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DE102007055135A1 - Method for operating a fuel cell system - Google Patents

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DE102007055135A1
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DE
Germany
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fuel cell
reformer
fuel
phase
cell system
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102007055135A
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German (de)
Inventor
Norbert GÜNTHER
Andreas Lindermeir
Stefan Käding
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Enerday GmbH
Original Assignee
Enerday GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Enerday GmbH filed Critical Enerday GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (22), insbesondere eines SOFC-Brennstoffzellensystems, das zur Erzeugung von Brennstoffzellenbrenngas (46) zwei Reformer (10, 16) aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass von dem einen Reformer (10; 16) während einer Regenerationsphase erzeugtes Abgas zumindest zeitweise mit von dem anderen Reformer (16; 10) während einer Reformierungsphase erzeugtem Reformat gemischt wird, um Brennstoffzellenbrenngas (46) bereitzustellen.The invention relates to a method for operating a fuel cell system (22), in particular an SOFC fuel cell system, which has two reformers (10, 16) for generating fuel cell combustion gas (46). According to the invention, exhaust gas generated by one reformer (10; 16) during a regeneration phase is at least temporarily mixed with reformate produced by the other reformer (16; 10) during a reforming phase to provide fuel cell fuel gas (46).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems, insbesondere eines SOFC-Brennstoffzellensystems, das zur Erzeugung von Brennstoffzellengas zwei Reformer aufweist.The The invention relates to a method for operating a fuel cell system, in particular a SOFC fuel cell system, comprising two reformers for generating fuel cell gas.

Brennstoffzellensysteme dienen der Erzeugung von Elektrizität und Wärme aus Kohlenwasserstoffen, beispielsweise aus Diesel oder Benzin. Um das für den Betrieb eines Brennstoffzellenstapels erforderliche wasserstoffreiche Gas zur Verfügung zu stellen, wird üblicherweise ein Reformer eingesetzt, dem Brennstoff und Luft zugeführt werden. Der Reformer liefert als Ausgangsprodukt das erwünschte wasserstoffreiche Brennstoffzellenbrenngas, das dann im Brenn stoffzellenstapel unter weiterer Umsetzung mit Luft zu Strom und Wärme verarbeitet wird. Das im Brennstoffzellenstapel abgereicherte Brennstoffzellenbrenngas kann dann noch einem Nachbrenner zugeführt werden, in dem unter weiterem Einsatz von Luft die Restenergie in Wärme umgesetzt wird; diese Wärme kann dann in das System zurückgeführt werden.Fuel cell systems serve to generate electricity and heat from hydrocarbons, for example, diesel or gasoline. To do this for the operation of a fuel cell stack To provide required hydrogen-rich gas is becoming common used a reformer, the fuel and air are supplied. The reformer supplies as starting material the desired hydrogen-rich fuel cell fuel gas, then in the fuel cell stack with further implementation with Air to electricity and heat is processed. The fuel cell fuel gas depleted in the fuel cell stack can then be fed to an afterburner, in the case of further use from air the residual energy into heat is implemented; this heat can then be returned to the system.

Der Reformierungsprozess zum Umsetzten von Brennstoff und Oxidationsmittel zu Reformat kann nach unterschiedlichen Prinzipien erfolgen. Beispielsweise ist die katalytische Reformierung bekannt, bei der ein Teil des Brennstoffs in einer exothermen Reaktion oxidiert wird. Nachteilig an dieser katalytischen Reformierung ist die hohe Wärmeerzeugung, die die Systemkomponenten, insbesondere den Katalysator, irreversibel schädigen kann.Of the Reforming process for the conversion of fuel and oxidant Reformat can be done according to different principles. For example The catalytic reforming is known in which part of the Fuel is oxidized in an exothermic reaction. adversely this catalytic reforming is the high heat generation, the system components, in particular the catalyst, irreversible damage can.

Eine andere Möglichkeit zur Erzeugung eines Reformats aus Kohlenwasserstoffen ist das "Steam-reforming". Dabei werden Kohlenwasserstoffe mit Hilfe von Wasserdampf in einer endothermen Reaktion zu Wasserstoff umgesetzt.A different possibility to produce a reformate from hydrocarbons is the "steam reforming". These are hydrocarbons with the help of water vapor in an endothermic reaction to hydrogen implemented.

