(57)【要約】  本発明は、可燃性のガス状、蒸気状または液状の廃棄物からなる空気／溶剤混合物（５）を、燃焼ユニット（１）中で発生する環境相容性の排気（２）および発生された廃熱（３）および発生された電流を導出させながら該空気／溶剤混合物（５）を再生利用するための燃焼ユニット（１）で環境保護的に除去するための方法に関する。この方法を改善するために、空気／溶剤混合物（５）を部分的または完全に回収ユニット（６）に供給し、そこで利用可能なエネルギー形（２２、２４、７）に変換し、このエネルギー形を部分的または完全に再生利用のために燃料電池システム（１）に供給し、それによって運転中に燃料電池システム（１）に部分的または完全に自動的に燃料を供給し、溶融炭酸塩形燃料電池を基礎とする燃料電池システム（１）を作動させることが提案される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性のガス状、蒸気状または液状の廃棄物からなる空気／溶剤混合物（５）を、燃料電池システム（１）中で発生する環境相容性の排気（２）および発生された廃熱（３）を導出させながら該空気／溶剤混合物（５）を再生利用するための燃焼ユニット（１）で環境保護的に除去するための方法において、
空気／溶剤混合物（５）を部分的または完全に回収ユニット（６）に供給し、そこで利用可能なエネルギー形（２２、２４、７）に変換し、このエネルギー形を部分的または完全に再生利用のために燃料電池システム（１）に供給し、それによって運転中に燃料電池システム（１）に部分的または完全に自動的に燃料を供給し、溶融炭酸塩形燃料電池を基礎とする燃料電池システム（１）を作動させることを特徴とする、空気／溶剤混合物（５）を環境保護的に除去するための方法。
【請求項２】
回収ユニット（６）中の空気／溶剤混合物（５）を凝縮装置中で凝縮除去し、生じる可燃性凝縮物（７）をガス後処理システム中での後処理後に燃料電池システム（１）の陽極空間内で燃料ガスに電気化学的に変換する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
回収ユニットから流出する、十分に空気／溶剤混合物（５）が除去された排気を、新しい空気として燃料電池システム（１）の陰極空間に供給し、含有されている溶剤成分を、酸素によって酸化する、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
燃焼ユニット（１）中で発生された廃熱（３）および／または電流（４）を回収ユニット（６）に供給し、空気／溶剤混合物（５）を凝縮除去する、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
回収ユニット（６）は、吸収プラント、凝縮プラント、逆転冷気プラントまたは吸着プラントである、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可燃性のガス状、蒸気状または液状の廃棄物からなる空気／溶剤混合物を、燃料電池システム中で発生する環境相容性の排気、および発生された廃熱および発生された電流を導出させながら該空気／溶剤混合物を再生利用するための燃料電池システムで環境保護的に除去するための方法に関する。
【０００２】
公知技術水準（図１および２参照）によれば、例えば空気／溶剤混合物は、有害物質を環境中に到達させないために、熱的後方燃焼部（ＴＮＶ）に供給されなければならない。前記の安全性の理由から、例えば空気／溶剤混合物は、発火性混合物が生じないように空気で希釈される限り、使用工程から離れなければならない。この貧弱な空気は、熱的後方燃焼部に供給される。そのために、部分的に混合物空気は、引続く燃焼工程の廃熱で予熱され、その後に、この予熱は、熱的後方燃焼部の燃焼室に到達する。
【０００３】
予熱されたかまたは前記の空気／溶剤混合物が燃焼室中に達しなかった場合には、この燃焼室は、通常、燃料、例えば燃焼ガスまたは電気エネルギーで焚かれる。触媒による後方燃焼も考えることができる。
【０００４】
熱的後方燃焼部の変わりに燃料電池（ＢＳＺ）を使用する場合には、空気／溶剤混合物は、例えば運転温度の維持のために一緒に燃焼させることができる。電流は、別の循環路を経て燃焼ガスまたは可燃性物質によって発生される。
【０００５】
公知技術水準による概念は、可燃性物質を燃焼させるために燃料ガスを必要とする。
【０００６】
本発明は、請求項１記載の上位概念による空気／溶剤混合物の環境保護的な除去方法を改善するという課題に基づくものである。
【０００７】
