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WO2004013924A2 - Verbundbrennstoffzellenanlage - Google Patents

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WO2004013924A2
WO2004013924A2 PCT/EP2003/008146 EP0308146W WO2004013924A2 WO 2004013924 A2 WO2004013924 A2 WO 2004013924A2 EP 0308146 W EP0308146 W EP 0308146W WO 2004013924 A2 WO2004013924 A2 WO 2004013924A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
fuel cell
anode
cell arrangement
line connection
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2003/008146
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2004013924A3 (de
Inventor
Gerhard Filip
Gerhard Huppmann
Heinz Tiemens
Norbert Eder
Michael Gnann
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.)
Rolls Royce Solutions GmbH
Original Assignee
MTU Friedrichshafen GmbH
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 MTU Friedrichshafen GmbH filed Critical MTU Friedrichshafen GmbH
Publication of WO2004013924A2 publication Critical patent/WO2004013924A2/de
Publication of WO2004013924A3 publication Critical patent/WO2004013924A3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/249—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
    • H01M8/2495—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies of fuel cells of different types
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    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the invention relates to a composite fuel cell system according to the preamble of claim 1.
  • Fuel cells are electrochemical energy converters that produce electricity directly from hydrogen or hydrocarbons as fuel on the one hand and from an oxidizing agent such as the oxygen contained in air on the other hand.
  • the different types of fuel cells can be differentiated according to different electrolytes and different operating temperature levels.
  • the low-temperature fuel cells include, for example, the polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC), fuel cells with alkaline electrolytes (AFC) or fuel cells with phosphoric acid electrolytes (PAFC). All of these work with hydrogen as fuel and, depending on the type, sometimes have very high gas purity requirements.
  • PEMFC polymer electrolyte membrane fuel cell
  • AFC alkaline electrolytes
  • PAFC phosphoric acid electrolytes
  • All of these work with hydrogen as fuel and, depending on the type, sometimes have very high gas purity requirements.
  • the carbon monoxide content in particular has a direct influence on the degradation of the cells and should therefore be as low as possible, preferably in the PPM range.
  • hydrocarbons are to be used to operate low-temperature fuel cells, it is necessary to generate the necessary hydrogen in upstream reaction stages.
  • Various processes are known for this, such as steam reforming (stea reforming), partial oxidation, automatic reforming or other processes, preferably with catalytic support.
  • steam reforming stea reforming
  • partial oxidation oxidation
  • automatic reforming preferably with catalytic support.
  • Such systems contain various stages for gas cleaning in addition to the actual hydrogen production.
  • the fuel preparation upstream of the low-temperature fuel cells is therefore complex and costly and, due to the necessary heat supply and temperature setting of the individual reaction stages, also has a negative effect on the overall efficiency of the fuel cell system.
  • high-temperature fuel cells such as melt carbonate fuel cells (MCFC) or oxide ceramic fuel cells (SOFC)
  • MCFC melt carbonate fuel cells
  • SOFC oxide ceramic fuel cells
  • the fuel cells are usually operated with excess fuel. This means that not 100% of the supplied fuel is oxidized and that anode exhaust gas still contains a residual amount of fuel. This rest is usually burned or converted catalytically.
  • the heat generated can be used to heat a pre-reformer and thus pre-treat and upgrade the fuel gas or to generate usable heat in a waste heat boiler.
  • a composite fuel cell system is known from EP 1 121 724 B1, in which an oxide ceramic fuel cell (SOFC), which works at a high working temperature of about 800 ° C to 1,000 ° C, with a low-temperature fuel cell, namely a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) or a fuel cell with phosphoric electrolytes (PAFC), that work in a low temperature range of about 60 ° C to 80 ° C or from 160 ° C to 220 ° C are combined.
  • the high-temperature fuel cell is operated with excess fuel and the excess hydrogen generated is made available for the operation of the downstream low-temperature fuel cell; the high-temperature fuel cell serves as a kind of reformer for the low-temperature fuel cell, so that one is not specifically required is.
  • the object of the invention is to create a composite fuel cell system with an increased efficiency compared to the known combination, in particular an improved thermal use of the fuel used.
  • this object is achieved by a composite fuel cell system with the features of claim 1.
  • this object is achieved by a composite fuel cell system with the features of claim 3.
  • MCFC molten carbonate fuel cell
  • PEMFC polymer electrolyte membrane fuel cell
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of a composite fuel cell system of this type according to a first exemplary embodiment of the invention.
  • Figure 3 is a circuit diagram of a composite fuel cell system of this type according to a second embodiment of the invention.
  • reference numeral 110 denotes a first fuel cell arrangement in the form of a stack of high-temperature fuel cells 112, only one of which is shown.
  • Reference numeral 210 denotes a second fuel cell arrangement in the form of a stack of low-temperature fuel cells 212, only one of which is shown.
  • the high temperature fuel cells 112 are molten carbonate fuel cells (MCFC)
  • the low temperature fuel cells 212 are polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC).
  • the high temperature fuel cells 112 each contain one
  • the low-temperature fuel cells 212 each contain an anode 201, a cathode de 202 and a membrane 203 arranged between them in the form of a polymer electrolyte membrane.
  • anode input 113 for supplying fresh fuel gas or generally anode feed gas to the anodes 101 and an anode output 114 for discharging used fuel gas or anode exhaust gas from the anodes 101
  • a cathode input 115 for supplying fresh cathode gas or generally cathode feed gas to the cathodes 102
  • a cathode outlet 116 for discharging used cathode gas or cathode exhaust gas therefrom.
  • anode input 213 for supplying fresh fuel gas or anode gas to the anodes 201 and an anode output
  • a cathode inlet 215 for supplying fresh cathode gas or cathode feed gas to the cathodes 202 and a cathode outlet 216 for discharging used cathode gas or cathode exhaust gas therefrom.
  • the first fuel cell arrangement 110 of the high-temperature fuel cells 112 contains a catalytic converter 118 for internal reforming of the fresh fuel gas or anode feed gas supplied via the cathode inlet 113.
  • an anode gas transfer line connection 120 which is only arranged in FIG. 1 by an arrow, is connected, which is used to transfer at least part of the anode exhaust gas of the first fuel cell arrangement 110
  • Anode pull gas of the second fuel cell arrangement 210 is used.
  • a gas cleaning device is connected into this anode gas transfer line connection 120, which is used to clean the transferred anode exhaust gas components which are harmful to the second fuel cell arrangement 210, in particular its anodes 210, in particular CO, and which is not shown in the basic illustration of FIG. 1.
  • the anode input 113 of the first fuel cell arrangement 110 is supplied with a fuel gas, possibly already in an upstream device, not shown in FIG. 1, for fuel processing or pre-reforming and consisting of a mixture of CH4 and H20.
  • a fuel gas possibly already in an upstream device, not shown in FIG. 1, for fuel processing or pre-reforming and consisting of a mixture of CH4 and H20.
  • a gas mixture containing essential components H2, H20, C02 leaves the anode outlet 114 in order to the anode gas transfer line connection 120 to be fed to the anode input 213 of the second fuel cell arrangement 210.
