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DE10212081A1 - Device for feeding educts into a reaction space - Google Patents

Device for feeding educts into a reaction space

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Publication number
DE10212081A1
DE10212081A1 DE10212081A DE10212081A DE10212081A1 DE 10212081 A1 DE10212081 A1 DE 10212081A1 DE 10212081 A DE10212081 A DE 10212081A DE 10212081 A DE10212081 A DE 10212081A DE 10212081 A1 DE10212081 A1 DE 10212081A1
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DE
Germany
Prior art keywords
flow
line length
liquid
gas stream
educts
Prior art date
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Ceased
Application number
DE10212081A
Other languages
German (de)
Inventor
Stefan Joos
Norbert Wiesheu
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.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Priority to DE10212081A priority Critical patent/DE10212081A1/en
Priority to PCT/DE2003/000778 priority patent/WO2003078046A1/en
Publication of DE10212081A1 publication Critical patent/DE10212081A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Abstract

Eine Vorrichtung dient zur Zufuhr von Edukten in einen Reaktionsraum, wobei zumindest eines der Edukte ein heißer Gasstrom und wenigstens ein anderes der Edukte eine darin zu verdampfende Flüssigkeit ist. Die Vorrichtung weist wenigstens eine Einrichtung zum Einbringen der Flüssigkeit in den heißen Gasstrom auf. DOLLAR A Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung des weiteren die folgenden Merkmale auf: DOLLAR A - eine sich an die wenigstens eine Einrichtung zum Einbringen der Flüssigkeit in den heißen Gasstrom anschließende, von dem Gemisch der Edukte durchströmte Leitungslänge zum Erzeugen einer turbulenten Strömung; DOLLAR A - eine sich daran anschließende Leitungslänge zum Ausrichten der Strömung. DOLLAR A Die bevorzugte Verwendung einer derartigen Vorrichtung kann beispielsweise in der Dosierung und Verdampfung von flüssigen kohlenwasserstoffhaltigen Verbindungen für einen autothermen Reformer gesehen werden, welcher wasserstoffreiches Gas z. B. für eine Brennstoffzellen-APU bereitstellt.A device is used for supplying educts into a reaction space, wherein at least one of the educts is a hot gas stream and at least one other of the educts is a liquid to be evaporated therein. The device has at least one device for introducing the liquid into the hot gas stream. DOLLAR A According to the invention, the device further has the following features: DOLLAR A - a subsequent to the at least one means for introducing the liquid into the hot gas stream, perfused by the mixture of educts line length for generating a turbulent flow; DOLLAR A - an adjoining line length to align the flow. DOLLAR A The preferred use of such a device can be seen for example in the metering and evaporation of liquid hydrocarbon-containing compounds for an autothermal reformer, which hydrogen-rich gas z. B. for a fuel cell APU.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zufuhr von Edukten in einen Reaktionsraum, wobei zumindest eines der Edukte ein heißer Gasstrom und wenigstens ein anderes der Edukte eine darin zu verdampfende Flüssigkeit ist, mit wenigstens einer Einrichtung zum Einbringen der Flüssigkeit in den heißen Gasstrom. The invention relates to a device for supplying educts in a reaction space, wherein at least one of the educts hot gas stream and at least one other of the educts one liquid to be evaporated therein is at least one Device for introducing the liquid into the hot gas stream.

Aus der US 6,126,908 ist eine Vorrichtung zur Umwandlung eines kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoffs oder eines Alkohols in wasserstoffreiches Gas und Kohlendioxid bekannt. Dazu wird Luft oder ein anderes sauerstoffhaltiges Gas über einen Wärmetauscher entlang einer Reaktionszone, in welcher eine exotherme Reaktion stattfindet, geleitet. Kurz vor dem Erreichen einer vor der Reaktionszone angeordneten Mischzone erfolgt die Zugabe des Brennstoffs oder des Alkohols in den so erzeugten heißen Luftstrom. Das Gemisch aus flüssigem Brennstoff und heißer Luft gelangt dann in die vergleichsweise große, leere Mischzone, ehe es in den Bereich der Reaktionszone strömt, in welcher ein katalytisch aktives Material angeordnet ist. From US 6,126,908 is a device for converting a hydrocarbonaceous fuel or an alcohol in hydrogen-rich gas and carbon dioxide known. This is air or another oxygen-containing gas over one Heat exchanger along a reaction zone in which an exothermic Reaction takes place, directed. Just before reaching a Before the reaction zone arranged mixing zone, the addition takes place fuel or alcohol in the thus produced hot Airflow. The mixture of liquid fuel and hot air then passes into the comparatively large, empty mixing zone, before it flows into the region of the reaction zone, in which a catalytically active material is arranged.

Der durch die oben genannte US-Schrift beschriebene Aufbau weist den Nachteil auf, dass die Vermischung des heißen Luftstroms mit dem flüssigen Treibstoff unkontrolliert und nicht reproduzierbar in der Mischzone erfolgt, wodurch die Anströmung des Katalysators mit dem Gemisch inhomogen ist. Zusätzlich zu dieser inhomogenen Anströmung des Katalysators können gegebenenfalls noch Tröpfchen des flüssigen Treibstoffs in dem Gemisch enthalten sein, welche die Umsetzung des Gemischs an dem Katalysator behindern und/oder diesen Katalysator durch eine Belegung mit Flüssigkeit in seiner Aktivität hemmen. Um dennoch eine befriedigende Funktionsweise der katalytischen Umsetzung zu erreichen, muß die Mischzone vergleichsweise groß gewählt werden. Ebenso muß die Reaktionszone mit dem katalytisch aktiven Material ausreichend groß gewählt werden, so dass das Gemisch beim Verlassen der Reaktionszone in ausreichendem Maße umgesetzt ist. Durch die große Reaktionszone ergibt sich neben dem Nachteil des hohen Bedarfs an Bauraum außerdem der Nachteil, dass vergleichsweise hohe Mengen an Katalysator benötigt werden. Da das eingesetzte Material für den Katalysator im allgemeinen Edelmetalle aufweist, werden durch den oben beschriebenen Aufbau also entsprechend hohe Kosten anfallen. The structure described by the above-mentioned U.S. Patent has the disadvantage that the mixing of the hot Air flow with the liquid fuel uncontrolled and not reproducible in the mixing zone, whereby the flow of the catalyst is inhomogeneous with the mixture. In addition to this inhomogeneous flow of the catalyst can optionally still droplets of the liquid propellant in the Mixture containing the reaction of the mixture to the Catalyst hinder and / or this catalyst by a Inhibit occupancy with fluid in its activity. Nevertheless a satisfactory mode of operation of the catalytic conversion To achieve the mixing zone must be comparatively large become. Likewise, the reaction zone with the catalytic active material be chosen sufficiently large, so that the Mixture when leaving the reaction zone sufficiently implemented. Due to the large reaction zone results next the disadvantage of the high demand for space also the Disadvantage that requires comparatively high amounts of catalyst become. Since the material used for the catalyst in General precious metals are by the above described structure thus incurred correspondingly high costs.