本発明によれば、この課題は、空気／溶剤混合物を部分的または完全に回収ユニットに供給し、そこで利用可能なエネルギー形に変換し、このエネルギー形を部分的または完全に再生利用のために燃料電池システムに供給し、それによって運転中に燃料電池システムに部分的または完全に自動的に燃料を供給し、溶融炭酸塩形燃料電池を基礎とする燃料電池システムを作動させることによって解決される。このような燃料電池システムは、溶融炭酸塩形燃料電池または溶融炭酸塩形燃料電池システムとも呼称される。
【０００８】
空気／溶剤混合物とは、空気および／または不活性ガスおよび／またはこれらと燃焼可能または可燃性の物質との混合物（以下、混合物としても呼称する）であるものと理解される。溶剤は、例えばアルコール、ケトン、例えばアセトン、芳香族化合物、例えばトルエンである。このような溶剤は、英語を話す空間ではＶＯＣ（volatile organic Compounds揮発性有機化合物）とも呼称される。
【０００９】
溶融炭酸塩形燃料電池を基礎とする燃料電池システムは、例えばドイツ連邦共和国特許第１９５４８２９７号明細書Ｃ２の記載から公知であり、この燃料電池システムを用いると、高い電気的効率でエネルギーキャリヤーを流すことができるという利点を有する。
【００１０】
溶融炭酸塩形燃料電池を基礎とする燃料電池システムの特殊な本発明による特徴は、全ての熱いシステム成分がケーシング中に収納されており、燃料電池スタックが水平方向の位置で燃料の入口側で下向きにガス流入キャップ上に堆積され、その際にこのスタックの固有質量それ自体によって密閉される装置である。
【００１１】
本発明による実施態様において、空気／溶剤混合物は、凝縮装置中の回収ユニット中で凝縮除去され、生じる可燃性凝縮物は、ガス後処理システム中での後処理後に燃料電池システムの陽極空間内で燃料ガスに電気化学的に変換される。
【００１２】
回収ユニットから流出する、十分に空気／溶剤混合物が除去された排気は、有利に新しい空気として燃料電池システムの陰極空間に供給され、含有されている溶剤成分は、酸素によって酸化される。
【００１３】
燃料電池システム中で発生された廃熱および／または電流は、本発明によれば、空気／溶剤混合物の縮合除去のために回収ユニットに供給される。
【００１４】
本発明による方法またはプラントの概念は、運転中に十分に利用されるか、または先に空気／溶剤混合物から縮合除去された可燃性物質の状態にあるエネルギーだけが使用される。運転開始は、単に場合によっては従来の燃料、例えば燃料ガスを用いて行なうことができる。
【００１５】
更に、本発明の実施態様において、回収ユニットは、吸収プラント、縮合プラント、逆転冷気プラント（Inversionskaelteanlage）または吸着プラントである。
【００１６】
更に、本発明の実施態様において、前記混合物または空気／溶剤混合物から、可燃性物質または燃焼可能な物質は、完全または殆んど完全に除去され、前記供給空気の混合物からの残留ガス分は、燃料電池システムに供給される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】公知技術水準により、可燃性の蒸気状または液状の廃棄物からなる空気／溶剤混合物を環境保護的に除去するための方法を示す略図。
【図２】図１と同様に公知技術水準による方法を示すが、しかし、この場合には、燃焼ユニット１として燃料電池システム１０だけが使用される略図。
【図３】燃料電池システム１０と回収ユニット６との本発明によるカップリングを示す略図。
【図４】燃料電池システム１０と回収ユニット６との本発明によるカップリングを示す略図。
【実施例】
【００１８】
図１は、公知技術水準、即ち略示的に可燃性の蒸気状または液状の廃棄物からなる空気／溶剤混合物５を、燃焼ユニット１中で発生する環境相容性の排気２および発生された廃熱３および／または電流４を導出させながら燃焼ユニット１で環境保護的に除去するための方法を示す。
【００１９】
この場合、燃焼ユニット１は、熱的後方燃焼プラント９であり、この熱的後方燃焼プラント中に空気／溶剤混合物５が導入される。空気／溶剤混合物５は、発火能を有する混合物が存在しない限り、空気で希釈されている。この貧弱な空気は、熱的後方燃焼部に供給される。燃焼のために、後方燃焼プラント９中に燃料／燃料ガス１１および／または電気エネルギー、即ち電流が導入される。後方燃焼システム９から排気２（ＣＯ2／Ｈ2Ｏ）および廃熱３は導出される。廃熱３を空気／溶剤混合物１の予熱前に使用することも公知である。
【００２０】
図２は、同様に公知技術水準、例えば米国特許第６８４５６１９号明細書Ｂ２を示し、この場合には、単に燃焼ユニット１として燃料電池システム１０が使用され、この燃料電池システムのために溶剤５が燃料ガスとして使用される。燃料電池システム１０から排気２、廃熱３および電流４が導出される。
【００２１】
