[go: up one dir, main page]

WO2009059571A1 - Hochtemperaturbrennstoffzellensystem mit teilweisem kreislauf des anodenabgases und ausschleusung von gaskomponenten - Google Patents

Hochtemperaturbrennstoffzellensystem mit teilweisem kreislauf des anodenabgases und ausschleusung von gaskomponenten Download PDF

Info

Publication number
WO2009059571A1
WO2009059571A1 PCT/DE2007/002032 DE2007002032W WO2009059571A1 WO 2009059571 A1 WO2009059571 A1 WO 2009059571A1 DE 2007002032 W DE2007002032 W DE 2007002032W WO 2009059571 A1 WO2009059571 A1 WO 2009059571A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
anode
fuel cell
temperature fuel
cell system
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/DE2007/002032
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Horst-Eckart Vollmar
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to PCT/DE2007/002032 priority Critical patent/WO2009059571A1/de
Priority to DE112007003752T priority patent/DE112007003752A5/de
Publication of WO2009059571A1 publication Critical patent/WO2009059571A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
    • 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
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04291—Arrangements for managing water in solid electrolyte fuel cell systems
    • 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
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • H01M8/0668—Removal of carbon monoxide or carbon dioxide
    • 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
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • H01M8/0687—Reactant purification by the use of membranes or filters
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • 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
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04126—Humidifying
    • H01M8/04141—Humidifying by water containing exhaust gases
    • 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
    • H01M8/14—Fuel cells with fused electrolytes
    • H01M8/144—Fuel cells with fused electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/145—Fuel cells with fused electrolytes characterised by the electrolyte material comprising carbonates
    • 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 present invention is in the field of high temperature fuel cells; These include the SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) and the MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell).
  • SOFC Solid Oxide Fuel Cell
  • MCFC Molten Carbonate Fuel Cell
  • Various process schemes according to the prior art and are e.g. in the work of Matthias Finkenrath entitled “Simulation and Analysis of the Dynamic Behavior of Power Plants with Oxide Ceramics Fuel Cell (SOFC)" (ISBN 3-89336-414-5) are discussed as possible ways to increase the efficiency of partial cycle operation of the cathode and / or
  • a further option discussed is the use of waste heat via a turbine
  • the disadvantage of these process schemes is the finite gas utilization of typically 80% and thus combustion
  • a further disadvantage, especially in the case of completely internal reforming of the fuel gas in the fuel cell stack, is the high heat requirement of the steam reforming reaction and associated therewith high temperature gradient seen in the direction of the fuel gas stream. This also leads to strong changes in the current density along the fuel gas
  • the invention relates to a high-temperature fuel cell system with partial cycle of the anode exhaust gas and to a method for operating the high-temperature fuel cell system.
  • Liquid or gaseous fuels for example natural gas, fuel oil, naphtha or biogas, are used to operate the high-temperature fuel cell system.
  • the hydrocarbonaceous fuels are desulfurized, humidified and pre-reformed prior to the electrochemical reaction in the high temperature fuel cell stack.
  • the high-temperature fuel cell system is used for the particularly efficient generation of electrical energy and for the provision of heating or process heat in combined heat and power.
  • the invention is thus based on the object of specifying a method for operating a high-temperature fuel cell system, in which the efficiency of power generation and the provision of heat are optimized.
  • high-temperature fuel cell systems are specified for carrying out the method.
  • the first object is achieved according to the invention by a method for operating a high-temperature fuel cell system in which valuable as fuel gas components of the anode exhaust gas after separation of water vapor, carbon dioxide and nitrogen are supplied to the anode gas space of the high-temperature fuel cell stack again.
  • the anode exhaust gas is fed to a shift reactor in which the carbon monoxide contained reacts with the water vapor contained as quantitatively as possible to form hydrogen and carbon dioxide. Part of the heat still contained is used to evaporate part of the water separated in the subsequent condenser.
  • the residual gas which consists essentially of hydrogen, carbon dioxide, nitrogen and residual constituents of methane and carbon monoxide, is compressed to about 6 to 15 bar and fed to a pressure swing adsorption plant, commonly known as pressure swing adsorption (PSA).
  • PSA pressure swing adsorption
  • the cylindrical containers of the PSA are filled with zeolites or molecular sieves designed for the adsorption of carbon dioxide and nitrogen.
  • the PSA is operated as follows.
  • the molecular sieve Before the molecular sieve is saturated, it is switched over to a second adsorption unit, at the same time carbon dioxide and nitrogen are expelled in the saturated molecular sieve bed by pressure-compensated backwashing. The process is continuously repeated time-controlled.
  • the typically 90 to 99 percent by volume carbon dioxide existing gas stream is discharged as exhaust gas to the environment or compressed in larger plants, CCV-free power plants, for sequestration.