  • harmful gas components in particular CO, are removed from the transferred anode exhaust gas.
  • the said gas mixture is then subjected to an anode reaction at the low-temperature fuel cells 212, whereupon a gas mixture essentially containing CO 2 and H 20 leaves the anode outlet 214 of the second fuel cell arrangement 210.
  • a gas return line connection 140 is connected, which ensures the return of at least part of the anode exhaust gas of the second fuel cell arrangement 210 serves for the cathode input 115 of the first fuel cell arrangement 110.
  • the entire amount of the anode exhaust gas of the second fuel cell arrangement 210 is returned to the cathode inlet 115 of the first fuel cell arrangement 110.
  • the first fuel cell arrangement 110 is together with a mixing device or mixing chamber 150 and a catalytic burner device 180 in a common insulating housing 200 arranged, which at the same time limits and defines a part of the gas flow paths of the first fuel cell arrangement 110.
  • This type of arrangement is also known as a "hot module”.
  • an anode exhaust gas recirculation line connection 170 which is coupled between the anode output 114 and the cathode input 115 of the first fuel cell arrangement 110, is provided within the insulating housing 200 and serves to return anode exhaust gas to the cathode input 115.
  • the catalytic burner device 180 and, upstream of this, the mixing device or mixing chamber 150 are provided in this anode exhaust gas return line connection 170.
  • the mixing means 150 serves for the admixture of about 'the gas return line connection 140 from the anode outlet 214 of the second fuel cell assembly 210 recirculated gas components.
  • the gas cleaning device 130 already mentioned in connection with the functional principle explained with reference to FIG. 1 is provided, which is used to clean the transferred anode exhaust gas from gas components harmful to the second fuel cell arrangement 210, in particular CO.
  • a heat exchanger 190 is provided in the anode gas transfer line connection 120 downstream of the gas cleaning device 130, by means of which the transferred anode gas is cooled to a suitable temperature level.
  • a gas storage device 160 is provided, which is coupled to the anode gas transfer line connection 120 downstream of the gas cleaning device 130 and is used for storing cleaned anode gas and for later supplying it to the second fuel cell arrangement 210.
  • the gas return line connection 140 connected between the anode output 214 of the second fuel cell arrangement 210 and the cathode input 115 of the first fuel cell arrangement 110 is coupled via the mixing device 150 to the anode exhaust gas return line connection 170 connecting the anode output 114 to the cathode input 115 of the first fuel cell arrangement 110.
  • the mixing means 150 serves to continue the mixing of fresh cathode gas, in particular air, which then also 'the cathode inlet of the first fuel cell assembly is supplied 110 performs 115th
  • the catalytic burner device 180 serves to burn combustible residual components of the gas mixture of the anode exhaust gases leaving the mixing device 150 of the two fuel cell arrangements 110 and 210.
  • An anode gas transfer line connection 120 is connected between the anode output 114 of the first fuel cell arrangement 110 and the anode input 213 of the second fuel cell arrangement 210, which is used to transfer at least a part of the
  • Anode exhaust gas of the first fuel cell arrangement 110 is used for the anode input 213 of the second fuel cell arrangement 210.
  • Gas cleaning device 135 switched which is used to clean the transferred anode exhaust gas components harmful to the second fuel cell arrangement 210, in particular CO.
  • This gas cleaning device 135 is formed by a gas separation device which separates the undesired gas components.
  • a gas return line connection 145 is connected, which serves to return at least some of the gas components separated in the gas cleaning device 135.
  • the gas cleaning device 135 is provided for the separation of essentially all gas components contained in the anode exhaust gas of the first fuel cell arrangement 110 with the exception of hydrogen H2.
  • the latter can then be supplied as essentially the only component of the anode exhaust gas via the anode gas transfer line connection 120 to the second fuel cell arrangement 210.
  • the separated gas components which are returned via the gas return line connection 145 to the mixing device 150 of the first fuel cell arrangement 110, essentially contain CO 2, CO, H 20 and, if appropriate, small components also in H2.
  • a gas storage device 160 coupled to the anode gas transfer line connection 120 downstream of the gas cleaning device 135 is also provided, which is used for storing or holding cleaned anode exhaust gas, here essentially H2 later
  • Fresh cathode gas in particular air, can also be admixed to the gas supplied to the cathode inlet 115 of the first fuel cell arrangement 110 at the mixing device 150 connected to the anode exhaust gas return line connection 170.
  • fuel preparation 119 is connected upstream of anode input 113.
  • the used cathode gas is discharged to the outside as exhaust air from the cathode outlet 116 of the first fuel cell arrangement 110, and the used cathode gas is likewise discharged to the outside as exhaust air from the cathode outlet 216 of the second fuel cell arrangement 210.
  • the catalytic burner device 180 provided in the anode exhaust gas return line connection 170 of the first fuel cell arrangement 110 is used to burn combustible residual components of the gas returned via the gas return line connection 145, in particular the components of H2 contained therein, as well as the combustible residual components. parts of the anode exhaust gas coming from the anode outlet 114 of the first fuel cell arrangement 110.
  • the gas cleaning device 135, which is shown outside the insulating housing 200 in the exemplary embodiment in FIG. 3, can also be provided inside the latter, that is to say inside the "hot module".

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Abstract

Es wird eine Verbundbrennstoffzellenanlage mit einer eine Anzahl von Hochtemperaturbrennstoffzellen (112), insbesondere Schmelzkarbonatbrennstoffzellen, enthaltenden ersten Brennstoffzellenanordnung (110) und mit einer eine Anzahl von Niedertemperaturbrennstoffzellen (212), insbesondere Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen, enthaltenden zweiten Brennstoffzellenanordnung (210) und mit einer zwischen den Anodenausgang (114) der ersten Brennstoffzellenanordnung (110) und den Anodeneingang (213) der zweiten Brennstoffzellenanordnung (210) geschalteten Anodengasüberführungsleitungsverbindung (120) zur Überführung von Anodenabgas der ersten Brennstoffzellenanordnung (110) als Anodenzugas der zweiten Brennstoffzellenanordnung (210) beschrieben. Gemäss einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine zwischen den Anodenausgang (214) der zweiten Brennstoffzellenanordnung (210) und den Kathodeneingang (115) der ersten Brennstoffzellenanordnung (110) geschaltete Gasrückführungsleitungsverbindung (140) zur Rückführung von Kathodenabgas der zweiten Brennstoffzellenanordnung (210) zum Kathodeneingang (115) der ersten Brennstoffzellenanordnung (110) vorgesehen. Gemäss einem zweiten Aspekt der Erfindung ist die Gasreinigungseinrichtung (135) durch eine Gastrenneinrichtung gebildet und es ist eine zwischen eine in die Anodengasüberführungsleitungsverbindung (120) geschaltete Gasreinigungseinrichtung (135) zur Abtrennung von unerwünschten Gasbestandteilen aus dem Anodenabgas und den Kathodeneingang (115) der ersten Brennstoffzellenanordnung (110) geschaltete Gasrückführungsleitungsverbindung (145) zur Rückführung von mindestens einen Teil der in der Gasreinigungseinrichtung (135) abgetrennten Gasbestandteile zum Kathodeneingang (115) der ersten Brennstoffzellenanordnung (110) vorgesehen.