図３には、燃料電池システム１０と回収ユニット６との新しい種類のカップリングが記載されており、この場合燃料電池システム１０は、熱エネルギーおよび排気または廃ガスまたは電流への空気／溶剤混合物５の変換を行なう。燃料電池システム１０は、回収ユニット６に燃料可能または可燃性の物質から取得された廃熱を供給する。
【００２２】
空気／溶剤混合物５の一部分は、直接に燃料電池システムの燃料電池の陰極空間内に導入され、別の部分または残分は、凝縮のために回収ユニット６中に導入され、そこで利用可能なエネルギー形に変換され、さらにこのエネルギー形は、再生装置中での水素への変換後に燃料電池システムの燃料電池の陽極空間内に燃料ガスとして導入される。陽極空間内で水素は、電気化学的に次の反応式により反応される：
Ｈ2  ＋ＣＯ32-  →  Ｈ2Ｏ  ＋  ＣＯ2  ＋  ２ｅ-
回収ユニット６は、空気／溶剤混合物５を分離する。燃焼可能または可燃性の物質（凝縮物７）は、タンク８中に移送され、このタンクから再び燃料電池システム１は、運転に必要な燃料を取り出すことができる。
【００２３】
即ち、空気／溶剤混合物５は、回収ユニット６中に導入され、そこで凝縮除去される。凝縮物７は、タンク８中に導入される。空気／溶剤混合物５と共に、排気２および／または廃熱３または電流は、回収ユニット６中に導入され、これら排気２および／または廃熱３または電流は、燃焼ユニット１中で付随的に生じる。これら排気２および／または廃熱３は、場合によってはなお電気エネルギー１２によって補充され、電流変換または凝縮に使用される。回収ユニット６中で生じる排気１７は、例えば回収ユニット６から導出され、燃料電池システムの燃料電池の陰極空間内に導入される。排気中になお含有されている溶剤は、陰極空間内の熱い環境中での酸素による酸化によって燃焼され、ＣＯ2およびＨ2Ｏに変換される。なお酸化されていない溶剤成分が陰極空間を離れる場合には、この溶剤成分は、後接続された接触的バーナー中で燃焼によって無害な成分に変換される。相応する燃料電池システムの構造は、例えばドイツ連邦共和国特許第１９５４８２９７号明細書Ｃ２中に記載されている。
【００２４】
凝縮物７は、液状の可燃性物質１５として燃料電池システム１中で使用されるかまたは別の利用１４に供給されるまで、タンク８中で貯蔵される。場合によっては、相応する変換器中でもう１つの電流変換１６を実施することもでき、この場合この電流変換器１６には、電気エネルギーまたは処理熱が供給されてもよい。
【００２５】
燃料電池システム１は、溶融炭酸塩形の燃料電池システムである。燃料電池システム１中には、必要な場合に別の源に由来する燃料／燃料ガス１１が付加的に導入されてもよい。燃焼プロセスの排気２および廃熱３は、一部分が回収ユニット６中に移送され、そこでこれら排気２および廃熱３は、空気／溶剤混合物５の凝縮に使用される。廃ガス１８（Ｃ2Ｏ／Ｈ2Ｏ）は、導出される。
【００２６】
次に、本発明による方法の特徴が記載され、装置の概念も述べられている。
【００２７】
１．装置の概念は、空気と燃焼可能または可燃性の物質との混合物の環境保護的な除去に使用され、燃焼可能または可燃性の物質の燃焼のために付加的な燃料ガスの利用を回避させる。
【００２８】
２．装置の概念は、燃料電池システムと回収ユニットとのカップリングを行なうことによって特徴付けられる。燃料電池システムは、溶融炭酸塩形燃料電池を基礎とする燃料電池システムである。回収ユニットは、例えば吸収プラント、凝縮プラント、逆転冷気プラント、吸着プラントであってよい。
【００２９】
３．燃料電池システムは、空気混合物中での可燃性物質の一定の濃度を指示するのではなく、タンクからの可燃性物質の不断の取出しによって均一に駆動されることができる。
【００３０】
４．タンクからの可燃性物質の不断の取出しによって、空気／溶剤混合物、または凝縮物または可燃性の液状物質の供給が中断される場合もプラントは、運転させることができる。
【００３１】
５．燃料電池プラントを利用することによって、廃熱と共に電流も可燃性物質から取得することができる。
【００３２】
６．タンクからの可燃性物質は、完全にプラントの概念により利用される必要はなく、場合によっては一部分は別の用途に供給されることができる。
【００３３】
７．燃料電池システムと回収ユニットとのカップリングの本質的な性質は、排気中または廃ガス中の廃熱の転用にある。使用される燃料電池システムに応じて、電流も一緒にカップリングに取り入れられる。
【符号の説明】
【００３４】
１  燃焼ユニット、  ２  排気、  ３  廃熱、  ５  空気／溶剤混合物、  ６  回収ユニット、  ７  可燃性凝縮物、  ２２、２４  利用可能なエネルギー形
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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