  • the gas stream which is not adsorbed in the PSA and consists essentially of hydrogen with small amounts of methane and carbon monoxide, according to the invention admixed with the fuel supplied to the high-temperature fuel cell system. This is supplied to the anode gas space of the fuel cell stack after heating, humidifying and pre-reforming.
  • part of the anode exhaust gas stream is returned to the anode gas space in two cycles.
  • the exhaust stream is first taken from the subset containing sufficient water vapor to keep the ratio of water vapor to carbon in the subsequent gas flow above a predetermined value, for example 2.
  • This gas stream is fed via an ejector to the preheated fuel gas stream before the pre-reformer.
  • the remainder of the anode exhaust gas stream passes through the heat exchanger, shift reactor, condenser, compressor and PSA as in the previously described embodiment.
  • the PSA preferably carbon dioxide and nitrogen are separated.
  • the remaining residual gas which consists essentially of hydrogen and residues of methane and carbon monoxide, is admixed with the fuel supplied to the high-temperature fuel cell system.
  • part of the compressed anode exhaust gas is removed before the PSA.
  • the second object the optimization of the heat supply, is achieved via a heating circuit, wherein the condenser and heat exchanger the exhaust gas streams for heating purposes or heat-requiring processes at appropriate temperature levels heat is removed.
  • the condensation heat of the water vapor contained is used.
  • the gas separation of the anode exhaust gas is carried out in a 2-stage PSA plant, wherein in the first stage, hydrogen is separated and separated in the second stage carbon dioxide and nitrogen. It is sufficient if the majority, for example, 80% by volume are adsorbed.
  • the hydrogen is removed cyclically from the high temperature fuel cell system. Carbon dioxide and nitrogen are released into the environment as exhaust gas or compressed for sequestration.
  • the withdrawn hydrogen can be used in various industries or used at hydrogen refueling stations for fueling hydrogen powered vehicles.
  • a high-temperature fuel cell system 2 comprises a high-temperature fuel cell stack 10.
  • the high-temperature fuel cell stack comprises individual ceramic cells with a gas-tight electrolyte 12 coated on both sides with an anode and a cathode, which are electrically connected via gas-tight bipolar plates.
  • the bi polar plates further serve to supply the individual cells on the anode side with fuel gas and on the cathode side with oxidant.
  • the high temperature fuel cell system includes an anode path 20 and a cathode path 40.
  • the cathode path to the high temperature fuel cell stack 10 consists of the oxidant inlet 41, which is air or oxygen or oxygen-enriched air a heat exchanger 43 for preheating the oxidant with simultaneous cooling of the cathode exhaust stream 44.
  • the cathode exhaust gas by means of another heat exchanger 45 for heat transfer to a heating or process water circuit 50 on cooled and finally discharged through the gas outlet 46 to the environment.
  • the anode gas stream 20 consists of the path 21 for the fuel, which initially, not shown in FIG 1, is desulfurized. This is heated via a heat exchanger 22 via the steam temperature of the water, humidified via the steam lines 23 (to start the system) or 24 during operation, then partially reformed in a pre-reformer 25 (preferably the higher hydrocarbons) and a further heat exchanger 26 the Anodengasraum 11 of the high-temperature fuel cell stack supplied. After cooling, the anode exhaust gas stream 27 is fed via the heat exchangers 26 and 22 to the shift reactor 28, in which the carbon monoxide CO contained is preferably reacted with the water vapor H 2 O present to form hydrogen H 2 and carbon dioxide CO 2 .
  • the heat still contained in the exhaust gas stream is used in the evaporator 29 in order to evaporate the water supplied via the line 36.
  • the water vapor is supplied via line 24 to the anode gas.
  • the anode exhaust gas is then dehumidified in the condenser 30.
  • the condenser is cooled via the heating or process water circuit 50 and possibly via an additional, not shown in Figure 1 cooling water circuit.
  • the water taken from the anode exhaust gas is split by a regulator into two partial streams in such a way that the partial stream 36 leads to the evaporator in the anode gas stream at a ratio of steam to carbon greater than about 2.
  • the remaining water is discharged via line 37 to the outside.
  • the dehumidified anode exhaust gas is compressed downstream in a compressor 31 to about 6 to 15 bar.
  • the resulting heat of compression is supplied via a heat exchanger 32 to the heating or process water cycle.
  • carbon dioxide CO 2 and nitrogen N 2 are hydrogen H 2 , carbon dioxide CO 2 and nitrogen N 2 , according to the invention in the pressure swing adsorption 33 of the majority of carbon dioxide CO 2 and nitrogen N 2 separated and discharged via the extraction line 35 to the environment or to Sequestration of CO 2 compacted.