Eine Alternative hierzu ist durch die DE 199 29 945 C1 beschrieben. Das dort angegebene Reaktantzufuhrsystem zur Zufuhr von Einsatzstoffen zur chemischen Umsetzung in einen Reaktionsraum beinhaltet Düsenmittel zur Zufuhr der Einsatzstoffe in den Reaktionsraum. Diese Düsenmittel sind als eine am Eintritt in den Reaktionsraum angeordnete Mischdüse ausgebildet, welche Einlasskanäle für wenigstens zwei der Einsatzstoffe aufweist. Die über die Einlasskanäle getrennt zugeführten Einsatzstoffe werden in der Mischdüse vermischt und treten dann als "fertiges" Gemisch in den Reaktionsraum ein. Die konkrete Ausgestaltung dieser Mischdüsen sieht eine in der Art einer Venturi-Düse ausgebildete Querschnittsverengung in einem Gasstrom vor, wobei in den Bereich dieser Querschnittsverengung die oben bereits genannten Einlasskanäle münden, so dass mit Hilfe des sich ausbildenden Unterdrucks eine Zerstäubung von flüssigen Einsatzstoffen in einem gasförmigen Einsatzstoff, der durch die Venturi-Düse strömt, stattfinden kann. An alternative to this is by DE 199 29 945 C1 described. The indicated reactant delivery system for delivery of feedstocks for chemical conversion into one Reaction space includes nozzle means for supplying the starting materials in the Reaction chamber. These nozzle means are considered to be one at the entrance into formed the reaction chamber arranged mixing nozzle, which Inlet channels for at least two of the starting materials. The separately supplied via the inlet channels feedstocks are mixed in the mixing nozzle and then appear as "finished" mixture in the reaction space. The concrete one Design of these mixing nozzles sees one in the manner of a Venturi nozzle trained cross-sectional constriction in a gas stream before, wherein in the area of this cross-sectional constriction the above already mentioned inlet channels open, so that with the help of forming negative pressure an atomization of liquid Feedstocks in a gaseous feedstock, which are caused by the Venturi nozzle flows, can take place.

Durch diesen Aufbau lässt sich die Vermischung der Einsatzstoffe und die Zerstäubung von flüssig eingebrachten Einsatzstoffen optimieren, so dass die Bereitstellung der Einsatzstoffe für den Reaktionsraum verbessert wird. Je nach Druckverhältnissen im Bereich der Mischdüse kann dabei eine feine Zerstäubung realisiert werden, so dass sowohl die Verteilung der Flüssigkeit als auch das Verdampfen der Flüssigkeit verbessert werden kann. Through this structure, the mixing of the Starting materials and the atomization of liquid introduced feedstocks optimize, so that the supply of starting materials for the reaction space is improved. Depending on the pressure conditions In the area of the mixing nozzle, a fine atomization can take place be realized, so that both the distribution of the liquid as well as the evaporation of the liquid can be improved.

Bei einem derartigen Aufbau erkauft man sich die gute Funktionsweise jedoch durch den Nachteil eines relativ hohen Energieeinsatzes, da für eine gute Zerstäubung vergleichsweise hohe Drücke vonnöten sind. With such a structure you buy the good Functioning, however, by the disadvantage of a relatively high Energy input, because for a good atomization comparatively high Pressures are needed.

Ausgehend von diesen Problemen ist es die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Zufuhr von Edukten in einen Reaktionsraum zu schaffen, wobei zumindest eines der Edukte ein heißer Gasstrom und wenigstens ein anderes der Edukte eine darin zu verdampfende Flüssigkeit ist, wobei die Vorrichtung bei minimalem Einsatz an Energie eine sehr gute Verdampfung und Verteilung der Flüssigkeit in dem heißen Gasstrom sicherstellen soll, und wobei die Vorrichtung eine für die Funktionsweise des Reaktionsraums optimierte Einströmung der Edukte in denselben ermöglichen soll. Based on these problems, it is the task of here present invention, an apparatus for supplying educts in to provide a reaction space, wherein at least one of Edukte a hot gas stream and at least another of the Educts is a liquid to be evaporated therein, wherein the A very good device with minimal use of energy Evaporation and distribution of the liquid in the hot gas stream and the device is intended for the Functioning of the reaction chamber optimized inflow of the To allow reactants in the same.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gelöst, welche eine sich an die wenigstens eine Einrichtung zum Einbringen der Flüssigkeit in den heißen Gasstrom anschließende, von dem Gemisch der Edukte durchströmte Leitungslänge zum Erzeugen einer turbulenten Strömung und eine sich daran anschließende Leitungslänge zum Ausrichten der Strömung aufweist. According to the invention this object is achieved by a device solved, which is a to the at least one device for Introducing the liquid into the hot gas stream subsequent, flowed through by the mixture of educts line length to Generating a turbulent flow and a to it has subsequent line length for aligning the flow.

Durch die erfindungsgemäße Leitungslänge zum Erzeugen einer turbulenten Strömung nach der Einrichtung zum Einbringung der Flüssigkeit in den heißen Gasstrom wird einerseits eine sehr gute Mischung der eingebrachten Edukte erreicht, andererseits wird durch die turbulente Strömung ein sehr effizienter Wärmeübergang von dem heißen Gasstrom auf die Flüssigkeit erreicht, so dass diese in idealer Weise verdampft und gegebenenfalls auch überhitzt werden kann. Dabei wird durch die Leitungslänge selbst eine ausreichende Verweilzeit des Gemischs im Bereich der turbulenten Strömung ermöglicht. By the inventive line length for generating a turbulent flow after the device for introduction of the Liquid in the hot gas stream is on the one hand a very good mixture of incorporated educts, on the other hand is a very efficient due to the turbulent flow Heat transfer from the hot gas stream to the liquid, so that it evaporates in an ideal way and optionally can also be overheated. It is characterized by the line length even a sufficient residence time of the mixture in the range the turbulent flow allows.

An diesen Bereich mit der turbulenten Strömung schließt sich dann gemäß der Erfindung eine weitere Leitungslänge an, welche zum Ausrichten der Strömung dient. Mit dieser Leitungslänge wird die Strömung homogenisiert und durch die vorgegebene Form der Leitung gezielt ausgerichtet, so dass das Gemisch der Edukte ideal in den Bereich des Reaktionsraums einströmen kann. Als sehr vorteilhafter Nebeneffekt ergibt sich daraus die Möglichkeit, den Reaktionsraum vergleichsweise klein, was hier gleichbedeutend mit einer kurzen zu durchströmenden Länge des Reaktionsraumes ist, auszuführen, da durch die Ausrichtung der Strömung eine optimale Anströmung und damit eine schnellstmöglicher Umsatz der Edukte innerhalb einer sehr kleinen Verweilzeit gewährleistet ist. Neben den offensichtlichen Vorteilen hinsichtlich der Einsparung an Bauraum und an Katalysatormaterial ergibt sich außerdem ein energetischer Vorteil, da die Durchströmung von Katalysatoren immer Druckverluste erzeugt, welche mit einer Verkürzung der Länge des zu durchströmenden Katalysators ebenfalls sinken. At this area with the turbulent flow closes then according to the invention, a further line length, which serves to align the flow. With this cable length the flow is homogenized and through the given shape the line targeted, so that the mixture of Educts can ideally flow into the region of the reaction space. As very advantageous side effect results from the Possibility, the reaction space comparatively small, what here synonymous with a short to be flown through the length of Reaction space is to perform, because by the orientation of the Flow an optimal flow and thus the fastest possible Sales of starting materials within a very short residence time is guaranteed. Besides the obvious advantages with regard to saving space and catalyst material There is also an energetic advantage because the Throughflow of catalysts always generates pressure losses, which with a shortening of the length of the catalyst to be flowed through also sink.