Description

Verbundbrennstoffzβllenanlage
Die Erfindung betrifft eine Verbundbrennstoffzellenanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Brennstoffzellen sind elektrochemische Energiewandler, die aus Wasserstoff oder Kohlenwasserstoffen als Brennstoff einerseits und aus einem Oxidationsmittel, wie beispielsweise dem in Luft enthaltenen Sauerstoff andererseits, auf direktem Wege Strom produzieren. Man kann die verschiedenen Typen von Brennstoffzellen nach unterschiedlichen Elektrolyten und unterschiedlichen Betriebstemperaturenniveaus unterscheiden. Zu den Niedertemperatur-Brennstoffzellen zählen beispielsweise die Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzelle (PEMFC) , Brennstoffzellen mit alkalischen Elektrolyten (AFC) oder Brennstoffzellen mit phosphorsauren Elektrolyten (PAFC) . All diese arbeiten mit Wasserstoff als Brennstoff und stellen je nach Typ zum Teil sehr hohe Anforderungen an die Gasreinheit. Insbesondere der Gehalt an Kohlenmonoxid hat direkten Ein- fluss auf die Degradation der Zellen und sollte deshalb mög- liehst niedrig, vorzugsweise im PPM-Bereich liegen. Sollen Kohlenwasserstoffe zum Betrieb von Niedertemperatur- Brennstoffzellen verwendet werden, so ist es erforderlich, den nötigen Wasserstoff in vorgelagerten Reaktionsstufen zu erzeugen. Hierzu sind verschiedene Verfahren, wie Dampf- Reformierung (Stea Reforming) , partielle Oxidation, auto- ther e Reformierung oder andere Verfahren, vorzugsweise mit katalytischer Unterstützung bekannt. Damit die erforderliche Gasreinheit zu erreichen ist, enthalten derartige Anlagen neben der eigentlichen Wasserstofferzeugung noch verschieden Stufen zur Gasreinigung. Die den Niedertemperatur-Brennstoffzellen vorgeschaltete Brennstoff- aufbereitung ist daher aufwendig und kostenintensiv und wirkt sich aufgrund der notwendigen Wärmeversorgung und Temperatureinstellung der einzelnen Reaktionsstufen zudem negativ auf den Gesamtwirkungsgrad der Brennstoffzellenanlage aus. In Hochtemperatur-Brennstoffzellen, wie zum Beispiel Schmelzkar- bonatbrennstoffzellen (MCFC) oder oxidkeramischen Brennstoffzellen (SOFC) kann die Reformierung der Kohlenwasserstoffe direkt in der Brennstoffzelle erfolgen. Daher spricht man hier von interner Reformierung. Allerdings kann es auch bei Hochtemperatur-Brennstoffzellen, vor allem bei Verwendung von höheren Kohlenwasserstoffen, erforderlich sein eine Brennstoffaufbereitung bzw. Vorreformierung vorzuschalten. Diese hat die Aufgabe die flüssigen Kohlenwasserstoffe zu verdampfen, Schwefelverbindungen zu entfernen und die Aromate, Ole- fine und längerkettigen Kohlenwasserstoffe aufzubrechen (zu "cracken") .
Damit sichergestellt ist, dass die gesamte Anodenfläche der Brennstoffzelle ausreichend mit Brennstoff versorgt wird, werden die Brennstoffzellen üblicherweise mit Brennstoffüber- schuss betrieben. Daraus ergibt sich, dass nicht 100% des zugeführten Brennstoffs oxidiert werden und dass Anodenabgas noch eine Restmenge an Brennstoff enthält. Dieser Rest wird meist verbrannt oder katalytisch umgesetzt. Die dabei entstehende Wärme kann genutzt werden, um einen Vorreformer zu be- heizen und damit das Brenngas vorzubehandeln und aufzuwerten oder in einem Abhitzekessel nutzbare Wärme zu erzeugen.
Aus der EP 1 121 724 Bl ist eine Verbundbrennstoffzellenanlage bekannt, bei der eine oxidkeramische Brennstoffzelle (SOFC) , die bei einer hohen Arbeitstemperatur von etwa 800°C bis 1.000°C arbeitet, mit einer Niedertemperatur- Brennstoffzelle, nämlich einer Polymer-Elektrolyt-Membran- Brennstoffzelle (PEMFC) oder einer Brennstoffzelle mit phos- phorsauren Elektrolyten (PAFC) , die in einem niedrigen Temperaturbereich von etwa 60°C bis 80°C bzw. von 160°C bis 220°C arbeiten, kombiniert sind. Dabei wird die Hochtemperatur- Brennstoffzelle mit Brennstoffüberschuss betrieben und der dabei im Überschuss erzeugte Wasserstoff für den Betrieb der nachgeschalteten Niedertemperatur-Brennstoffzelle zur Verfügung gestellt, die Hochtemperatur-Brennstoffzelle dient als quasi als Reformer für die Niedertemperatur-Brennstoffzelle, so dass ein solcher nicht eigens erforderlich ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es eine Verbundbrennstoffzellenanlage mit einem gegenüber der bekannten Kombination gesteigerten Wirkungsgrad, insbesondere einer verbesserten thermischen Nutzung des eingesetzten Brennstoffs zu schaffen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Verbundbrennstoffzellenanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst .
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Verbundbrennstoffzellenanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst .
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verbundbrennstoffzellenanlage sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt :
Figur 1 ein Funktionsprinzip einer Verbundbrennstoffzellenanlage, bei der eine Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle (MCFC) und eine Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzelle (PEMFC) , kombiniert sind;
Figur 2 ein Schaltbild einer Verbundbrennstoffzellenanlage dieser Art gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfin- düng; und
Figur 3 ein Schaltbild einer Verbundbrennstoffzellenanlage dieser Art gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Verbundbrennstoffzellenanlage bedeutet Bezugs- zeichen 110 eine erste Brennstoffzellenanordnung in Form eines Stapels von Hochtemperaturbrennstoffzellen 112, von denen lediglich eine dargestellt ist. Bezugszeichen 210 bedeutet eine zweite Brennstoffzellenanordnung in Form eines Stapels von Niedertemperaturbrennstoffzellen 212, von denen wiederum nur eine dargestellt ist.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Hochtemperatur-Brennstoffzellen 112 Schmelzkarbonatbrennstoffzellen (MCFC) , die Niedertemperatur-Brennstoffzellen 212 sind Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen (PEMFC) .
Die Hochtemperaturbrennstoffzellen 112 enthalten jeweils eine
Anode 101, eine Kathode 102 und eine dazwischen angeordnete Elektrolytmatrix oder Membran 103. Die Niedertemperaturbrenn- stoffzellen 212 enthalten jeweils eine Anode 201, eine Katho- de 202 und eine dazwischen angeordnete Membran 203 in Form einer Polymer-Elektrolyt-Membran.