  • the most cylindrical gas tank pressure swing adsorption are with Molecular sieves or zeolites filled, which are adapted to the task of the invention, preferably to adsorb carbon dioxide CO 2 and nitrogen N 2 at high pressures and release them again after the expansion.
  • the cyclic operation of the pressure swing adsorption plant follows the state of the art.
  • the necessary valves are omitted in FIG.
  • the gas which is not adsorbed in the pressure swing adsorption system is admixed via line 34 to the fuel supplied via the inlet 21 to the high-temperature fuel cell system.
  • the preferred separation according to the invention from a pressure swing adsorption plant and the supply of the portions of the anode exhaust gas usable in the fuel cell stack 10 via the supply line 38 to the anode gas path 20 are combined with a partially direct supply of the anode exhaust gas to the anode gas.
  • the anode exhaust gas removed from the anode gas chamber 11 of the high-temperature fuel cell stack 10 via the line 26 is split into two partial streams 27 and 28 via a regulator, not shown in FIG.
  • the partial flow 27 is supplied via an ejector 34 and the line 35 to the anode gas path 20 before the pre-reformer 24.
  • the amount of anode exhaust gas in the direct Kreisleuf via the extraction line 27 is such that the molar ratio of water vapor to carbonaceous compounds is equal to or slightly greater than 2. Thus, sufficient steam is supplied to the anode gas space and deposition of carbon is avoided.
  • the anode exhaust gas flowing into the line 28 is fed via the heat exchangers 25, 45 and 22 to the shift reactor 29, dehydrated in the condenser 30 and compressed in the compressor 31.
  • the compressed anode exhaust gas is divided into the partial stream 33, which is supplied to the ejector, and the partial stream 32, which is supplied to the heat extraction in the heat exchanger 36 of the gas separation in the pressure swing adsorption 37.
  • the pressure swing adsorption plant is, as described in FIG 1, operated.
  • the part stream taken from the pressure swing adsorption unit 39 contains the major proportion of carbon dioxide CO 2 and nitrogen N 2, which is discharged to the outside, while the portion of stream 38, which contains predominantly electrochemically usable fuel gas is supplied to the Anodengasweg 20 fed back.
  • the pressure swing adsorption plant 33 is embodied in two stages so that predominantly hydrogen H 2 in the first stage and predominantly carbon dioxide CO 2 in the second stage and nitrogen N 2 adsorbed and released cyclically become.
  • the removal line 60 high-purity gas or high-purity hydrogen H 2 is discharged for applications outside the high-temperature fuel cell system.
  • the pressure swing adsorption plant 37 is configured in two stages with the discharge of gas with a high hydrogen content or hydrogen of high purity H 2 as in FIG Applications outside the high-temperature fuel cell system.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie und von Nutzwärme mittels Hochtemperaturbrennstoffzellen aus Kohlenwasserstoffverbindungen mit möglichst hohem elektrischem Wirkungsgrad. Erfindungsgemäß wird das Anodenabgas einer Gastrennung zugeführt, wobei bevorzugt Kohlendioxid und Stickstoff abgetrennt und ausgeschieden werden, während das Restgas dem Anodengasraum wieder zugeführt wird. In einer Variante wird ein Teil des Anodenabgases direkt dem Anodengasraum des Hochtemperaturbrennstoffzellenstacks und der übrige Teil der Gastrennung zugeführt. In einer weiteren Variante wird die Gastrennung zweistufig durchgeführt; nach der ersten Stufe wird Wasserstoff und nach der zweiten Stufe werden Kohlendioxid und Stickstoff aus dem Anodengaskreislauf abgetrennt und ausgeschleust. Die Abwärme wird über Wärmetauscher und Wasserabscheider auf einen Heiz- oder Prozesswasserkreislauf übertragen.

Description

Hochtemperaturbrennstoffzellensystem mit teilweisem Kreislauf des Anodenabgases und Ausschleusung von Gaskomponenten
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Hochtemperaturbrennstoffzellen; hierzu gehören die SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) und die MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell). Verschiedene Verfahrensschemen entsprechend dem Stand der Technik und werden z.B. in der Arbeit von Matthias Finkenrath mit dem Titel „Simulation und Analyse des dynamischen Verhaltens von Kraftwerken mit oxidkeramischer Brennstoffzelle (SOFC)" (ISBN 3-89336-414-5) diskutiert. Als Möglichkeiten der Wirkungsgradsteigerung werden teilweiser Kreislaufbetrieb des Kathoden- und/oder des Anodenabgases angegeben; jeweils mit mindestens teilweiser Zusammenführung von Anoden- und Kathodenabgas in einem Nachbrenner zur Wärmenutzung und Abgasbehandlung. Eine weitere diskutierte Variante ist die Nutzung der Abwärme über eine Turbine. Nachteil dieser Verfahrensschemen ist die endliche Gasausnutzung von typisch 80% und damit eine Verbrennung von etwa 20% des eingesetzten Brenngases, welches somit nicht zur elektrochemischen Umsetzung im Brennstoffzellenstapel zur Verfügung steht. Ein weiterer Nachteil, insbesondere bei vollkommen interner Reformierung des Brenngases im Brennstoffzellenstapel, wird im hohen Wärmebedarf der Dampfreformierungsreak- tion und damit verbunden hohen Temperaturgradienten in Richtung des Brenngasstroms gesehen. Dies führt auch zu starken Änderungen der Stromdichte entlang des Brenngasweges durch den Zellstapel.