Gemäß einer sehr günstigen Weiterbildung der Vorrichtung zur Zufuhr der Edukte in den Reaktionsraum ist die Leitungslänge zum Erzeugen der turbulenten Strömung dabei so ausgebildet, dass sie häufige Veränderungen der Strömungsrichtung der in ihr strömenden Edukte erzwingt. According to a very favorable development of the device for Feed of the starting materials into the reaction space is the length of the line to generate the turbulent flow thereby formed that they have frequent changes in the direction of flow in it forces flowing educts.

Durch diese besonders günstige Ausgestaltung kann in vorteilhafter Weise eine vergleichsweise hohe Turbulenz erreicht werden, ohne dass ein großer Strömungsdruckverlust in den Edukten erzeugt wird. This particularly favorable embodiment can in advantageously achieves a comparatively high turbulence be without a large flow pressure loss in the educts is produced.

Gemäß einer sehr günstigen Weiterbildung dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Leitungslänge zum Erzeugung der turbulenten Strömung als Rohrwendel ausgebildet. According to a very favorable development of this embodiment the invention is the line length for generating the turbulent flow formed as a coiled tubing.

Diese Verwendung einer Rohrwendel gestattet eine andauernd stattfindende Veränderung der Strömungsrichtung der in ihr strömenden Edukte, wodurch eine ausreichend turbulente Strömung zum Erzielen der oben bereits beschriebenen Effekte und Vorteile erzeugt wird. Die Rohrwendel weist darüber hinaus einen relativ kleinen Druckverlust auf und lässt sich auch bei relativ großer Leitungslänge in einem vergleichsweise geringen Bauraum unterbringen, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung, wenn sie gemäß der hier beschriebenen Weiterbildung mit der Rohrwendel ausgeführt wird, hinsichtlich der Druckverluste und hinsichtlich des Bauraums optimiert werden kann. This use of a coiled tubing allows a continuous occurring change in the direction of flow in her flowing educts, creating a sufficiently turbulent flow to achieve the effects already described above and Benefits generated. The coiled tubing also has a Relatively small pressure loss can be and even at relative long cable length in a comparatively small space accommodate, so that the device according to the invention, when They according to the training described here with the Pipe helix is executed, in terms of pressure losses and can be optimized in terms of space.

Um die bestmögliche Anströmung des Reaktionsraums mit den Edukten zu gewährleisten ist gemäß einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Hauptachse der Leitungslänge zum Ausrichten der Strömung wenigstens annähernd parallel zu der Richtung der hauptsächlichen Durchströmung des Reaktionsraums ausgebildet. To the best possible flow of the reaction space with the To ensure educts is according to a very advantageous Embodiment of the invention, the main axis of the cable length to Aligning the flow at least approximately parallel to the Direction of the main flow through the reaction space educated.

Damit kann eine gleichmäßige Anströmung des Reaktionsraums erreicht werden, so dass dieser einerseits sehr effektiv genutzt und andererseits hinsichtlich seines Bauraums minimiert werden kann. Die sich aus einer derartigen Optimierung des Bauraums des Reaktionsraums grundsätzlich ergebenden Vorteile sind bereits oben erwähnt. Durch die hier dargestellten Maßnahmen zur Weiterbildung der Erfindung werden diese Vorteile, welche einerseits im minimierten Bauraum der gesamten Vorrichtung und andererseits im minimierten Bauraum des Reaktionsraums zu sehen sind noch intensiver genutzt. Der Einsatz an katalytisch aktivem Material kann ebenso wie der Bauraum und die Druckverluste noch weiter verringert werden. This allows a uniform flow of the reaction space be achieved so that this one hand, used very effectively and on the other hand be minimized in terms of its space can. The result of such an optimization of the installation space the reaction space basically resulting advantages already mentioned above. By the measures shown here for Development of the invention will these advantages, which on the one hand in the minimized space of the entire device and on the other hand to see in the minimized space of the reaction space are used even more intensively. The use of catalytic active material as well as the installation space and the pressure losses be further reduced.

Die Leitungslänge zum Ausrichten der Strömung ist gemäß einer sehr günstigen Weiterbildung der Erfindung als wenigstens annähernd gerades Rohrstück ausgebildet. The line length for aligning the flow is according to a very favorable development of the invention as at least formed approximately straight pipe section.

Dadurch kann die aus der Rohrwendel kommende Strömung ausgerichtet werden, so dass der nachfolgende Reaktionsraum sehr gut und gleichmäßig angeströmt werden kann. This allows the flow coming from the coiled tubing be aligned, so that the subsequent reaction chamber very well and can be flowed evenly.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der oben genannten Erfindung ist die wenigstens eine Einrichtung zum Einbringen der Flüssigkeit in den heißen Gasstrom als in den Gasstrom ragende Kapillare ausgebildet. According to a particularly advantageous embodiment of the above said invention is the at least one means for Introducing the liquid in the hot gas stream as in the Gas flow protruding capillary formed.

Die bis in den Gasstrom ragende Kapillare erlaubt mit minimalem Aufwand an Bauteilen und insbesondere an für die Dosierung erforderlicher Energie, eine Dosierung der Flüssigkeit in den heißen Gasstrom. Die aufgrund der fehlenden hohen Druckdifferenz zwischen der Flüssigkeit und dem Gasstrom nicht so optimal zu realisierende Zerstäubung spielt aufgrund der beiden der Einrichtung zum Einbringen der Flüssigkeit in den Gasstrom nachgeschalteten erfindungsgemäßen Leitungslängen eine vergleichsweise untergeordnete Rolle, so dass die Kapillare als Einrichtung zum Einbringen der Flüssigkeit in den heißen Gasstrom zur Minimierung der zum Betreiben der Vorrichtung erforderlichen Energie entscheidend beiträgt. The up to the gas flow projecting capillary allows with minimal Expenditure of components and in particular for the dosage required energy, a dosage of liquid in the hot gas stream. The due to the lack of high Pressure difference between the liquid and the gas flow is not so optimal to be realized atomization plays due to the two of Device for introducing the liquid into the gas stream downstream line lengths according to the invention a comparatively minor role, so that the capillary as Device for introducing the liquid into the hot Gas flow to minimize the operation of the device vitally required energy.