Für die Hochtemperaturbrennstoffzellen 112 gibt es einen Ano- deneingang 113 zur Zuführung von frischem Brenngas oder allgemein Anodenzugas zu den Anoden 101 und einen Anodenausgang 114 zum Abführen von verbrauchtem Brenngas oder Anodenabgas von den Anoden 101, einen Kathodeneingang 115 zum Zuführen von frischem Kathodengas oder allgemein Kathodenzugas zu den Kathoden 102 sowie einen Kathodenausgang 116 zum Abführen von verbrauchtem Kathodengas oder Kathodenabgas von denselben.
Für die Niedertemperaturbrennstoffzellen 212 gibt es jeweils einen Anodeneingang 213 zur Zuführung von frischem Brenngas oder Anodenzugas zu den Anoden 201 und einen Anodenausgang
214 zum Abführen von verbrauchtem Brenngas von oder Anodenabgas von denselben, einen Kathodeneingang 215 zum Zuführen von frischem Kathodengas oder Kathodenzugas zu den Kathoden 202 sowie einen Kathodenausgang 216 zum Abführen von verbrauchtem Kathodengas oder Kathodenabgas von denselben.
Weiterhin enthält die erste Brennstoffzellenanordnung 110 der Hochtemperaturbrennstoffzellen 112 einen Katalysator 118 zur internen Reformierung des über den Kathodeneingang 113 zuge- führten frischen Brenngases oder Anodenzugases .
Zwischen den Anodenausgang 114 der ersten Brennstoffzellenanordnung 110 und den Anodeneingang 213 der zweiten Brennstoffzellenanordnung 210 ist eine Anodengasüberführungsleitungs- Verbindung 120, welche in Figur 1 durch einen Pfeil lediglich angeordnet ist, geschaltet, die der Überführung von mindestens einem Teil des Anodenabgases der ersten Brennstoffzellenanordnung 110 als Anodenzugas der zweiten Brennstoffzellenanordnung 210 dient. In diese Anodengasüberführungsleitungsverbindung 120 ist eine Gasreinigungseinrichtung geschaltet, die der Reinigung des ü- bergeführten Anodenabgas von für die zweite Brennstoffzellenanordnung 210, insbesondere deren Anoden 210 schädlichen Gas- bestandteilen, insbesondere von CO dient und die in der Prinzipdarstellung von Figur 1 nicht dargestellt ist.
Wie gezeigt ist, wird dem Anodeneingang 113 der ersten Brennstoffzellenanordnung 110 ein, gegebenenfalls bereits in einer vorgeschalteten, in Figur 1 nicht gezeigten, Einrichtung zur Brennstoffaufbereitung bzw. Vorreformierung hergestelltes und aus einem Gemisch von CH4 und H20 bestehendes Brenngas zugeführt. Nachdem das zugeführte Gasgemisch in dem Katalysator 118 durch interne Reformierung zu C02 und H2 umgesetzt worden ist und an den Anoden 101 der ersten Brennstoffzellenanordnung 110 eine Anodenreaktion stattgefunden hat, verlässt ein als wesentliche Bestandteile H2 , H20, C02 enthaltendes Gasgemisch den Anodenausgang 114, um über die Anodengasüberfüh- rungsleitungsVerbindung 120 dem Anodeneingang 213 der zweiten Brennstoffzellenanordnung 210 zugeführt zu werden. Dabei werden, wie bereits vorher erläutert, schädliche Gasbestandteile, insbesondere CO aus dem übergeführten Anodenabgas entfernt .
In der zweiten Brennstoffzellenanordnung 210 unterliegt das besagte Gasgemisch dann einer Anodenreaktion an den Niedertemperaturbrennstoffzellen 212, worauf ein im wesentlichen C02 und H20 enthaltendes Gasgemisch den Anodenausgang 214 der zweiten Brennstoffzellenanordnung 210 verlässt.
Zwischen den Anodenausgang 214 der zweiten Brennstoffzellenanordnung 210 und den Kathodeneingang 115 der ersten Brennstoffzellenanordnung 110 ist eine Gasrückführungsleitungsver- bindung 140 geschaltet, welche der Rückführung von mindestens einem Teil des Anodenabgases der zweiten Brennstoffzellenanordnung 210 zum Kathodeneingang 115 der ersten Brennstoffzellenanordnung 110 dient. Bei dem hier dargestellten Funktionsprinzip wird die gesamte Menge des Anodenabgases der zweiten Brennstoffzellenanordnung 210 zum Kathodeneingang 115 der ersten Brennstoffzellenanordnung 110 zurückgeführt.
Bei der in Figur 2 im Schaltbild dargestellten Verbundbrennstoffzellenanlage eines ersten Ausführungsbeispiels der Er- findung, welche grundsätzlich nach dem in Figur 1 gezeigten Funktionsprinzip arbeitet, ist die ersten Brennstoffzellenanordnung 110 zusammen mit einer Mischeinrichtung oder Mischkammer 150 und einer katalytischen Brennereinrichtung 180 in einem gemeinsamen isolierenden Gehäuse 200 angeordnet, wel- ches gleichzeitig einen Teil der Gasströmungswege der ersten Brennstoffzellenanordnung 110 begrenzt und definiert. Diese Art der Anordnung ist auch als "Hot Module" bekannt. Dabei ist innerhalb des isolierenden Gehäuses 200 eine zwischen den Anodenausgang 114 und den Kathodeneingang 115 der ersten Brennstoffzellenanordnung 110 gekoppelte Anodenabgasrückfüh- rungsleitungs erbindung 170 vorgesehen, welche der Rückführung von Anodenabgas zu dem Kathodeneingang 115 dient.
In dieser Anodenabgasrückführungsleitungsverbindung 170 sind die katalytische Brennereinrichtung 180 und, dieser vorgeschaltet, die Mischeinrichtung bzw. Mischkammer 150 vorgesehen. Die Mischeinrichtung 150 dient zum Beimischen der über' die Gasrückführungsleitungsverbindung 140 vom Anodenausgang 214 der zweiten Brennstoffzellenanordnung 210 rückgeführten Gasbestandteile.
In der Anodengasüberführungsleitungsverbindung 120, die zwischen den Anodenausgang 114 der ersten Brennstoffzellenanordnung 110 und den Anodeneingang 213 der zweiten Brennstoffzel- lenanordnung 210 geschaltet ist, ist die bereits im Zusammenhang mit dem anhand der Figur 1 erläuterten Funktionsprinzip genannte Gasreinigungseinrichtung 130 vorgesehen, welche der Reinigung des übergeführten Anodenabgases von für die zweite Brennstoffzellenanordnung 210 schädlichen Gasbestandteilen, insbesondere von CO dient.
Weiterhin ist in der Anodengasüberführungsleitungsverbindung 120 der Gasreinigungseinrichtung 130 nachgeschaltet ein Wär- metauscher 190 vorgesehen, durch welchen das übergeführte A- nodengas auf ein geeignetes Temperaturniveau gekühlt wird.
Weiterhin ist eine Gasspeichereinrichtung 160 vorgesehen, die mit der Anodengasüberführungsleitungsverbindung 120 stromab- wärts der Gasreinigungseinrichtung 130 gekoppelt ist und zur Speicherung von gereinigtem Anodengas und zur späteren Zuführung desselben zu der zweiten Brennstoffzellenanordnung 210 dient .
