Die Erfindung betrifft einen Reformer für ein Brennstoffzellensystem,
umfassend eine Oxidationszone, welcher Brennstoff mittels einer primären Brennstoffzuführeinrichtung
zur Umsetzung mit Oxidationsmittel zuführbar ist, und eine stromabwärts
der Oxidationszone angeordnete Mischzone, welcher Brennstoff mittels einer sekundären
Brennstoffzuführeinrichtung zur Vermischung mit aus der Oxidationszone austretenden
Stoffen zuführbar ist.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem
mit solch einem Reformer.
Reformer dienen der Umsetzung von Kohlenwasserstoffen und Oxidationsmittel
zu Reformat, d.h. einem wasserstoffreichen Gasgemisch.
Bisher wurden in gattungsgemäßen Reformern der zweistufigen
Bauart Brennstoffzuführeinrichtungen verwendet, die auch bei herkömmlichen
Brennern zum Einsatz kommen, beispielsweise bei Brennern von Kraftfahrzeugstandheizungen.
Dabei wurde auf vorhandene und räumlich passende Bauteile zurückgegriffen,
wobei für jede Brennstoffzuführstufe eine individuelle Auswahl und Anpassung
der Brennstoffzuführeinrichtung erforderlich war. Ein derartiger Reformer ist
beispielsweise in der DE 103 59 205 A1
offenbart.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, gattungsgemäße
Reformer und Brennstoffzellensysteme mit solch einem Reformer derart weiterzubilden,
dass Kosteneinsparungen erzielbar sind.
Diese Aufgabe wird durch den Reformer gemäß Anspruch 1 und
das Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 4 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Der erfindungsgemäße Reformer baut auf dem gattungsgemäßen
Stand der Technik dadurch auf, dass die primäre und die sekundäre Brennstoffzuführeinrichtung
baugleich ausgeführt sind. Dadurch ergeben sich Kosteneinsparungen in zweifacher
Hinsicht. Zum einen ist es kostengünstiger, nur eine Bauart an Brennstoffzuführeinrichtungen
herzustellen und zum anderen können weitere Kosteneinsparungen durch einen
Stückzahleffekt realisiert werden, weil dadurch doppelt so viele Brennstoffzuführeinrichtungen
der verbliebenen Bauart benötigt werden und sich der Stückpreis mit zunehmender
Stückzahl verringert. Es wurde somit erkannt, dass die Auslegung des Reformers
derart, dass er mit baugleichen Brennstoffzuführeinrichtungen bestückt
werden kann, rationeller ist, als eine andersweitig orientierte Auslegung, die eine
individuelle Auswahl und Anpassung der Brennstoffzuführeinrichtungen erforderlich
macht. Die Bestückung mit baugleichen Brennstoffzuführeinrichtungen kann
sogar angesichts der Tatsache vorteilhaft sein, dass im Bereich der beiden Brennstoffzuführeinrichtungen
durchaus unterschiedliche physikalische und chemische Umgebungsbegingungen vorliegen
und durchaus unterschiedliche Zuführraten zu wählen sind. Eine an sich
vorteilhafte individuelle Auslegung der einzelnen Brennstoffzuführeinrichtungen
ist bei angepasster Auslegung des Reformers und des Reformierungsprozesses unter
Umständen von geringerem Nutzen, als der Nutzen, der durch den erwähnten
Stückzahleffekt erzielt wird. Weitere Vorteile sind in der vereinheitlichten
Lagerhaltung zu erkennen, sowohl im Produktionsbetrieb als auch in der Werkstatt.
Dabei ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die primäre und
die sekundäre Brennstoffzuführeinrichtung Brennstoffeinspritzdüsen
sind.
Alternativ können die vorstehend genannten Vorteile in dem Zusammenhang
erreicht werden, dass die primäre und die sekundäre Brennstoffzuführeinrichtung
Brennstoffzuführeinrichtungen der Verdampfungsbauart sind.
Ferner betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem mit solch
einem Reformer.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend
mit Bezug auf die begleitende Zeichnung beispielhaft erläutert.
Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Reformers.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Reformers. Ein Reformer 10 umfasst eine
Oxidationszone 12, welcher mittels einer primären Brennstoffzuführeinrichtung
14 Brennstoff zuführbar ist. Als Brennstoff kommen beispielsweise
Benzin oder Diesel in Betracht. Im vorliegenden Beispiel ist diese primäre
Brennstoffzuführeinrichtung 14 eine Einspritzdüse, jedoch kann
der Brennstoff auch mittels einer Brennstoffzuführeinrichtung der Verdampfungsbauart,
die eine poröse Verdampfereinheit aufweist, der Oxidationszone 12
zugeführt werden. Ferner ist eine Oxidationsmittelzuführeinrichtung
16 vorgesehen, mittels der Oxidationsmittel, d.h. insbesondere Luft, der
Oxidationszone 12 zuführbar ist. Innerhalb der Oxidationszone
12 findet eine Umsetzung von Brennstoff und Oxidationsmittel in einer Verbrennung
bzw. exothermen vollständigen Oxidationsreaktion statt. Das
dabei entstehende Produktgas tritt dann stromabwärts, d.h. rechts in
1, in eine Mischzone 18 ein. Die einzelnen
Zonen des Reformers sind dabei zeichnerisch durch gestrichelte Linien voneinander
getrennt. Die Zonen können durch bauliche Merkmale voneinander getrennt sein
oder fließend ineinander übergehen. In der Mischzone 18 wird
dem entstandenen Produktgas mittels einer sekundären Brennstoffzuführeinrichtung
20 zusätzlicher Brennstoff beigemischt. Zusätzlich kann vorgesehen
sein, dass der Mischzone 18 Oxidationsmittel zugeführt wird. Das mit
dem zusätzlichen Brennstoff vermischte Produktgas tritt als Gasgemisch in eine
Reformierungszone 22 ein, wo es in einer endothermen Reaktion in ein wasserstoffreiches
Gasgemisch umgesetzt wird, vorzugsweise mittels eines dort angeordneten Katalysators.
Dieses wasserstoffreiche Gasgemisch tritt an einem Ausgang 24 aus und steht
zur weiteren Nutzung für einen Brennstoffzellenstapel zur Verfügung. Die
primäre und die sekundäre Brennstoffzuführeinrichtung sind erfindungsgemäß
identisch aufgebaut. Dabei sind die primäre und sekundäre Brennstoffzuführeinrichtung
14 und 20 als austauschbare Einheiten ausgebildet, welche gleichermaßen
in die Montageposition für die primäre als auch die sekundäre Brennstoffzuführeinrichtung
eingebaut werden können.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den
Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als
auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich
sein.
- 10
- Reformer
- 12
- Oxidationszone
- 14
- Primäre Brennstoffzuführeinrichtung
- 16
- Oxidationsmittelzuführeinrichtung
- 18
- Mischzone
- 20
- Sekundäre Brennstoffzuführeinrichtung
- 22
- Reformierungszone
- 24
- Ausgang