Gemäß einer sehr günstigen Ausgestaltung der oben angegebenen Erfindung ist der Reaktionsraum als autothermer Reformierungsreaktor - nachfolgend als Reformer bezeichnet - zur Bereitstellung eines wasserstoffhaltigen Gases ausgebildet. According to a very favorable embodiment of the above Invention is the reaction space as autothermal Reforming reactor - hereinafter referred to as reformer - for Provision of a hydrogen-containing gas formed.

Speziell für einen derartigen Reformer spielt die Dosierung von in einem heißen Gasstrom zu verdampfender Flüssigkeit eine sehr große Rolle, da hier nur bei sehr gut verdampften und durchmischten Edukten die ideale Funktionsweise des Reformers realisiert werden kann. Da hier kleinste Schwankungen, welche sich durch die Dosierung ergeben können, bereits gravierende Auswirkungen auf die Qualität und die Inhaltsstoffe des wasserstoffhaltigen Reformats haben, beispielsweise auf den Gehalt an Kohlenmonoxid, kann der Betrieb eines derartigen Reformers durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Zufuhr der Edukte entscheidend verbessert werden. Especially for such a reformer, the dosage of in a hot gas stream to be evaporated liquid a very big role, as here only very well vaporized and mixed educts the ideal functioning of the reformer can be realized. Because here are the smallest fluctuations, which are can result from the dosage, already serious Effects on the quality and ingredients of the product have hydrogenated reformate, for example, the content of Carbon monoxide, the operation of such a reformer can the device according to the invention for the supply of educts be decisively improved.

Des weiteren sieht die hier dargestellte Erfindung gemäß einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem System zum Erzeugen eines wasserstoffhaltigen Gases für wenigstens eine Brennstoffzelle, bevorzugt für die Brennstoffzelle eines Hilfsenergieerzeugers (Auxiliary Power Unit/APU), vor. Furthermore, the invention shown here according to a very advantageous embodiment, the use of Device according to the invention in a system for generating a hydrogen-containing gas for at least one fuel cell, preferred for the fuel cell of an auxiliary power generator (Auxiliary Power Unit / APU), above.

Vor allem bei derartigen Gaserzeugungssystemen spielt die zuverlässige, reproduzierbare und sichere Betriebsweise der Komponenten, welche im Falle des Reformers durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Dosierung der Edukte erzielt werden kann, eine wichtige Rolle. Bei zuverlässig arbeitenden Systemkomponenten, wie beispielsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung, kann hier eine sichere Betriebsweise erreicht werden, ohne dass ein hoher Aufwand hinsichtlich der Überwachung, Steuerung und Regelung des Systems betrieben werden muß. Des weiteren erschließen sich aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung für den bevorzugten erfindungsgemäßen Einsatzzweck, nämlich die APU, weitere Vorteile, welche sich überwiegend durch den mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung einzusparenden Bauraum ergeben, da gerade derartige Anwendungen häufig in mobilen Systemen, wie beispielsweise Fahrzeugen, Schiffen, Flugzeugen oder dergleichen, eingesetzt werden, in denen Einsparungen an Gewicht und Bauraum mit entsprechenden Vorteilen in den Bereichen Komfort, Wirkungsgradoptimierung und dergleichen korrespondieren. Especially in such gas generating systems plays the reliable, reproducible and safe operation of the Components which in the case of the reformer by the Device according to the invention for metering the educts can be achieved an important role. For reliable working System components, such as the device according to the invention, Here, a safe operation can be achieved without a lot of effort in terms of monitoring, control and Control of the system must be operated. Furthermore develop from the device according to the invention for the preferred use according to the invention, namely the APU, Further advantages, which are mainly due to the means of According to the invention device to be saved space, since such applications are common in mobile systems, such as For example, vehicles, ships, aircraft or the like, are used, in which savings in weight and Space with corresponding advantages in the areas of comfort, Efficiency optimization and the like correspond.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen und aus dem anhand der Zeichnung nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiel. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the remaining subclaims and from the basis of the Drawing embodiment shown below.

Es zeigt: It shows:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Zufuhr von Edukten in einen Reaktionsraum; Fig. 1 shows a device according to the invention for feeding reactants into a reaction chamber;

Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer Einrichtung zum Einbringen einer Flüssigkeit in einen Gasstrom; FIG. 2 shows a first embodiment of a device for introducing a liquid into a gas stream; FIG.

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Einrichtung zum Einbringen der Flüssigkeit in den Gasstrom; 3 shows a second embodiment of the means for introducing the liquid into the gas stream.

Fig. 4 eine Leitungslänge zum Ausrichten der Strömung mit Einbauten als Strömungsgleichrichter; und Figure 4 is a line length for aligning the flow with baffles as a flow straightener. and

Fig. 5 eine Leitungslänge zum Ausrichten der Strömung mit den Einbauten als Strömungsgleichrichter in einer alternativen Ausführungsform. Fig. 5 shows a line length for aligning the flow with the internals as a flow straightener in an alternative embodiment.

Das nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Zufuhr von Edukten in einen Reaktionsraum 2 am Beispiel der Zufuhr von heißer Luft und flüssigen kohlenwasserstoffhaltigen Verbindungen in einen autothermen Reformer zur Erzeugung eines wasserstoffreichen Gases, welches anschließend nach dem Durchströmen von geeigneten Gasreinigungseinrichtungen zum Betreiben einer Brennstoffzelle eingesetzt werden soll. Dabei soll die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 jedoch nicht auf den im Ausführungsbeispiel dargestellten Anwendungsfall eingeschränkt sein. The exemplary embodiment described below shows an apparatus 1 according to the invention for supplying educts into a reaction space 2 using the example of the supply of hot air and liquid hydrocarbon-containing compounds in an autothermal reformer for generating a hydrogen-rich gas, which is then after passing through suitable gas purification devices for operating a fuel cell should be used. However, the device 1 according to the invention should not be limited to the application shown in the embodiment.

In Fig. 1 ist die Vorrichtung 1 zur Zufuhr von Edukten A, B in den Reaktionsraum 2 in einem Längsschnitt dargestellt. Die Vorrichtung 1 besteht, neben der in Fig. 1 nicht erkennbaren Einrichtung 3 zum Einbringen einer Flüssigkeit (hier des Edukts B) in einen heißen Gasstrom (hier das Edukt A), aus einer von dem Gemisch der Edukte A, B durchströmten Leitungslänge 4 zum Erzeugen einer turbulenten Strömung sowie einer sich daran anschließenden Leitungslänge 5 zum Ausrichten der Strömung. Die Vorrichtung 1 ist zusammen mit dem Reaktionsraum 2, einem autothermen Reformierungsraum, in einem gemeinsamen Gehäuse 6 angeordnet. Damit lässt sich ein integrierter Aufbau der Vorrichtung 1 zusammen mit dem Reaktionsraum 2 erzielen, welcher sehr kompakt und damit einerseits platzsparend und andererseits hinsichtlich der thermischen Verluste optimiert ist. In Fig. 1, the device 1 for supplying reactants A, B is shown in the reaction chamber 2 in a longitudinal section. The device 1 consists, in addition to the not visible in Fig. 1 means 3 for introducing a liquid (here the reactant B) in a hot gas stream (here the starting material A), from a flowed through by the mixture of educts A, B line length 4 for Generating a turbulent flow and an adjoining line length 5 for aligning the flow. The device 1 is arranged together with the reaction space 2 , an autothermal reforming space, in a common housing 6 . This makes it possible to achieve an integrated construction of the device 1 together with the reaction space 2 , which is very compact and thus optimized on the one hand to save space and on the other hand with regard to thermal losses.