Die zwischen den Anodenausgang 214 der zweiten Brennstoffzellenanordnung 210 und den Kathodeneingang 115 der ersten Brennstoffzellenanordnung 110 geschaltete Gasrückführungslei- tungsVerbindung 140 ist über die Mischeinrichtung 150 mit der den Anodenausgang 114 mit dem Kathodeneingang 115 der ersten Brennstoffzellenanordnung 110 verbindenden Anodenabgasrück- führungsleitungsverbindung 170 gekoppelt. Die Mischeinrichtung 150 dient weiterhin dem Beimischen von frischem Kathodengas, insbesondere von Luft, welche dann ebenfalls' dem Kathodeneingang 115 der ersten Brennstoffzellenanordnung 110 zugeführt wird.
Dem Anodeneingang 113 der ersten Brennstoffzellenanordnung 110 vorgeschaltet ist eine bereits im Zusammenhang mit dem Funktionsprinzip von Figur 1 erläuterte Einrichtung zur Brennstoffaufbereitung 119.
Die katalytische Brennereinrichtung 180 dient zum Verbrennen von brennbaren Restbestandteilen des die Mischeinrichtung 150 verlassenden Gasgemischs der Anodenabgase der beiden BrennstoffZellenanordnungen 110 und 210.
Bei dem in Figur 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind wiederum eine erste Brennstoffzellenanordnung 110 zusammen mit einer katalytischen Brennereinrichtung 180 und einer dieser vorgeschalteten Mischeinrichtung 150, die in einer zwischen den Anodenausgang 114 und den Kathodeneingang 115 geschalteten Anodenabgasrückführungsleitungsver- bindung 170 vorgesehen sind, in einem isolierenden Gehäuse
200 nach Art eines "Hot Module" angeordnet. Zwischen den Anodenausgang 114 der ersten Brennstoffzellenanordnung 110 und den Anodeneingang 213 der zweiten Brennstoffzellenanordnung 210 ist eine Anodengasüberführungsleitungsverbindung 120 ge- schaltet, die der Überführung von mindestens einem Teil des
Anodenabgases der ersten Brennstoffzellenanordnung 110 zum A- nodeneingang 213 der zweiten Brennstoffzellenanordnung 210 dient .
In diese Anodengasüberführungsleitungsverbindung 120 ist eine
Gasreinigungseinrichtung 135 geschaltet, die der Reinigung des übergeführten Anodenabgases von für die zweite Brennstoffzellenanordnung 210 schädlichen Gasbestandteilen, insbesondere von CO dient. Diese Gasreinigungseinrichtung 135 ist durch eine Gastrenneinrichtung gebildet, welche die unerwünschten Gasbestandteile abtrennt.
Zwischen die Gasreinigungseinrichtung 135 und die Mischeinrichtung 150 und damit über die Anodenabgasrückführungslei- tungsverbindung 170 mit dem Kathodeneingang 115 der ersten • Brennstoffzellenanordnung 110 verbunden ist eine Gasrückfüh- rungsleitungsverbindung 145 geschaltet, die zur Rückführung von mindestens einem Teil der in der Gasreinigungseinrichtung 135 abgetrennten Gasbestandteile dient.
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Gasreinigungseinrichtung 135 zur Abtrennung von im wesentlichen allen im Anodenabgas der ersten Brennstoffzellenanordnung 110 enthaltenen Gasbestandteilen mit Ausnahme von Wasserstoff H2 vorgesehen. Letzterer ist dann als im wesentlichen einziger Bestandteil des Anodenabgases über die Anodengasüberführungs- leitungsverbindung 120 der zweiten Brennstoffzellenanordnung 210 zuführbar. Die abgetrennten Gasbestandteile, die über die Gasrückführungsleitungsverbindung 145 zu der Mischeinrichtung 150 der ersten Brennstoffzellenanordnung 110 rückgeführt werden, enthalten im wesentlichen C02, CO, H20 und, gegebenenfalls geringe Bestandteile auch an H2.
Ähnlich wie bei dem anhand der Figur 3 beschriebenem Ausführungsbeispiel ist auch hier eine mit der Anodengasüberfüh- rungsleitungsverbindung 120 stromabwärts der Gasreinigungs- einrichtung 135 gekoppelte Gasspeichereinrichtung 160 vorgesehen, die der Speicherung bzw. dem Vorhalten von gereinigtem Anodenabgas, hier also von im wesentlichen H2 , zu späteren
Zuführung desselben zu der zweiten Brennstoffzellenanordnung 210 dient.
An der in die Anodenabgasrückführungsleitungsverbindung 170 geschalteten Mischeinrichtung 150 ist weiterhin frisches Kathodengas, insbesondere Luft, dem zu dem Kathodeneingang 115 der ersten Brennstoffzellenanordnung 110 zugeführten Gas beimischbar. Ebenfalls wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist auch hier dem Anodeneingang 113 eine Brennstoffaufbereitung 119 vorgeschaltet.
Von dem Kathodenausgang 116 der ersten Brennstoffzellenanordnung 110 wird das verbrauchte Kathodengas als Abluft nach außen abgeführt, gleichermaßen wird von dem Kathodenausgang 216 der zweiten Brennstoffzellenanordnung 210 das verbrauchte Kathodengas als Abluft nach außen abgegeben.
Die in der Anodenabgasrückführungsleitungsverbindung 170 der ersten Brennstoffzellenanordnung 110 vorgesehene katalytische Brennereinrichtung 180 dient zum Verbrennen von brennbaren Restbestandteilen des über die Gasrückführungsleitungsverbin- d ng 145 rückgeführten Gases, insbesondere der darin enthaltenen Bestandteile an H2 , sowie der brennbaren Restbestand- . teile des vom Anodenausgang 114 der ersten Brennstoffzellenanordnung 110 kommenden Anodenabgases.