Eine Kombination dieser beiden Prinzipien, das heißt der Reformierung auf der Grundlage einer exothermen Reaktion und der Erzeugung von Wasserstoff durch eine endotherme Reaktion, bei der die Energie für die Dampfreformierung aus der Verbrennung der Kohlenwasserstoffe gewonnen wird, wird als autotherme Reformierung bezeichnet.A Combination of these two principles, that is, the reforming on the Basis of an exothermic reaction and the generation of hydrogen through an endothermic reaction, in which the energy for steam reforming obtained from the combustion of hydrocarbons is called called autothermal reforming.

Allgemein lässt sich die Reaktion, bei der Luft und Brennstoff in einem Reformer zu einem wasserstoffreichen Gasgemisch umgesetzt werden, wie folgt formulieren:

Figure 00030001
In general, the reaction in which air and fuel are converted in a reformer to a hydrogen-rich gas mixture can be formulated as follows:
Figure 00030001

Durch unvollkommene Umsetzung der Kohlenwasserstoffe in dieser endothermen Reaktion können sich jedoch, anders als in der Gleichung beschrieben, Nebenprodukte, wie Restkohlenwasserstoffe oder Ruß, bilden. Diese schlagen sich dann zumindest teilweise auf dem Reformer nieder. Dies hat eine Deaktivierung des im Reformer befindlichen Katalysators zur Folge, was soweit gehen kann, dass sich der Katalysator nahezu komplett mit Ruß zusetzt. Der im Reformer auftretende Druckverlust steigt hierdurch an, weshalb der Reformer nach einer gewissen Betriebsdauer regeneriert werden muss. Die Regenerationsphase kann, je nach Betriebsdauer des Brennstoffzellensystems beim Aufheizen, beim Abkühlen oder während des kontinuierlichen Betriebs erfolgen. Während der Regenerationsphase werden die Ablagerungen in dem Reformer bei erhöhter Luftzufuhr und/oder verringerter Brennstoffzufuhr, das heißt einem Lambdawert größer als 1, abgebrannt. Während dieser Regenerationsphase kann der Reformer jedoch kein wasserstoffreiches Brennstoffzellenbrenngas liefern, weshalb das Brennstoffzellensystem konstruktionsbedingt keinen Strom erzeugen kann.By imperfect conversion of hydrocarbons in this endothermic Reaction can however, by-products other than those described in the equation, such as residual hydrocarbons or soot. These are striking then at least partially down on the reformer. This has one Deactivation of the catalyst in the reformer, what can go so far that the catalyst is almost complete added with carbon black. As a result, the pressure loss occurring in the reformer increases, which is why the reformer be regenerated after a certain period of operation got to. The regeneration phase can, depending on the operating life of the fuel cell system when heating up, when cooling down or while continuous operation. During the regeneration phase the deposits in the reformer with increased air supply and / or reduced Fuel supply, that is a lambda value greater than 1, burned down. While However, this reforming phase, the reformer can not be a hydrogen-rich Fuel cell fuel supply, which is why the fuel cell system can not generate electricity due to design.

Es ist bekannt, eine Batterie in dem Brennstoffzellensystem vorzusehen, die während der Regenerationsphase des Reformers die Stromversorgung der an das Brennstoffzellensystem angeschlossenen Verbraucher sicherstellt. Die Verwendung einer Pufferbatterie zum Überbrücken der Regenerationsphase ist jedoch problematisch hinsichtlich des baulichen Aufwandes und des zusätzlichen Gewichts durch die Pufferbatterie.It it is known to provide a battery in the fuel cell system, the while the regeneration phase of the reformer power supply to the fuel cell system ensures connected consumers. The use of a backup battery to bridge the regeneration phase However, it is problematic in terms of structural complexity and of the additional Weight through the backup battery.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems bereitzustellen, wobei ein kontinuierlicher Betrieb des Brennstoffzellensystems, insbesondere die kontinuierliche Energieabgabe ohne eine Pufferbatterie gewährleistet wird.Of the Invention is based on the object, a method for operating to provide a fuel cell system, wherein a continuous operation the fuel cell system, in particular the continuous energy delivery guaranteed without a backup battery becomes.

