Patent DE-112019005805-B4 (DE)
Title: Kompakte Brenner/Reformer-Einheit für ein Brennstoffzellensystem sowie deren Verwendung und Verfahren zum Betreiben der Einheit
Inventor: BANG MADS
IPC: H01M8/04225
Filed: 2019-11-20
Granted: 2023-04-06
Abstract: Eine Brenner/Reformer-Einheit (10) für ein Brennstoffzellensystem (1); wobei die Brenner/Reformer-Einheit (10) einen Reformer (6) mit einem Katalysator (6a) umfasst zur katalytischen Umwandlung von Brennstoffdampf in Synthesegas für eine Brennstoffzelle (16), ein Gehäuse (39) umschließend um den Reformer (6) herum, und einen Brenner (7) zur Übertragung von thermischer Energie an den Reformer (6) zum Erhitzen des Katalysators (6a);wobei der Reformer (6) eine Innenwand (6c) und eine äußere Wand (6d) umfasst, zwischen denen sich der Katalysator (6a) befindet und von denen der Katalysator umschlossen ist;wobei der Brenner (7) zum Erzeugen von Brennerabgas (13a) durch Verbrennen von Anodenabgas oder Brennstoff oder beidem konfiguriert ist und eine rohrförmige Brennerwand (7b) umfasst, wobei die Innenwand (6c) des Reformers (6) die Brennerwand (7b) umschließt und von der Brennerwand (7b) beabstandet ist, wodurch ein Raum (10b) zwischen der Innenwand (6c) und der Brennerwand (7b) geschaffen wird, wobei die Brennerkammer (7a) durch einen Brennerabgaskanal (12) in Fluidströmungsverbindung mit dem Raum steht (10b);wobei das Gehäuse (39) den Reformer (6) umschließt, wobei ein weiterer Raum (10c) zwischen der äußeren Wand (6d) des Reformers (6) und dem Gehäuse (39) geschaffen wird; wobei der Raum (10b) und der weitere Raum (10c) am ersten Ende (40a) durch eine verbindende Vorderendkammer (50) miteinander verbunden sind;wobei die Brenner/Reformer-Einheit (10) für Strömung von Brennerabgas (13a) von der Brennerkammer (7a) durch den Brennerabgaskanal (12) in den Raum (10b) und dann entlang der zylindrischen Innenwand (6c) zum ersten Ende (40a) des Reformers (6) ohne Wiedereintritt in die Brennerkammer (7a) konfiguriert ist zur Wärmeübertragung vom Brennerabgas (13a) zur Innenwand (6c) zur Erwärmung des Katalysators (6a) durch Wärmeleitung durch die Innenwand (6c), und des Weiteren für Strömung des Brennerabgases (13a) vom erstem Ende (40) des Reformers (6) durch die Vorderendkammer (50) in den weiteren Raum (10c) und aus der Brenner/Reformer-Einheit (10) durch einen Brennerabgas-Auslasskanal (9) konfiguriert ist,wobei der Reformer (6) einen Einlass (24a) für Brennstoffdampf am ersten Ende (40a) und einen Auslass (24b) für Synthesegas am zweiten Ende (40b) und eine im Durchschnitt unidirektional vom ersten Ende (40a) zum zweiten Ende (40b) verlaufende Reformerströmungsrichtung aufweist, und dass die Strömungsrichtung des Brennerabgases im Raum (10b) entgegen der Reformerströmungsrichtung ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand (6c) und die äußere Wand (6d) zylindrisch sind und einen Hohlzylinder mit einer Mittelachse (43) und einer Reformerlänge L bilden, wenn diese in einer Richtung entlang der Mittelachse (43) gemessen wird, wobei der Hohlzylinder ein erstes Ende (40a) und ein zweites Ende (40b) umfasst, wobei das erste Ende einen Abstand entsprechend der Reformerlänge L vom zweiten Ende (40b) hat;wobei die Brenner/Reformer Einheit (10) dazu konfiguriert ist, dass Brennerabgas (13a) im weiteren Raum (10c) entlang der Außenseite der äußeren Wand (6d) fließt zur Wärmeübertragung vom Brennerabgas (13a) zum Katalysator (6a) durch die äußere Wand (6d) für die katalytische Reaktion im Reformer (6).