Die Leitungslänge 4 zum Erzeugen der turbulenten Strömung ist so ausgebildet, dass sie häufige Veränderungen der Strömungsrichtung der in ihr strömenden Edukte, im hier vorliegenden Fall also des heißen Gasstroms A und der darin befindlichen Flüssigkeit B, erzwingt. Durch diese ständige Veränderung der Strömungsrichtung wird eine turbulente Strömung in dem Gemisch der Edukte A, B erreicht. Selbstverständlich gibt es mehrere Möglichkeiten, eine derartige Veränderung der Strömungsrichtungen zu erzwingen. Die in dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellte Leitungslänge 4 zum Erzeugen der turbulenten Strömung erreicht diese Veränderung der Strömungsrichtung durch die Ausgestaltung aus Rohrwendel. Diese Rohrwendel 4 erlaubt das erzielen einer turbulenten Strömung bei minimalen Druckverlusten in den in ihr strömenden Edukten A, B. The line length 4 for generating the turbulent flow is designed such that it forces frequent changes in the flow direction of the educts flowing in it, in this case the hot gas stream A and the liquid B therein. As a result of this constant change in the flow direction, a turbulent flow in the mixture of educts A, B is achieved. Of course, there are several ways to force such a change in the flow directions. The illustrated in the present embodiment, line length 4 for generating the turbulent flow reaches this change in the flow direction through the configuration of coiled tubing. This coiled tubing 4 allows the achievement of a turbulent flow with minimal pressure losses in the educts A, B flowing in it.

Des weiteren es erlaubt die Rohrwendel 4, eine lange Leitungslänge in einem vergleichsweise geringem Bauraum in der Vorrichtung 1 bzw. dem Gehäuse 6 unterzubringen. Durch diese lange Leitungslänge der Rohrwendel 4 kann erreicht werden, dass die Einrichtungen 3 zum Einbringen der Flüssigkeit B in den heißen Gasstrom A verhältnismäßig einfach ausgebildet sein können. Durch die Länge der Rohrwendel 4 und die darin stattfindende gute Vermischung zwischen dem heißen Gasstrom A und der Flüssigkeit B aufgrund der turbulenten Strömung sowie einem durch diese turbulente Strömung optimierten Wärmeübergang zwischen dem heißen Gasstrom A und der Flüssigkeit B kann eine ideale Verdampfung der Flüssigkeit B in dem heißen Gasstrom A sichergestellt werden. Deshalb sind keine aufwendigen und energieintensiven Einrichtungen 3 zum Einbringen der Flüssigkeit B in den Gasstrom A notwendig, welche die Flüssigkeit B beispielsweise mit hohem Druck sehr fein zerstäuben würden. Aufgrund der Ausgestaltung der Vorrichtung 1 mit der Leitungslänge 4 zum Erzeugen einer turbulenten Strömung, hier also der Rohrwendel 4, können die Einrichtungen 3 zum Einbringen der Flüssigkeit B in den heißen Gasstrom A einfach und energieoptimiert ausgelegt werden. Furthermore, it allows the coiled tubing 4 to accommodate a long line length in a comparatively small space in the device 1 or the housing 6 . Through this long line length of the coiled tubing 4 can be achieved that the means 3 for introducing the liquid B in the hot gas stream A can be relatively easily formed. Due to the length of the coiled tubing 4 and the good mixing between the hot gas stream A and the liquid B due to the turbulent flow and a heat transfer between the hot gas stream A and the liquid B optimized by this turbulent flow, ideal evaporation of the liquid B in FIG the hot gas stream A can be ensured. Therefore, no complex and energy-intensive devices 3 for introducing the liquid B in the gas stream A are necessary, which would atomize the liquid B very finely, for example, at high pressure. Due to the design of the device 1 with the line length 4 for generating a turbulent flow, so here the coiled tubing 4 , the means 3 for introducing the liquid B in the hot gas stream A can be designed simple and energy-optimized.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für die Einrichtungen 3 zum Einbringen der Flüssigkeit B wäre beispielsweise eine Kapillare 3, welche in Fig. 2 prinzipmäßig angedeutet ist. Diese Kapillare 3 ist aufgrund des sehr geringen Innendurchmessers in der Lage, die Flüssigkeit B durch Kapillarkräfte in den Bereich des heißen Gasstroms A zu fördern. Eine derartige Kapillare 3 als Einrichtung zum Einbringen der Flüssigkeit B in den heißen Gasstrom A benötigt keine Hilfsenergie zur Dosierung. Die Vorrichtung 1 mit dieser sehr einfachen und energiesparenden Einrichtung 3 zum Einbringen der Flüssigkeit B in den heißen Gasstrom A, in dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel eine flüssige kohlenwasserstoffhaltige Verbindung, z. B. Benzin oder Diesel, in einen heißen Luftstrom, welcher gegebenenfalls aus dem System zurückgeführte Dämpfe und/oder zugegebenen Wasserdampf enthalten kann, erlaubt es also, auf eine aufwendige, energieintensive Einspritzung der Flüssigkeit B zu verzichten. Ein ausreichend gutes Gemisch aus heißen Gasstrom A und darin verdampfter Flüssigkeit B kann nach dem Durchströmen der Rohrwendel 4 mit sehr einfachem Aufbau und minimalen Energieaufwand bereitgestellt werden. A preferred embodiment of the means 3 for introducing the liquid B would be, for example, a capillary 3 , which is indicated in principle in Fig. 2. This capillary 3 is due to the very small inner diameter able to promote the liquid B by capillary forces in the region of the hot gas stream A. Such a capillary 3 as means for introducing the liquid B in the hot gas stream A requires no auxiliary power for dosing. The device 1 with this very simple and energy-saving device 3 for introducing the liquid B in the hot gas stream A, in the present embodiment, a liquid hydrocarbon-containing compound, for. As gasoline or diesel, in a hot air stream, which may optionally contain recirculated from the system vapors and / or added steam, so it allows to dispense with a complex, energy-intensive injection of the liquid B. A sufficiently good mixture of hot gas stream A and liquid B evaporated therein can be provided after flowing through the coiled tubing 4 with a very simple structure and minimum energy expenditure.