Diese Aufgabe wird mit dem Merkmal des unabhängigen Anspruchs gelöst.These The object is achieved with the feature of the independent claim.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.advantageous Refinements and developments of the invention will become apparent the dependent Claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass von dem einen Reformer während einer Regenerationsphase erzeugtes Abgas zumindest zeitweise mit von dem anderen Reformer während einer Reformierungsphase erzeugtem Reformat gemischt wird, um Brennstoffzellenbrenngas bereitzustellen. Das Mischen von während einer Regenerationsphase eines Reformers erzeugtem Abgas mit von dem anderen Reformer erzeugtem Reformat erlaubt die Beeinflussung der Luftzahl Lambda des dem Brennstoffzellenstapel zugeführten Brennstoffzellenbrenngases.The inventive method builds on the generic state the technique by the one reformer during a regeneration phase generated exhaust gas at least temporarily with the other reformer while a reforming phase produced reformate is mixed to fuel cell fuel gas provide. Mixing during a regeneration phase a reformer produced exhaust gas produced by the other reformer Reformate allows influencing the air ratio lambda of the fuel cell stack supplied Fuel cell fuel gas.

Nützlicherweise kann vorgesehen sein, dass die Regenerationsphase und die Reformierungsphase sich zeitlich zumindest überschneiden. Die zeitliche Überschneidung der Regenerati onsphase und der Reformierungsphase der beiden Reformer dient der kontinuierlichen Versorgung des Brennstoffzellenstapels mit Brennstoffzellenbrenngas.Usefully can be provided that the regeneration phase and the reforming phase At least overlap in time. The temporal overlap the regeneration phase and the reforming phase of the two reformers serves the continuous supply of the fuel cell stack with fuel cell fuel gas.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass der eine Reformer in eine Reformierungsphase gebracht wird, bevor der andere Reformer in eine Regenerationsphase gebracht wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass immer mindestens ein Reformer ein wasserstoffreiches Reformat liefern kann, das dem Brennstoffzellenstapel zuführbar ist.advantageously, can be provided that brought a reformer in a reforming phase is brought before the other reformer into a regeneration phase becomes. In this way it is ensured that always at least a reformer can deliver a hydrogen-rich reformate that meets the needs of the Fuel cell stack fed is.

Nützlicherweise kann vorgesehen sein, dass zumindest einige Regenerationsphasen ein Aufheizen und Abkühlen des zu regenerierenden Reformers umfassen. Durch Veränderung der zugeführten Brennstoff- und/oder Luftmenge kann die Temperatur des Reformers beeinflusst und zur Steuerung der Regenerationsphase verwendet werden.Usefully can be provided that at least some regeneration phases a heating and cooling of the reformer to be regenerated. By change the fuel and / or air quantity can affect the temperature of the reformer and used to control the regeneration phase.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass in Reformierungsphasen eines Reformers zumindest im Durchschnitt mehr thermische Leistung erzeugt wird als in Regenerationsphasen. Durch die Reduzierung der Brennstoffzufuhr kann die Wärmeentwicklung eines Reformers von zum Beispiel 4 kW bei einem Lambdawert von 0,4 in einer Reformierungsphase auf unter 1 kW bei einem Lambdawert größer als 1 in einer Regenerationsphase gedrosselt werden. Dabei ist zu beachten, dass der Abbrand des abgelagerten Rußes zur thermischen Leistung beiträgt und kurzfristig die Wärmeentwicklung auch auf über 4 kW erhöhen kann.advantageously, can be provided that in reforming phases of a reformer at least on average more thermal power is generated as in regeneration phases. By reducing the fuel supply can the heat development a reformer of, for example, 4 kW with a lambda value of 0.4 in a reforming phase to less than 1 kW at a lambda value greater than 1 be throttled in a regeneration phase. It should be noted, that the burnup of the deposited soot to the thermal power contributes and in the short term the heat development also on over Increase 4 kW can.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass Regenerationsphasen zeitabhängig und/oder in Abhängigkeit von einem oder mehreren vorgegebenen Schwellenwerten vorgesehen werden. Das zyklische beziehungsweise in Abhängigkeit von Schwellenwerten stattfindende Einleiten von Regenerationsphasen ermöglicht eine gleichmäßige Versorgung des Brennstoffzellenstapels mit Brennstoffzellenbrenngas und somit die gleichmäßige Stromversorgung von an das Brennstoffzellensystem angeschlossenen Verbrauchern. Als Schwellenwerte können beispielsweise die Temperatur eines Reformers beziehungsweise der an einem Reformer abfallende Druck verwendet werden.Farther it can be provided that regeneration phases are time-dependent and / or dependent on provided by one or more predetermined thresholds become. The cyclic or depending on thresholds initiating regeneration phases allows a uniform supply the fuel cell stack with fuel cell fuel gas and thus the uniform power supply of consumers connected to the fuel cell system. As thresholds can For example, the temperature of a reformer or the be used at a reformer sloping pressure.