Die Gasreinigungseinrichtung 135, welche bei dem Ausführungs- beispiel der Figur 3 außerhalb des isolierenden Gehäuses 200 dargestellt ist, kann auch innerhalb desselben, also innerhalb des "Hot Module" vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste
101, 201 Anode
102, 202 Kathode
103, 203 Matrix, Membran
110, 210 Brennstoffzellenstapel
112, 212 Brennstoffzelle
113, 213 Anodeneingang 1 11144,, 2 21144 Anodenausgang
115, 215 Kathodeneingang
116, 216 Kathodenausgang
119 BrennstoffZellenaufbereitung
120 Anodengasüberführungsleitungsverbindung 1 13300;; 1 13355 Gasreinigungseinrichtung
140; 145 Gasrückführungsleitungsverbindung
150 Mischeinrichtung
160 Gasspeiehereinrichtung
170 Anodengasrückführungsleitungsverbindung 1 18800 katalytische Brennereinrichtung
190 Wärmetauscher
200 isolierendes Gehäuse

Claims

Patentansprüche
1. Verbundbrennstoffzellenanlage mit einer eine Anzahl von Hochtemperaturbrennstoffzellen (112), insbesondere Schmelzkarbonatbrennstoffzellen, enthaltenden ersten Brennstoffzellenanordnung (110) , insbesondere in Form eines Brennstoffzel- lenstapels, wobei die Hochtemperaturbrennstoffzellen (112) jeweils eine Anode (101), eine Kathode (102) und eine dazwischen angeordnete Elektrolytmatrix oder Membran (103) enthalten und für die Hochtemperaturbrennstoffzellen (112) ein Anodeneingang (113) zur Zuführung von frischem Brenngas zu den Anoden (101) und ein Anodenausgang (114) zum Abführen von verbrauchtem Brenngas von den Anoden (101) , ein Kathodeneingang (115) zum Zuführen von frischem Kathodengas zu den Kathoden (102) sowie ein Kathodenausgang (116) zum Abführen von verbrauchtem Kathodengas von den Kathoden (102) vorgesehen ist, mit einer eine Anzahl von Niedertemperaturbrennstoffzel- len (212) , insbesondere Polymer-Elektrolyt-Membran- Brennstoffzellen, enthaltenden zweiten Brennstoffzellenanordnung (210) , insbesondere in Form eines Brennstoffzellensta- pels, wobei die Niedertemperaturbrennstoffzellen (212) jeweils eine Anode (201), eine Kathode (202) und eine dazwi- sehen angeordnete Elektrolytmatrix oder Membran (203) enthalten und für die Niedertemperaturbrennstoffzellen (212) ein A- nodeneingang (213) zur Zuführung von frischem Brenngas zu den Anoden (201) und ein Anodenausgang (214) zum Abführen von verbrauchtem Brenngas von den Anoden (201) , ein Kathodeneingang (215) zum Zuführen von frischem Kathodengas zu den Kathoden (202) sowie ein Kathodenausgang (216) zum Abführen von verbrauchtem Kathodengas von den Kathoden (202) vorgesehen ist, mit einer zwischen den Anodenausgang (114) der ersten Brennstoffzellenanordnung (110) und den Anodeneingang (213) der zweiten Brennstoffzellenanordnung (210) geschalteten Anodengasüberführungsleitungsverbindung (120) zur Überführung von mindestens einem Teil des Anodenabgases der ersten Brenn- stoffzellenanordnung (110) als Anodenzugas der zweiten Brennstoffzellenanordnung (210) und mit einer in die Anodengasüberführungsleitungsverbindung (120) geschalteten Gasreinigungseinrichtung (130; 135) zur Reinigung des übergeführten Anodenabgases von für die zweiten Brennstoffzellenanordnung (210) schädlichen Gasbestandteilen, insbesondere von CO, gekennzeichnet durch eine zwischen den Anodenausgang (214) der zweiten Brennstoffzellenanordnung (210) und den Kathodeneingang (115) der ersten Brennstoffzellenanordnung (110) geschaltete Gasrückführungsleitungsverbindung (140) zur Rück- führung von mindestens einem Teil des Anodenabgases der zweiten Brennstoffzellenanordnung (210) zum Kathodeneingang (115) der ersten Brennstoffzellenanordnung (110) .
2. Verbundbrennstoffzellenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasrückführungsleitungsverbindung
(140) zur Rückführung des gesamten Anodenabgases der zweiten Brennstoffzellenanordnung (210) zum Kathodeneingang (115) der ersten Brennstoffzellenanordnung (110) vorgesehen ist.
3. Verbundbrennstoffzellenanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasreinigungseinrichtung (135) durch eine Gastrenneinrichtung zur Abtrennung der unerwünschten Gasbestandteile aus dem Anodenabgas gebildet ist, und dass eine zwischen die Gasreinigungsein- richtung (135) und den Kathodeneingang (115) der ersten Brennstoffzellenanordnung (110) geschaltete Gasrückführungs- leitungsverbindung (145) zur Rückführung von mindestens einen Teil der in der Gasreinigungseinrichtung (135) abgetrennten Gasbestandteile zum Kathodeneingang (115) der ersten Brennstoffzellenanordnung (110) vorgesehen ist.
4. Verbundbrennstoffzellenanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasrückführungsleitungsverbindung (145) zur Rückführung der gesamten in der Gasreinigungseinrichtung (135) abgetrennten Gasbestandteile zum Kathodeneingang (115) der ersten Brennstoffzellenanordnung (110) vorgesehen ist.
5. Verbundbrennstoffzellenanlage nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischeinrichtung (150) zur Beimischung von frischem Kathodengas, insbesondere von Umgebungsluft, zu dem über die Gasrückführungsleitungsverbindung (140; 145) rückgeführten Gas vorgesehen ist.
6. Verbundbrennstoffzellenanlage nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die als Gastrenneinrichtung ausgebildete Gasreinigungseinrichtung (135) zur Abtrennung von im wesentlichen allen im Anodenabgas der ersten Brennstoff- zellenanordnung (110) enthaltenen Gasbestandteilen mit Ausnahme von Wasserstoffgas ausgebildet ist, welch letzteres dann als im wesentlichen einziger Bestandteil des Anodenabgases über die Anodenabgasüberführungsleitungsverbindung (120) der zweiten Brennstoffzellenanordnung (210) zuführbar ist.
7. Verbundbrennstoffzellenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Anodengasüberführungsleitungsverbindung (120) stromabwärts der Gasreinigungseinrichtung (130; 135) gekoppelte Gasspeichereinrich- tung (160) zur Speicherung von gereinigtem Anodenabgas und späteren Zuführung desselben zu der zweiten Brennstoffzellenanordnung (210) vorgesehen ist.
8. Verbundbrennstoffzellenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Brennstoffzellenanordnung (110) eine zwischen den Anodenausgang (114) und den Kathodeneingang (115) gekoppelte Anodenabgasrückführungsleitungsverbindung (170) zur Rückführung von Anodenabgas zum Kathodeneingang (115) enthält.
9. Verbundbrennstoffzellenanlage nach Anspruch 8, soweit dieser auf Anspruch 1 zurückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasrückführungsleitungsverbindung (140; 145) mit der Anodenabgasrückführungsleitungsverbindung (170) gekoppelt ist.
10. Verbundbrennstoffzellenanlage nach Anspruch 8, soweit dieser auf Anspruch 3 zurückbezogen ist, dadurch gekennzeich- net, dass die Gasrückführungsleitungsverbindung (145) zur Ü- berführung der abgetrennten Gasbestandteile von der als Gastrenneinrichtung ausgebildeten Gasreinigungseinrichtung (135) zur ersten Brennstoffzellenanordnung (110) mit der Ano- denabgasrückführungsleitungsverbindung (170) gekoppelt ist.
11. Verbundbrennstoffzellenanlage nach Anspruch 8, 9, oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anodenabgasrückführungsleitungsverbindung (170) teilweise durch ein die erste Brennstoffzellenanordnung (110) beherbergendes isolierendes Gehäu- se (200) gebildet ist.
12. Verbundbrennstoffzellenanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Anodenabgasrückführungsleitungsverbindung (170) eine Mischeinrichtung (150) zum Beimischen der über die Gasrückführungsleitungsverbindung (140; 145) rückgeführten Gasbestandteile vorgesehen ist.
13. Verbundbrennstoffzellenanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Anodenabgasrückführungsleitungsverbindung (170) eine katalytische Brenneinrichtung (180) zum Verbrennen von brennbaren Restbestandteilen des rückgeführten Gases vorgesehen ist.
14. Verbundbrennstoffzellenanlage nach Anspruch 12 und 13, •dadurch gekennzeichnet, dass die katalytische Brenneinrichtung (180) stromabwärts der Mischeinrichtung (150) in der A- nodenabgasrückführungsleitungsverbindung (170) vorgesehen ist.
15. Verbundbrennstoffzellenanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die als Gastrenneinrichtung ausgebildete Gasreinigungseinrichtung (135) innerhalb des isolierenden Gehäuses (200) vorgesehen ist.
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Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006127026A3 (en) * 2004-09-15 2007-04-12 Univ California Hybrid fuel cell combining direct carbon conversion and high temperature h2 fuel cells
GB2460715A (en) * 2008-06-10 2009-12-16 Itm Power Mini Fuel Cell
EP2122732A4 (de) * 2007-02-05 2011-03-30 Fuelcell Energy Inc System mit integrierter wasserstoffverwendungsvorrichtung zur brennstoffzellenenergieerzeugung
WO2014151182A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-25 Exxonmobil Research And Engineering Company Integrated power generation and carbon capture using fuel cells
US9077008B2 (en) 2013-03-15 2015-07-07 Exxonmobil Research And Engineering Company Integrated power generation and chemical production using fuel cells
US9556753B2 (en) 2013-09-30 2017-01-31 Exxonmobil Research And Engineering Company Power generation and CO2 capture with turbines in series
US9755258B2 (en) 2013-09-30 2017-09-05 Exxonmobil Research And Engineering Company Integrated power generation and chemical production using solid oxide fuel cells
US9819042B2 (en) 2013-09-30 2017-11-14 Exxonmobil Research And Engineering Company Fuel cell integration within a heat recovery steam generator
WO2018165310A1 (en) * 2017-03-10 2018-09-13 Fuelcell Energy, Inc. Load-following fuel cell system with energy storage
US10541433B2 (en) 2017-03-03 2020-01-21 Fuelcell Energy, Inc. Fuel cell-fuel cell hybrid system for energy storage
US11211621B2 (en) 2018-11-30 2021-12-28 Exxonmobil Research And Engineering Company Regeneration of molten carbonate fuel cells for deep CO2 capture
US11309563B2 (en) 2016-04-21 2022-04-19 Fuelcell Energy, Inc. High efficiency fuel cell system with hydrogen and syngas export
US11335937B2 (en) 2019-11-26 2022-05-17 Exxonmobil Research And Engineering Company Operation of molten carbonate fuel cells with high electrolyte fill level
US11424469B2 (en) 2018-11-30 2022-08-23 ExxonMobil Technology and Engineering Company Elevated pressure operation of molten carbonate fuel cells with enhanced CO2 utilization
US11476486B2 (en) 2018-11-30 2022-10-18 ExxonMobil Technology and Engineering Company Fuel cell staging for molten carbonate fuel cells
US11664519B2 (en) 2019-11-26 2023-05-30 Exxonmobil Research And Engineering Company Fuel cell module assembly and systems using same
US11695122B2 (en) 2018-11-30 2023-07-04 ExxonMobil Technology and Engineering Company Layered cathode for molten carbonate fuel cell
US11742508B2 (en) 2018-11-30 2023-08-29 ExxonMobil Technology and Engineering Company Reforming catalyst pattern for fuel cell operated with enhanced CO2 utilization
US11888187B2 (en) 2018-11-30 2024-01-30 ExxonMobil Technology and Engineering Company Operation of molten carbonate fuel cells with enhanced CO2 utilization
US11978931B2 (en) 2021-02-11 2024-05-07 ExxonMobil Technology and Engineering Company Flow baffle for molten carbonate fuel cell
US12334607B2 (en) 2019-11-26 2025-06-17 ExxonMobil Technology and Engineering Company Fuel cell assembly with external manifold for parallel flow
US12355085B2 (en) 2018-11-30 2025-07-08 ExxonMobil Technology and Engineering Company Cathode collector structures for molten carbonate fuel cell
US12374703B2 (en) 2018-11-30 2025-07-29 ExxonMobil Technology and Engineering Company Flow field baffle for molten carbonate fuel cell cathode

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007037090A1 (de) * 2007-08-06 2009-02-12 Robert Bosch Gmbh Brennstoffzellensystem mit abgasseitigem Wasserstoffkatalysator
KR101441489B1 (ko) 2011-12-05 2014-09-18 두산중공업 주식회사 연료 전지 시스템과 그 구동 방법
DE102012206053A1 (de) * 2012-04-13 2013-10-17 Elringklinger Ag Brennstoffzellenvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2008489A1 (de) * 1970-02-24 1971-09-09 Bbc Brown Boveri & Cie Brennstoffzellen System zum Umsatz von Kohlenwasserstoffen
US5084363A (en) * 1990-01-10 1992-01-28 International Fuel Cells Corp. Molten carbonate fuel cell power plant
DE4446841A1 (de) * 1994-12-27 1996-07-04 Mtu Friedrichshafen Gmbh Brennstoffzellenmodul
DE19637207C2 (de) * 1996-09-12 1998-07-02 Siemens Ag Anlage und Verfahren zur Energieerzeugung
EP1121724B1 (de) * 1998-09-14 2002-04-10 Forschungszentrum Jülich Gmbh Festoxidbrennstoffzelle betrieben mit brennstoffüberschuss

Cited By (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006127026A3 (en) * 2004-09-15 2007-04-12 Univ California Hybrid fuel cell combining direct carbon conversion and high temperature h2 fuel cells
EP2122732A4 (de) * 2007-02-05 2011-03-30 Fuelcell Energy Inc System mit integrierter wasserstoffverwendungsvorrichtung zur brennstoffzellenenergieerzeugung
US8815462B2 (en) 2007-02-05 2014-08-26 Fuelcell Energy, Inc. Fuel cell power production system with an integrated hydrogen utilization device
GB2460715A (en) * 2008-06-10 2009-12-16 Itm Power Mini Fuel Cell
US9923219B2 (en) 2013-03-15 2018-03-20 Exxonmobile Research And Engineering Company Integrated operation of molten carbonate fuel cells
US9553321B2 (en) 2013-03-15 2017-01-24 Exxonmobile Research And Engineering Company Integrated power generation and carbon capture using fuel cells
US9077006B2 (en) 2013-03-15 2015-07-07 Exxonmobil Research And Engineering Company Integrated power generation and carbon capture using fuel cells
US9077008B2 (en) 2013-03-15 2015-07-07 Exxonmobil Research And Engineering Company Integrated power generation and chemical production using fuel cells
US9077007B2 (en) 2013-03-15 2015-07-07 Exxonmobil Research And Engineering Company Integrated power generation and chemical production using fuel cells