In Fig. 2 ist die Kapillare 3 mit einem nicht zwingend notwendigen aber vorteilhaften Winkelstück 7 versehen, so dass die Zufuhr der zu verdampfenden Flüssigkeit B durch die Kapillare 3 entgegen der Strömungsrichtung des heißen Gasstroms A erfolgt. Die Verteilung der aus der Kapillare 3 austretenden Flüssigkeit B in den heißen Gasstrom A wird durch die im heißen Gasstrom A enthaltene kinetische Energie begünstigt, so dass sich eine kleine Tröpfchengröße der Flüssigkeit B in dem heißen Gasstrom A ausbildet. Die Verdampfung der Flüssigkeit B in dem heißen Gasstrom A wird dadurch optimiert, da die ideale Verdampfung außer von der Verweilzeit in dem Verdampfungsraum, hier der Rohrwendel 4, und dem Temperaturniveau des heißen Gasstroms A auch von der Tröpfchengröße der Flüssigkeit B in dem Gasstrom A abhängig ist. In Fig. 2, the capillary 3 is provided with a not necessarily necessary but advantageous elbow 7 , so that the supply of the liquid to be evaporated B through the capillary 3 takes place counter to the flow direction of the hot gas stream A. The distribution of the exiting from the capillary 3 liquid B in the hot gas stream A is favored by the kinetic energy contained in the hot gas stream A, so that a small droplet size of the liquid B is formed in the hot gas stream A. The evaporation of the liquid B in the hot gas stream A is optimized because the ideal evaporation except from the residence time in the evaporation space, here the coiled tubing 4 , and the temperature level of the hot gas stream A also on the droplet size of the liquid B in the gas stream A dependent is.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Einrichtung 3 zum Einbringen der Flüssigkeit in den heißen Gasstrom A dargestellt, wobei hier zusätzlich zu dem in Fig. 2 bereits beschriebenen Aufbau der Strömungsquerschnitt des heißen Gasstroms A im Bereich der Kapillare 3 verringert ist. Diese Verringerung des Querschnitts in der Art einer Venturi-Düse sorgt für eine höhere Strömungsgeschwindigkeit des heißen Gasstroms A im Bereich der Kapillare 3 und damit für einen Unterdruck in diesem Bereich. Dieser Unterdruck bewirkt ein leichtes ansaugen der Flüssigkeit B aus der Kapillare 3. Die Zerstäubung der Flüssigkeit B kann, ähnlich zu den Vorgängen in einer aus dem Stand der Technik bekannten mit Druckluft betriebenen Spritzpistole für Lackierarbeiten oder dergleichen, verbessert werden. Die oben genannten Effekte werden in Hinblick auf eine ideale Verdampfung dadurch weiter optimiert. Allerdings sorgt die Verringerung des Strömungsquerschnitts für erhöhte Druckverluste in dem Gasstrom A. FIG. 3 shows a further embodiment of the device 3 for introducing the liquid into the hot gas flow A, the flow cross-section of the hot gas flow A being reduced in the region of the capillary 3 in addition to the structure already described in FIG . This reduction of the cross section in the manner of a Venturi nozzle ensures a higher flow velocity of the hot gas stream A in the region of the capillary 3 and thus for a negative pressure in this area. This negative pressure causes a slight suction of the liquid B from the capillary. 3 The atomization of the liquid B can be improved, similar to the processes in a known from the prior art with compressed air operated spray gun for painting or the like. The above effects are further optimized for ideal evaporation. However, the reduction in the flow cross-section ensures increased pressure losses in the gas stream A.

Wie es in Fig. 1 angedeutet ist, weist der Reaktionsraum 2 in an sich bekannter Weise ein Trägermaterial 8 auf, auf welchem ein katalytisch aktives Material angeordnet ist. Um nun eine möglichst gleichmäßige Anströmung dieses Trägermaterials 8 mit dem katalytisch aktiven Material - nachfolgend als Katalysatorträger 8 bezeichnet - zu erreichen, gelangt der die Rohrwendel 4 verlassende Volumenstrom der Edukte A, B über die in Fig. 1 gestrichelt angedeutete Verbindung 9 vor dem Einströmen in den Reaktionsraum 2 zuerst in die Leitungslänge 5 zum Ausrichten der Strömung. Diese Leitungslänge 5 zum Ausrichten der Strömung ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als wenigstens annähernd gerades Rohrstück ausgebildet. Diese Ausbildung als gerades Rohrstück 5 wird sicherlich der hauptsächliche Einsatzfall der Leitungslänge 5 zum Ausrichten der Strömung sein. Ist ein entsprechender Katalysatorträger 8 jedoch anders aufgebaut und erwartet eine Anströmung, welche sich in idealer Weise nicht durch eine Anströmung aus einem geraden Rohrstück 5 ergibt, so kann die Leitungslänge 5 zum Ausrichten der Strömung durchaus auch andere Formen aufweisen und dem entsprechenden Katalysatorträger 8 angepaßt sein. As indicated in Fig. 1, the reaction space 2 in a conventional manner, a carrier material 8 , on which a catalytically active material is arranged. In order to achieve the most uniform possible flow of this support material 8 with the catalytically active material - hereinafter referred to as catalyst support 8 - passes the coiled tubing 4 leaving volume flow of educts A, B via the dashed lines in Fig. 1 indicated compound 9 before flowing in the reaction space 2 first in the line length 5 for aligning the flow. This line length 5 for aligning the flow is formed in the embodiment shown here as at least approximately straight pipe section. This training as a straight pipe section 5 will certainly be the main application of the line length 5 for aligning the flow. However, if a corresponding catalyst support 8 has a different structure and expects a flow which ideally does not result from a flow from a straight pipe section 5 , the line length 5 for aligning the flow may well have other shapes and be adapted to the corresponding catalyst support 8 ,

In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Katalysatorträger 8 so ausgebildet, dass der Aufbau der Leitungslänge 5 zum Ausrichten der Strömung als wenigstens annähernd gerades Rohrstück 5 die Anforderungen ideal erfüllt. Das gerade Rohrstück 5 ist dabei mit seiner Hauptachse, also der Mittelachse des Rohrstücks 5, wenigstens annähernd parallel zu der Richtung der hauptsächlichen Durchströmung des Reaktionsraums 2 ausgebildet. Die optimale Anströmung der Edukte A, B in den Bereich des Reaktionsraums 2 kann damit gewährleistet werden. Bei Katalysatorträgern 8, welche mit einer anderen Geometrie realisiert sind, ist es entsprechend dazu jedoch auch sinnvoll, wenn die Hauptachse der Leitungslänge 5 zum Ausrichten der Strömung einen gleichen oder ähnlichen Verlauf, wie die hauptsächliche Strömungsrichtung in dem Katalysatorträger 8 aufweist. In the embodiment shown here, the catalyst support 8 is formed so that the structure of the line length 5 for aligning the flow as at least approximately straight pipe section 5 ideally meets the requirements. The straight pipe section 5 is formed with its main axis, ie the central axis of the pipe section 5 , at least approximately parallel to the direction of the main flow through the reaction space 2 . The optimum flow of educts A, B into the region of the reaction space 2 can thus be ensured. In catalyst carriers 8 , which are realized with a different geometry, but it also makes sense if the main axis of the line length 5 for aligning the flow has a same or similar course, as the main flow direction in the catalyst carrier 8 .