Nützlicherweise kann vorgesehen sein, dass während einer Regenerationsphase Abgas erzeugt wird, welches einen Lambdawert aufweist, der größer als 1 ist. Während einer Regenerationsphase werden die in einem Reformer vorhandenen Ablagerungen, insbesondere Russpartikel, zumindest teilweise abgebrannt, wozu insbesondere Sauerstoff notwendig ist.Usefully can be provided during that a regeneration phase exhaust gas is generated, which is a lambda value that is larger than 1 is. While A regeneration phase will be those in a reformer Deposits, in particular soot particles, at least partially burned off, for which in particular oxygen is necessary.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass während einer Reformierungsphase Reformat erzeugt wird, welches einen Lambdawert aufweist, der kleiner als 1 und insbesondere kleiner als 0,5 ist. Durch den geringen Lambdawert ist es möglich, von dem anderen Reformer erzeugtes Abgas mit einem Lambdawert größer als 1 dem Reformat beizumischen, um ein Brennstoffzellenbrenngas mit einem Lambdawert kleiner als 1 zu erzeugen, das als Brennstoffzellenbrenngas für einen Brennstoffzellenstapel dienen kann.advantageously, can be provided during that a reforming phase reformate is generated, which has a lambda value which is smaller than 1 and in particular smaller than 0.5. By the low lambda value makes it possible Exhaust gas produced by the other reformer having a lambda value greater than 1 to mix the reformate to a fuel cell fuel with to generate a lambda value less than 1, which is called fuel cell fuel gas for one Fuel cell stack can serve.

Nützlicherweise kann vorgesehen sein, dass die Mischung aus Abgas und Reformat zu einer Reaktion gebracht wird, die die Brennbarkeit der Mischung reduziert. Unter ungünstigen Betriebsbedingungen kann die Mischung aus Abgas und Reformat brennbar sein und sich in der Zuführung zu dem Brennstoffzellenstapel entzünden. Im ungünstigsten Falle könnte dadurch der Brennstoffzellenstapel selbst beschädigt werden.Usefully may be provided that the mixture of exhaust gas and reformate too a reaction is brought to the flammability of the mixture reduced. Under unfavorable Operating conditions, the mixture of exhaust gas and reformate flammable and be in the feeder ignite to the fuel cell stack. In the worst case could This will damage the fuel cell stack itself.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass jedem der Reformer Brennstoff, insbesondere flüssiger Brennstoff wie Diesel oder Benzin, und Oxidationsmittel, insbesondere Luft, zugeführt wird. Aus dem zugeführten Brennstoff wird zusammen mit der zugeführten Luft wasserstoffreiches Reformat erzeugt oder der Reformer wird in einer Regenerationsphase betrieben, wobei Abgas erzeugt wird.Farther can be provided that fuel each of the reformer, in particular liquid fuel like diesel or gasoline, and oxidizing agents, especially air, supplied becomes. From the supplied Fuel becomes hydrogen-rich along with the supplied air Reformat generated or the reformer is operated in a regeneration phase, wherein exhaust gas is generated.

Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Brennstoffzellensystem dadurch auf, dass das Brennstoffzellensystem dazu vorgesehen ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.The Invention builds on the generic fuel cell system in that the fuel cell system is intended to to carry out a method according to any one of the preceding claims.

Vorteilhafterweise kann das Brennstoffzellensystem dadurch weiterentwickelt werden, dass es einen Katalysator umfasst, der dazu vorgesehen ist, die Mischung aus Abgas und Reformat zu einer Reaktion zu bringen, die die Brennbarkeit der Mischung reduziert.advantageously, can the fuel cell system be further developed thereby, that it comprises a catalyst which is intended to be the Mixture of exhaust gas and reformate to bring to a reaction reduces the flammability of the mixture.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand besonders bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.The Invention will now be described with reference to the accompanying drawings particularly preferred embodiments exemplified.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems und 1 a schematic representation of a first embodiment of a fuel cell system according to the invention and

2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems. 2 a schematic representation of a second embodiment of a fuel cell system according to the invention.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.at the following description of the drawings denote the same Reference signs the same or similar components.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems 22. Das Brennstoffzellensystem 22 weist einen Reformer 10 auf, der mittels einer Brennstoffpumpe 32 und einem Gebläse 34 mit Brennstoff beziehungsweise Luft versorgt wird. In dem Reformer 10 wird wasserstoffhaltiges Reformat 12 erzeugt, das über eine Brennstoffzellengaszuführung 28 einem Brennstoffzellenstapel 14 zugeführt wird. Im Betrieb befindet sich der Reformer 10 entweder in einer Reformierungsphase oder in einer Regenerationsphase, weshalb das von ihm erzeugte Gas 12 entweder ein wasserstoffhaltiges Reformat oder ein Abgas mit einem Lambdawert größer als 1 ist. Um eine kontinuierliche Versorgung des Brennstoffzellenstapels 14 mit vorzugsweise wasserstoffreichem Reformat zu ermöglichen, wird eine von dem Reformer 10 verschiedene Quelle für wasserstoffreiches Reformat benötigt, wenn sich der Reformer 10 in einer Regenerationsphase befindet. Zu diesem Zweck ist parallel zu dem Reformer 10 ein anderer Reformer 16 angeordnet, der ebenfalls über eine Brennstoffpumpe 18 und ein Luftgebläse 20 mit Brennstoff beziehungsweise Luft versorgt wird. Der andere Reformer 16 erzeugt ebenfalls ein Gas 48, wobei das Gas 48 in einer Reformierungsphase wasserstoffhaltiges Reformat und in einer Regenerationsphase Abgas mit einem Lambdawert größer 1 ist. Das von dem anderen Reformer 16 erzeugte Gas 48 wird zumindest zeitweise mit dem von dem Reformer 10 erzeugten Gas 12 an einem Mischpunkt 24 gemischt und als Brennstoffzellenbrenngas 46 über die Brennstoffzellengaszuführung 28 dem Brennstoffzellenstapel 14 zugeführt. Dem Brennstoffzellenstapel 14 wird weiterhin durch ein Kathodenluftgebläse 36 Kathodenluft zugeführt. Den Brennstoffzellenstapel 14 verlässt abgereichertes Reformat 38, das unter Einsatz von Nachbrennerluft, die neben dem abgereicherten Reformat 38 durch ein Gebläse 40 in einen Nachbrenner 42 eingebracht wird, oxidiert wird. Den Nachbrenner 42 verlässt Abgas 44, das geringe Anteile an CO und NO enthält und somit arm an unerwünschten Emissionen ist. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a fuel cell system according to the invention 22 , The fuel cell system 22 has a reformer 10 on, by means of a fuel pump 32 and a blower 34 is supplied with fuel or air. In the reformer 10 becomes hydrogenated reformate 12 generated via a fuel cell gas supply 28 a fuel cell stack 14 is supplied. In operation is the reformer 10 either in a reforming phase or in a regeneration phase, which is why the gas generated by it 12 either a hydrogenated reformate or an exhaust gas with a lambda value greater than 1. To provide a continuous supply of the fuel cell stack 14 to allow with preferably hydrogen-rich reformate, one of the reformer 10 different source of hydrogen-rich reformate needed when the reformer 10 is in a regeneration phase. To this end is parallel to the reformer 10 another reformer 16 arranged, which also has a fuel pump 18 and an air blower 20 is supplied with fuel or air. The other reformer 16 also produces a gas 48 , where the gas 48 in a reforming phase hydrogen-containing reformate and in a regeneration phase exhaust gas with a lambda value greater than 1. That of the other reformer 16 generated gas 48 will be at least temporarily with that of the reformer 10 generated gas 12 at a mixing point 24 mixed and as a fuel cell fuel gas 46 via the fuel cell gas supply 28 the fuel cell stack 14 fed. The fuel cell stack 14 will continue through a cathode air blower 36 Supplied cathode air. The fuel cell stack 14 leaves depleted reformat 38 using post-blast air, in addition to the depleted reformate 38 through a fan 40 in an afterburner 42 is introduced, is oxidized. The afterburner 42 leaves exhaust 44 , which contains low levels of CO and NO and thus low in unwanted emissions.