US9178234B2 (en) 2013-03-15 2015-11-03 Exxonmobil Research And Engineering Company Integrated power generation using molten carbonate fuel cells
US9257711B2 (en) 2013-03-15 2016-02-09 Exxonmobil Research And Engineering Company Integrated carbon capture and chemical production using fuel cells
US9263755B2 (en) 2013-03-15 2016-02-16 Exxonmobil Research And Engineering Company Integration of molten carbonate fuel cells in iron and steel processing
US9343764B2 (en) 2013-03-15 2016-05-17 Exxonmobil Research And Engineering Company Integration of molten carbonate fuel cells in methanol synthesis
US9343763B2 (en) 2013-03-15 2016-05-17 Exxonmobil Research And Engineering Company Integration of molten carbonate fuel cells for synthesis of nitrogen compounds
JP2016516276A (ja) * 2013-03-15 2016-06-02 エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニーＥｘｘｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ 燃料電池を使用する集積化された発電および炭素捕捉
US9362580B2 (en) 2013-03-15 2016-06-07 Exxonmobil Research And Engineering Company Integration of molten carbonate fuel cells in a refinery setting
US9419295B2 (en) 2013-03-15 2016-08-16 Exxonmobil Research And Engineering Company Integrated power generation and chemical production using fuel cells at a reduced electrical efficiency
US9455463B2 (en) 2013-03-15 2016-09-27 Exxonmobil Research And Engineering Company Integrated electrical power and chemical production using fuel cells
US9520607B2 (en) 2013-03-15 2016-12-13 Exxonmobil Research And Engineering Company Integration of molten carbonate fuel cells with fermentation processes
US10676799B2 (en) 2013-03-15 2020-06-09 Exxonmobil Research And Engineering Company Integrated electrical power and chemical production using fuel cells
US9941534B2 (en) 2013-03-15 2018-04-10 Exxonmobil Research And Engineering Company Integrated power generation and carbon capture using fuel cells
US9647284B2 (en) 2013-03-15 2017-05-09 Exxonmobil Research And Engineering Company Integration of molten carbonate fuel cells in Fischer-Tropsch synthesis
US9650246B2 (en) 2013-03-15 2017-05-16 Exxonmobil Research And Engineering Company Integration of molten carbonate fuel cells in fischer-tropsch synthesis
US9735440B2 (en) 2013-03-15 2017-08-15 Exxonmobil Research And Engineering Company Integration of molten carbonate fuel cells in fischer-tropsch synthesis
US10093997B2 (en) 2013-03-15 2018-10-09 Exxonmobil Research And Engineering Company Integration of molten carbonate fuel cells in iron and steel processing
US9786939B2 (en) 2013-03-15 2017-10-10 Exxonmobil Research And Engineering Company Integrated power generation and chemical production using fuel cells
US9077005B2 (en) 2013-03-15 2015-07-07 Exxonmobil Research And Engineering Company Integration of molten carbonate fuel cells in Fischer-Tropsch synthesis
WO2014151182A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-25 Exxonmobil Research And Engineering Company Integrated power generation and carbon capture using fuel cells
US9819042B2 (en) 2013-09-30 2017-11-14 Exxonmobil Research And Engineering Company Fuel cell integration within a heat recovery steam generator
US9755258B2 (en) 2013-09-30 2017-09-05 Exxonmobil Research And Engineering Company Integrated power generation and chemical production using solid oxide fuel cells
US9556753B2 (en) 2013-09-30 2017-01-31 Exxonmobil Research And Engineering Company Power generation and CO2 capture with turbines in series
US10283802B2 (en) 2013-09-30 2019-05-07 Exxonmobil Research And Engineering Company Fuel cell integration within a heat recovery steam generator
US11309563B2 (en) 2016-04-21 2022-04-19 Fuelcell Energy, Inc. High efficiency fuel cell system with hydrogen and syngas export
US10541433B2 (en) 2017-03-03 2020-01-21 Fuelcell Energy, Inc. Fuel cell-fuel cell hybrid system for energy storage
US10573907B2 (en) 2017-03-10 2020-02-25 Fuelcell Energy, Inc. Load-following fuel cell system with energy storage
WO2018165310A1 (en) * 2017-03-10 2018-09-13 Fuelcell Energy, Inc. Load-following fuel cell system with energy storage
US11888187B2 (en) 2018-11-30 2024-01-30 ExxonMobil Technology and Engineering Company Operation of molten carbonate fuel cells with enhanced CO2 utilization
US12095129B2 (en) 2018-11-30 2024-09-17 ExxonMobil Technology and Engineering Company Reforming catalyst pattern for fuel cell operated with enhanced CO2 utilization
US11424469B2 (en) 2018-11-30 2022-08-23 ExxonMobil Technology and Engineering Company Elevated pressure operation of molten carbonate fuel cells with enhanced CO2 utilization
US11476486B2 (en) 2018-11-30 2022-10-18 ExxonMobil Technology and Engineering Company Fuel cell staging for molten carbonate fuel cells
US11616248B2 (en) 2018-11-30 2023-03-28 ExxonMobil Technology and Engineering Company Elevated pressure operation of molten carbonate fuel cells with enhanced CO2 utilization
US12374703B2 (en) 2018-11-30 2025-07-29 ExxonMobil Technology and Engineering Company Flow field baffle for molten carbonate fuel cell cathode
US11695122B2 (en) 2018-11-30 2023-07-04 ExxonMobil Technology and Engineering Company Layered cathode for molten carbonate fuel cell
US11742508B2 (en) 2018-11-30 2023-08-29 ExxonMobil Technology and Engineering Company Reforming catalyst pattern for fuel cell operated with enhanced CO2 utilization
US11843150B2 (en) 2018-11-30 2023-12-12 ExxonMobil Technology and Engineering Company Fuel cell staging for molten carbonate fuel cells
US11211621B2 (en) 2018-11-30 2021-12-28 Exxonmobil Research And Engineering Company Regeneration of molten carbonate fuel cells for deep CO2 capture
US12355085B2 (en) 2018-11-30 2025-07-08 ExxonMobil Technology and Engineering Company Cathode collector structures for molten carbonate fuel cell
US11664519B2 (en) 2019-11-26 2023-05-30 Exxonmobil Research And Engineering Company Fuel cell module assembly and systems using same
US12334607B2 (en) 2019-11-26 2025-06-17 ExxonMobil Technology and Engineering Company Fuel cell assembly with external manifold for parallel flow
US12347910B2 (en) 2019-11-26 2025-07-01 ExxonMobil Technology and Engineering Company Fuel cell power plant with a racked fuel cell module
US11888199B2 (en) 2019-11-26 2024-01-30 ExxonMobil Technology and Engineering Company Operation of molten carbonate fuel cells with high electrolyte fill level
US11335937B2 (en) 2019-11-26 2022-05-17 Exxonmobil Research And Engineering Company Operation of molten carbonate fuel cells with high electrolyte fill level
US11978931B2 (en) 2021-02-11 2024-05-07 ExxonMobil Technology and Engineering Company Flow baffle for molten carbonate fuel cell

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