Um das Ausrichten der Strömung der Edukte A, B weiter zu optimieren, kann das Rohrstück 5 außerdem Einbauten 10 als Strömungsgleichrichter aufweisen. Diese Einbauten 10, wie sie in Fig. 4 und Fig. 5 prinzipmäßig in zwei verschiedenen Ausführungsformen angedeutet sind, können die Ausrichtung und Optimierung der Homogenität der Strömung der Edukte A, B in dem Rohrstück 5 zusätzlich verbessern. Diese optionalen Einbauten 10 in dem Rohrstück 5 können insbesondere dann von Interesse sein, wenn die Länge des Rohrstücks 5 vergleichsweise gering ist und bei kürzester Baulänge des Rohrstücks 5 eine möglichst gute Ausrichtung und Homogenisierung der Strömung erreicht werden soll. Allerdings sorgen die Einbauten 10 für geringfügig erhöhte Druckverluste in dem Volumenstrom der Edukte A, B. In order to further optimize the alignment of the flow of educts A, B, the pipe section 5 can also have internals 10 as a flow straightener. These fittings 10, as they are in principle as indicated in Fig. 4 and Fig. 5 in two different embodiments, can change the alignment and optimization of the homogeneity of the flow of the educts A, in the pipe piece 5 further improve B. These optional fittings 10 in the pipe section 5 may be of particular interest if the length of the pipe section 5 is comparatively small and at the shortest length of the pipe section 5 as good as possible alignment and homogenization of the flow to be achieved. However, the internals 10 provide for slightly increased pressure losses in the volume flow of the starting materials A, B.

In den meisten Fällen sind die in einer derartigen Vorrichtung 1 vorliegenden Leitungslängen 4, 5, insbesondere das Verhältnis der Leitungslänge 4 zum Erzeugen der turbulenten Strömung, hier also der Rohrwendel 4, zu der Länge der Leitungslänge 5 zum Ausrichten der Strömung, hier also dem geraden Rohrstück 5, in etwa so ausgebildet, dass die Rohrwendel 4 die 5- bis 15-fache Länge des geraden Rohrstücks 5 aufweist. Damit lässt sich für das zugrundeliegende Ausführungsbeispiel der autothermen Reformierung eine ideale Kombination aus vollständiger Verdampfung der Flüssigkeit B in dem heißen Gasstrom A und einer Ausrichtung der Strömung der Edukte A, B erreichen. Beim Einsatz von andersartigen Edukten A, B und einer anderen gewünschten Reaktion in dem Reaktionsraum 2 können die Längenverhältnisse jedoch entsprechend der eingesetzten Edukte A, B und der gewünschten Reaktion modifiziert werden. In most cases, the present in such a device 1 line lengths 4 , 5 , in particular the ratio of the line length 4 for generating the turbulent flow, so here the coiled tubing 4 , to the length of the line length 5 for aligning the flow, in this case the straight Pipe piece 5 , approximately formed so that the coiled tubing 4 has 5 to 15 times the length of the straight pipe section 5 . This makes it possible for the underlying embodiment of the autothermal reforming an ideal combination of complete evaporation of the liquid B in the hot gas stream A and an alignment of the flow of the reactants A, B reach. When using different starting materials A, B and another desired reaction in the reaction space 2 , however, the length ratios can be modified according to the starting materials A, B used and the desired reaction.

Um die Anströmung des Katalysatorträgers 8 zusätzlich zu verbessern, kann der Bereich zwischen dem geraden Rohrstück 5 und dem Katalysatorträger 8 außerdem Einrichtungen 11 zur gleichmäßigen Vergleichung der Strömung auf die Querschnittsfläche des Katalysatorträgers 8 aufweisen. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind diese Einrichtungen 11 als Diffusor, welcher hier durch einen sich zu dem Katalysatorträger 8 hin erweiternden Kegel gebildet wird, ausgeführt. Außerdem könnte der Diffusor 11 zusätzlich entsprechende Einbauten zum Verteilen und Homogenisieren der Anströmung des Katalysatorträgers 8 aufweisen. Dieser Bereich spielt für die hier vorgestellte Erfindung jedoch eine untergeordnete Rolle, so dass hier nicht näher darauf eingegangen werden soll. Ohne Einfluß auf den Schutzumfang der Erfindung zu nehmen könnte dieser Aufbau aber auch grundlegend anders ausgebildet sein. In order to additionally improve the flow of the catalyst support 8 , the area between the straight pipe section 5 and the catalyst support 8 may further comprise means 11 for uniformly comparing the flow to the cross-sectional area of the catalyst support 8 . In the embodiment shown in FIG. 1, these devices 11 are designed as a diffuser, which is formed here by a cone which widens toward the catalyst carrier 8 . In addition, the diffuser 11 could additionally have corresponding internals for distributing and homogenizing the flow of the catalyst carrier 8 . However, this area plays a subordinate role for the invention presented here, so that it will not be discussed further here. Without taking any influence on the scope of the invention, however, this structure could also be designed fundamentally differently.

Der in dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellte Aufbau der Vorrichtung 1 dient dabei, wie bereits erwähnt, zur Bereitstellung eines Gemischs aus heißer Luft und darin verdampften kohlenwasserstoffhaltigen Verbindungen für die autotherme Reformierung in dem Reaktionsraum 2. Das dabei entstehende wasserstoffreiche Gas soll nach dem Durchströmen von weiteren aus dem Stand der Technik an sich bekannten Reinigungseinrichtungen einer Brennstoffzelle zugeführt werden und dort zusammen mit Luftsauerstoff zur Bereitstellung von elektrischer Energie dienen. Aufgrund des hier dargestellten Aufbaus lässt sich eine energieoptimierte Bereitstellung der Edukte A, B realisieren, welche außerdem mit einem vergleichsweise geringen Bauraum auszukommen vermag. Dementsprechend ist der bevorzugte Einsatzzweck für eine derartige Vorrichtung 1 im Bereich eines sich einer Brennstoffzelle bedienenden Hilfsenergieerzeugers (Auxiliary Power Unit/APU) zu sehen, welcher z. B. in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden kann, um aus dem in den Kraftstofftanks ohnehin mitgeführten kohlenwasserstoffhaltigen Treibstoff, beispielsweise Benzin oder Diesel, ein wasserstoffreiches Gas zu erzeugen und dieses zur Bereitstellung von elektrischer Energie bei bestmöglichem Wirkungsgrad in einer Brennstoffzellen-APU zu nutzen. The structure of the device 1 shown in the present embodiment serves, as already mentioned, to provide a mixture of hot air and hydrocarbon-containing compounds vaporized therein for the autothermal reforming in the reaction space 2 . The resulting hydrogen-rich gas is to be supplied after passing through other from the prior art known per se purification devices of a fuel cell and there together with atmospheric oxygen to provide electrical energy. Due to the structure shown here, an energy-optimized provision of the educts A, B can be realized, which is also able to manage with a comparatively small space. Accordingly, the preferred application for such a device 1 in the range of a fuel cell-powered auxiliary power unit (APU) to see which z. B. can be used in motor vehicles to produce from the fuel tanks in any case entrained hydrocarbonaceous fuel, such as gasoline or diesel, a hydrogen-rich gas and to use this to provide electrical energy with the best possible efficiency in a fuel cell APU.