Während des Betriebs des Brennstoffzellensystems 22 ist zumindest einer der Reformer 10, 16 in einer Reformierungsphase und erzeugt wasserstoffreiches Reformat, das als Bestandteil des Brennstoffzellenbrenngases 46 dem Brennstoffzellenstapel 14 zugeführt wird. Beide Reformer 10, 16 stehen vorzugsweise in thermischer Verbindung miteinander, so dass der eine den anderen aufheizen kann, wenn der andere ausgeschaltet ist und nicht betrieben wird. Dies ist insbesondere sinnvoll, wenn die Regenerationsphasen deutlich kürzer als die Reformierungsphasen sind. Ist eine Reformie rungsphase des arbeitenden Reformers 10; 16 beendet, so kann der andere Reformer 16; 10 schneller wasserstoffreiches Reformat erzeugen, da er sich beim Start bereits auf Betriebstemperatur befindet. Durch die Parallelschaltung der beiden Brenner der Reformer 10, 16 kann man die Leistung für den Start und das Aufheizen des Systems deutlich erhöhen, was zu einer verkürzten Startzeit führt.During operation of the fuel cell system 22 is at least one of the reformers 10 . 16 in a reforming phase and produces hydrogen-rich reformate as part of the fuel cell combustion gas 46 the fuel cell stack 14 is supplied. Both reformers 10 . 16 are preferably in thermal communication with each other so that one can heat the other when the other is turned off and not operated. This is particularly useful if the regeneration phases are significantly shorter than the reforming phases. Is a reforming phase of the working reformer 10 ; 16 finished, so can the other reformer 16 ; 10 produce faster hydrogen-rich reformate, since it is already at operating temperature at startup. By the parallel connection of the two burners of the reformer 10 . 16 you can increase the power for the start and the heating of the system significantly, which leads to a shortened start time.

