durch die drei
Funktionseinheiten (7, 8, 9), und/oder im Wesentlichen entlang einer gemeinsamen Längsachse (L) angeordnet sind.
3. Energieerzeugungsaggregat (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die
Prozesstemperaturen der Einrichtungen des Energieerzeugungsaggregats (1) im Wesentlichen von der ersten Funktionseinheit (7) über die dritte
Funktionseinheit (9) zur zweiten Funktionseinheit (8) zunimmt.
4. Energieerzeugungsaggregat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Wesentlichen alle Einrichtungen des Energieerzeugungsaggregats (1) an einer gemeinsamen tragenden Struktur (6, 15) angeordnet sind.
5. Energieerzeugungsaggregat (1) nach Anspruch 4, wobei die tragende Struktur (6) im Bereich der ersten Funktionseinheit (7) auf der der zweiten
Funktionseinheit (8) abgewandten Seite eine erste Rahmenplatte (10), zwischen der ersten Funktionseinheit (7) und der zweiten Funktionseinheit (8) eine zweite Rahmenplatte (11) und/oder zwischen der zweiten (8) und der dritten Funktionseinheit (9) eine dritte Rahmenplatte (12) aufweist, welche insbesondere aus Metall bestehen und durch die tragende Struktur (6, 15) verbunden sind.
Energieerzeugungsaggregat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der ersten Funktionseinheit (7) auf der der zweiten Funktionseinheit (8) abgewandten Seite eine erste Fixierungsplatte (23), zwischen der ersten (7) und der zweiten Funktionseinheit (8) eine zweite Fixierungsplatte (13), insbesondere zum Fixieren von Einrichtungen der ersten (7) und/oder der zweiten Funktionseinheit (8), und/oder zwischen der zweiten (8) und der dritten Funktionseinheit (9) des Weiteren eine dritte Fixierungsplatte (14) angeordnet ist.
Energieerzeugungsaggregat (1) nach Anspruch 6, wobei die dritte
Fixierungsplatte (14) als Adapterplatte, bestehend aus Ober- (14a) und Unterplatte (14b), ausgebildet ist und die Einrichtungen der zweiten
Funktionseinheit (8) thermisch und/oder fluidkommunizierend mit der
Brennstoffzelle (2) verbindet.
Energieerzeugungsaggregat (1) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die erste Fixierungsplatte (23), die zweite Fixierungsplatte (13) und/oder die dritte Fixierungsplatte (14) mit zumindest einer flexiblen Befestigungslasche (22) mit der tragenden Struktur (6, 15) verbunden sind.
Energieerzeugungsaggregat (1) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die
Brennstoffzelle (2) und/oder mindestens ein Teil der Adapterplatte (14), insbesondere der Unterplatte (14b), demontierbar sind, so dass
Verschleißteile der zweiten Funktionseinheit (8), insbesondere ein
Reformerkatalysator (37), leicht auswechselbar sind.
Energieerzeugungsaggregat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Isolation (16), durch welche das Energieerzeugungsaggregat (1) im Wesentlichen adiabat ist und welche insbesondere drei Isolationsbereiche (16a, 16b, 16c) entsprechend der Funktionseinheiten (7, 8, 9) aufweist.
11. Energieerzeugungsaggregat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Gehäuse (15), welches insbesondere aus Gehäuseteilen (15a, 15b, 15c) besteht, welche jeweils im Wesentlichen eine der drei Funktionseinheiten (7, 8, 9) bedecken und welche einzeln demontierbar sind.
12. Energieerzeugungsaggregat (1) nach Anspruch 10 oder 11, wobei zumindest eine Einrichtung zur Medienversorgung, wie ein Gebläse bzw. Verdichter (17, 18), ein Ventil (19, 20, 34) und/oder eine Kohlenwasserstoffpumpe (21a, 21b), außerhalb des Gehäuses (15) und/oder der Isolation (16) angeordnet sind.
13. Energieerzeugungsaggregat (1) nach Anspruch 11 oder 12, wobei das
Gehäuse (15) zumindest teilweise die tragende Struktur bildet.
14. Energieerzeugungsaggregat (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 13, wobei die tragende Struktur (6, 15) im Wesentlichen durch einen Rahmen, insbesondere aus Metall, gebildet wird.
15. Energieerzeugungsaggregat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Funktionseinheit (8) zur Reformierung zwischen der ersten Funktionseinheit (7) zur Medienversorgung und der dritten Funktionseinheit (9) zur Erzeugung elektrischer Energie angeordnet ist.
16. Fahrzeug mit einem Energieerzeugungsaggregat (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis 15.
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