Claims (17)

1. Vorrichtung zur Zufuhr von Edukten in einen Reaktionsraum, wobei zumindest eines der Edukte ein heißer Gasstrom und wenigstens ein anderes der Edukte eine darin zu verdampfende Flüssigkeit ist, mit wenigstens einer Einrichtung zum Einbringen der Flüssigkeit in den heißen Gasstrom, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 1. 1.1 eine sich an die wenigstens eine Einrichtung (3) zum Einbringen der Flüssigkeit (B) in den heißen Gasstrom (A) anschließende von dem Gemisch der Edukte (A, B) durchströmte Leitungslänge (4) zum Erzeugen einer turbulenten Strömung; und 2. 1.2 eine sich daran anschließende Leitungslänge (5) zum Ausrichten der Strömung. 1. A device for supplying educts in a reaction space, wherein at least one of the educts is a hot gas stream and at least one of the educts is a liquid to be evaporated therein, with at least one means for introducing the liquid into the hot gas stream, characterized by the following features : 1. 1.1 a to the at least one means ( 3 ) for introducing the liquid (B) in the hot gas stream (A) subsequent of the mixture of educts (A, B) flowed through line length ( 4 ) for generating a turbulent flow; and 2. 1.2 an adjoining line length ( 5 ) for aligning the flow. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungslänge (4) zum Erzeugen der turbulenten Strömung so ausgebildet ist, dass sie zumindest einige Veränderungen der Strömungsrichtung der in ihr strömenden Edukte (A, B) erzwingt. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the line length ( 4 ) for generating the turbulent flow is formed so that it forces at least some changes in the flow direction of the educts flowing in it (A, B). 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungslänge (4) zum Erzeugen der turbulenten Strömung als Rohrwendel ausgebildet ist. 3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the line length ( 4 ) is designed to generate the turbulent flow as a tube spiral. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Einrichtung (3) zum Einbringen der Flüssigkeit (B) in den heißen Gasstrom (A) als in den Gasstrom (A) ragende Kapillare ausgebildet ist. 4. Apparatus according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the at least one means ( 3 ) for introducing the liquid (B) in the hot gas stream (A) is formed as in the gas stream (A) projecting capillary. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare (3) so ausgebildet ist, dass die Zufuhr der zu verdampfenden Flüssigkeit (B) durch die Kapillare (3) entgegen der Strömungsrichtung des heißen Gasstroms (A) erfolgt. 5. The device according to claim 4, characterized in that the capillary ( 3 ) is formed so that the supply of the liquid to be evaporated (B) through the capillary ( 3 ) counter to the flow direction of the hot gas stream (A). 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt des heißen Gasstroms (A) im Bereich der Kapillare (3) zumindest gegenüber den in Strömungsrichtung davor angeordneten Bereichen verringert ist. 6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the flow cross-section of the hot gas stream (A) is reduced in the region of the capillary ( 3 ) at least opposite the arranged in the flow direction before areas. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das die Leitungslänge (5) zum Ausrichten der Strömung mit ihrer Hauptachse wenigstens annähernd parallel zu der Richtung der hauptsächlichen Durchströmung des Reaktionsraums (2) ausgebildet ist. 7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the line length ( 5 ) for aligning the flow with its main axis is at least approximately parallel to the direction of the main flow through the reaction space ( 2 ). 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungslänge (5) zum Ausrichten der Strömung als wenigstens annähernd gerades Rohrstück ausgebildet ist. 8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the line length ( 5 ) for aligning the flow is formed as at least approximately straight pipe section. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungslänge (5) zum Ausrichten der Strömung Einbauten (10) als Strömungsgleichrichter aufweist. 9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the line length ( 5 ) for aligning the flow internals ( 10 ) has as a flow straightener. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungslänge (4) zum Erzeugen der turbulenten Strömung die 5 bis 15-fache Länge der Leitungslänge (5) zum Ausrichten der Strömung aufweist. 10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the line length ( 4 ) for generating the turbulent flow has 5 to 15 times the length of the line length ( 5 ) for aligning the flow. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der heiße Gasstrom (A) zumindest heiße Luft aufweist. 11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized, the hot gas stream (A) has at least hot air. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (B) wenigstens eine kohlenwasserstoffhaltige Verbindung, bevorzugt Benzin oder Diesel, aufweist. 12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized, that the liquid (B) at least one hydrocarbon-containing compound, preferably gasoline or diesel. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsraum (2) ein auf einem Trägermaterial (8) angeordnetes katalytisch aktives Material aufweist. 13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the reaction space ( 2 ) has a on a carrier material ( 8 ) arranged catalytically active material. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Leitungslänge (5) zum Ausrichten der Strömung und dem Trägermaterial (8) für das katalytisch aktive Material Einrichtungen (11) zur gleichmäßigen Verteilung der Strömung auf die Querschnittsfläche des Trägermaterials (8) angeordnet sind. 14. The device according to claim 13, characterized in that arranged between the line length ( 5 ) for aligning the flow and the carrier material ( 8 ) for the catalytically active material means ( 11 ) for uniform distribution of the flow to the cross-sectional area of the carrier material ( 8 ) are. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsraum (2) als autothermer Reformierungsreaktor zur Bereitstellung eines wasserstoffhaltigen Gases ausgebildet ist. 15. Device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the reaction space ( 2 ) is designed as an autothermal reforming reactor for providing a hydrogen-containing gas. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Leitungslänge (4) zum Erzeugen einer turbulenten Strömung, die Leitungslänge (5) zum Ausrichten der Strömung und der Reaktionsraum (2) in einem gemeinsamen Gehäuse (6) angeordnet sind. 16. Device according to one of claims 1 to 15, characterized in that arranged at least the line length ( 4 ) for generating a turbulent flow, the line length ( 5 ) for aligning the flow and the reaction space ( 2 ) in a common housing ( 6 ) are. 17. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 in einem System zum Erzeugen eines wasserstoffhaltigen Gases für wenigstens eine Brennstoffzelle, bevorzugt für die Brennstoffzelle eines Hilfsenergieerzeugers (Auxiliary Power Unit/APU). 17. Use of the device according to one of claims 1 to 16 in a system for generating a hydrogen-containing Gas for at least one fuel cell, preferably for the fuel cell of an auxiliary power generator (Auxiliary Power Unit / APU).
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