Für den stationären Betrieb des Brennstoffzellensystems 22 kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein Reformer 10; 16 in einer Reformierungsphase mit einem Lambdawert von 0,4 und einer thermischen Leistung von 4 kW betrieben wird. Dieser Reformer 10; 16 erzeugt das wasserstoffreiche Gas 12; 48, das der Brennstoffzellenstapel 14 zur Stromerzeugung braucht. Parallel dazu wird der andere Reformer 16; 10, falls erforderlich, mit einer vorzugsweise geringen thermischen Leistung, die deutlich unter der thermischen Leistung des Reformers 10; 16 liegt, regeneriert. Dies geschieht in der Regel bei einem Lambdawert größer als 1. Die Regeneration kann unter Aufheizen und Abkühlen des Reformers erfolgen. Das wasserstoffreiche Gas 12; 48 des Reformers 10; 16 und das Gas des anderen Reformers 16; 10 mischen sich an dem Mischpunkt 24 zu einem Gasgemisch mit einem Lambdawert kleiner als 1. Das Gasgemisch kann dementsprechend das Brennstoffzellenbrenngas 46 für den Brennstoffzellenstapel 14 darstellen. Wenn sich andeutet, dass der wasserstoffreiches Gas 12; 48 erzeugende Reformer 10; 16 regeneriert werden muss, wird der Abgas erzeugende andere Reformer 16; 10 in die Reformierungsphase geschaltet. Die Umschaltung kann zeitgesteuert oder durch das Erreichen eines oder mehrerer Grenzwerte, wie Temperatur oder Druck abfall an dem Reformer 10; 16 ausgelöst werden. Auf diese Weise kann Sichergestellt werden, dass der Brennstoffzellenstapel 14 auch während der Regenerationsphasen der Reformer 10, 16 mit ausreichend wasserstoffreichem Gas 12, 48 versorgt wird und die Benutzung nicht beeinträchtigt wird.For stationary operation of the fuel cell system 22 For example, it may be provided that a reformer 10 ; 16 is operated in a reforming phase with a lambda value of 0.4 and a thermal power of 4 kW. This reformer 10 ; 16 generates the hydrogen-rich gas 12 ; 48 that the fuel cell stack 14 to generate electricity. In parallel, the other reformer 16 ; 10 if necessary, with a preferably low thermal power, well below the thermal performance of the reformer 10 ; 16 lies, regenerates. This is usually done with a lambda value greater than 1. The regeneration can be done while heating and cooling of the reformer. The hydrogen-rich gas 12 ; 48 the reformer 10 ; 16 and the gas of the other reformer 16 ; 10 mix at the mixing point 24 to a gas mixture with a lambda value less than 1. The gas mixture can accordingly the fuel cell fuel gas 46 for the fuel cell stack 14 represent. If suggests that the hydrogen-rich gas 12 ; 48 producing reformers 10 ; 16 must be regenerated, the exhaust-producing another reformer 16 ; 10 switched to the reforming phase. The switching may be timed or by reaching one or more limit values, such as temperature or pressure drop across the reformer 10 ; 16 to be triggered. In this way, it can be ensured that the fuel cell stack 14 also during the regeneration phases of the reformers 10 . 16 with enough hydrogen-rich gas 12 . 48 is supplied and the use is not affected.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems. Neben den anhand von 1 bereits erläuterten Komponenten ist in 2 weiterhin ein Katalysator 26 in der Brennstoffzellengaszuführung 28 angeordnet. Das von den beiden Reformern 10, 16 erzeugte Gasgemisch kann unter ungünstigen Betriebsbedingungen, zum Beispiel wenn der regenerierende Reformer mit einem Lambdawert viel größer als 1 betrieben wird, brennbar sein und sich vor dem Brennstoffzellenstapel 14 entzünden. Eine solche unkontrollierte Verbrennung könnte den Brennstoffzellenstapel 14 beschädigen und ist zu vermeiden. Zu diesem Zweck wird das Gasgemisch in dem Katalysator 26 zu einer Reaktion (Oxidation) gezwungen, die seine Brennbarkeit senkt. Das entstehende Gasgemisch wird als Brennstoffzellenbrenngas 46 anschließend dem Brennstoffzellenstapel 14 zugeführt. 2 shows a schematic representation of a second embodiment of a fuel cell system according to the invention. In addition to the basis of 1 already explained components is in 2 still a catalyst 26 in the fuel cell gas supply 28 arranged. That of the two reformers 10 . 16 produced gas mixture can under unfavorable operating conditions, for example, when the regenerating reformer is operated with a lambda value much greater than 1, be combustible and in front of the fuel cell stack 14 ignite. Such uncontrolled combustion could damage the fuel cell stack 14 damage and should be avoided. For this purpose, the gas mixture in the catalyst 26 forced to a reaction (oxidation), which lowers its flammability. The resulting gas mixture is called Brenn fuel cells firewood 46 then the fuel cell stack 14 fed.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The in the above description, in the drawings and in the claims disclosed features of the invention can both individually and also in any combination for the realization of the invention be essential.

1010
Reformerreformer
1212
Gasgas
1414
Brennstoffzellenstapelfuel cell stack
1616
Reformerreformer
1818
Brennstoffpumpefuel pump
2020
Luftgebläseair blower
2222
BrennstoffzellensystemThe fuel cell system
2424
Mischpunktmixing point
2626
Katalysatorcatalyst
2828
BrennstoffzellengaszuführungFuel cell gas supply
3232
Brennstoffpumpefuel pump
3434
Luftgebläseair blower
3636
KathodenluftgebläseCathode air blower
3838
Reformatreformate
4040
Gebläsefan
4242
Nachbrennerafterburner
4444
Abgasexhaust
4646
BrennstoffzellenbrenngasFuel cell fuel gas
4848
Gasgas

Claims (12)

Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (22), insbesondere eines SOFC-Brennstoffzellensystems, das zur Erzeugung von Brennstoffzellenbrenngas (46) zwei Reformer (10, 16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass von dem einen Reformer (10; 16) während einer Regenerationsphase erzeugtes Abgas zumindest zeitweise mit von dem anderen Reformer (16; 10) während einer Reformierungsphase erzeugtem Reformat gemischt wird, um Brennstoffzellenbrenngas (46) bereitzustellen.Method for operating a fuel cell system ( 22 ), in particular an SOFC fuel cell system used for the production of fuel cell fuel gas ( 46 ) two reformers ( 10 . 16 ), characterized in that of the one reformer ( 10 ; 16 ) generated during a regeneration phase at least temporarily with the other reformer ( 16 ; 10 ) is mixed during a reforming phase produced reformate to fuel cell fuel gas ( 46 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerationsphase und die Reformierungsphase sich zeitlich zumindest überschneiden.Method according to claim 1, characterized in that that the regeneration phase and the reforming phase are temporally at least overlap. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Reformer (10; 16) in eine Reformierungsphase gebracht wird bevor der andere Reformer (16; 10) in eine Regenerationsphase gebracht wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the one reformer ( 10 ; 16 ) is put into a reforming phase before the other reformer ( 16 ; 10 ) is brought into a regeneration phase. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige Regenerations- Phasen ein Aufheizen und Abkühlen des zu regenerierenden Reformers (10; 16) umfassen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least some regeneration phases, a heating and cooling of the reformer to be regenerated ( 10 ; 16 ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Reformierungsphasen eines Reformers (10; 16) zumindest im Durchschnitt mehr thermische Leistung erzeugt wird als in Regenerationsphasen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in reforming phases of a reformer ( 10 ; 16 ) At least on average more thermal power is generated than in regeneration phases. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Regenerationsphasen zeitabhängig und/oder in Abhängigkeit von einem oder mehreren vorgegebenen Schwellenwerten vorgesehen werden.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that regeneration phases are time-dependent and / or dependent provided by one or more predetermined thresholds become. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Regenerationsphase Abgas erzeugt wird, welches einen Lambdawert aufweist, der größer als 1 ist.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that during a Regeneration phase exhaust gas is generated, which is a lambda value that is larger than 1 is. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Reformierungsphase Reformat erzeugt wird, welches einen Lambdawert aufweist, der kleiner als 1 und insbesondere kleiner als 0,5 ist.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that during a Reforming phase reformate is generated, which is a lambda value which is smaller than 1 and in particular smaller than 0.5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung aus Abgas und Reformat zu einer Reaktion gebracht wird, die die Brennbarkeit der Mischung (46) reduziert.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the mixture of exhaust gas and reformate is brought to a reaction which the combustibility of the mixture ( 46 ) reduced. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der Reformer (10, 16) Brennstoff, insbesondere flüssiger Brennstoff wie Diesel oder Benzin, und Oxidationsmittel, insbesondere Luft, zugeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that each of the reformers ( 10 . 16 ) Fuel, in particular liquid fuel such as diesel or gasoline, and oxidizing agent, in particular air, is supplied. Brennstoffzellensystem (22), das dazu vorgesehen ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.Fuel cell system ( 22 ), which is intended to carry out a method according to one of the preceding claims. Brennstoffzellensystem (22) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Katalysator (28) umfasst, der dazu vorgesehen ist, die Mischung aus Abgas und Reformat zu einer Reaktion zu bringen, die die Brennbarkeit der Mischung (46) reduziert.Fuel cell system ( 22 ) according to claim 11, characterized in that it contains a catalyst ( 28 ), which is intended to bring the mixture of exhaust gas and reformate to a reaction, the combustibility of the mixture ( 46 ) reduced.
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