Durch die vorliegende Erfindung sollen diese Nachteile vermieden bzw. reduziert werden, indem die Brenngas enthaltenden Teile des Anodenabgases möglichst vollständig im Kreislauf dem Anodengas zum Brennstoffzellenstapel wieder zugeführt werden. Die nicht weiter nutzbaren Produkte der elektrochemischen Reaktion und die inerten Bestandteile des Brenngases werden über Gastrennverfahren dem System entzogen. Durch dieses Verfahrensschema wird dem Brennstoffzellenstapel auch bereits reformiertes Brenngas mit hohem Wasserstoffanteil zugeführt, was dazu beiträgt, die Temperaturgradienten zu reduzieren und die Stromdichte entlang des Brenngasweges durch den Zellstapel zu vergleichmäßigen. Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, dass der Wirkungsgrad der Stromerzeugung weniger stark von der Brenngasausnutzung im Brennstoffzellenstapel abhängt. Die Erfindung bezieht sich auf ein Hochtemperaturbrennstoffzellensystem mit teilweisem Kreislauf des Anodenabgases sowie auf ein Verfahren zum Betreiben des Hochtemperatur- brennstoffzellensystems. Zum Betreiben des Hochtemperaturbrennstoffzellensystems werden flüssige oder gasförmige Brennstoffe, beispielsweise Erdgas, Heizöl, Naphta oder Biogas, verwendet. Entsprechend dem Stand der Technik werden die kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoffe vor der elektrochemischen Reaktion in dem Hochtemperaturbrennstoffzellenstapel oder -stack entschwefelt, befeuchtet und vorreformiert.
Das Hochtemperaturbrennstoffzellensystem dient zur besonders effizienten Erzeugung elektrischer Energie sowie zur Bereitstellung von Heiz- oder Prozesswärme in Kraft-Wärme- Kopplung. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Hochtemperaturbrennstoffzellensystems anzugeben, bei dem die Effizienz der Stromerzeugung und der Wärmebereitstellung optimiert werden. Außerdem werden Hochtempera- turbrennstoffzellensysteme zur Durchführung des Verfahrens angegeben. Die erstgenannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Hochtemperaturbrennstoffzellensystems, bei dem die als Brenngas wertvollen Bestandteile des Anodenabgases nach dem Abtrennen von Wasserdampf, Kohlendioxid und Stickstoff dem Anodengasraum des Hochtemperaturbrennstoffzellenstacks wieder zugeführt werden.
Das Anodenabgas wird nach dem Passieren von Wärmetauschern einem Shift-Reaktor zugeführt, in welchem das enthaltene Kohlenmonoxid mit dem enthaltenen Wasserdampf möglichst quantitativ zu Wasserstoff und Kohlendioxid reagiert. Ein Teil der noch enthaltenen Wärme wird zum Verdampfen eines Teils des im anschließenden Kondensator abgetrennten Wassers genutzt. Das Restgas, das im Wesentlichen aus Wasserstoff, Kohlendioxid, Stickstoff und Restbestandteilen von Methan und Kohlenmonoxid besteht, wird auf ca. 6 bis 15 bar verdichtet und einer Druckwechseladsorptionsanlage, im englischen Sprachgebrauch pressure swing adsorption (PSA) zugeführt. Erfindungsgemäß sind die zylinderförmigen Behälter der PSA mit Zeolithen bzw. Molekularsieben befüllt, die für die Adsorption von Kohlendioxid und Stickstoff ausgelegt sind. Nach dem Stand der Technik wird die PSA wie folgt betrieben. Bevor das Molekularsieb gesättigt ist, wird auf eine zweite Adsorptionseinheit umgeschaltet, gleichzeitig werden Kohlendioxid und Stickstoff im gesättigten Molekularsiebbett durch druckentspanntes Rückspülen ausgetrieben. Der Vorgang wird fortlaufend zeitgesteuert wiederholt. Der aus typisch 90 bis 99 Volumenprozent Kohlendioxid bestehende Gasstrom wird als Abgas an die Umgebung abgegeben oder bei größeren Anlagen, CCVfreien Kraftwerken, zur Sequestrierung verdichtet. Der Gasstrom, welcher in der PSA nicht adsorbiert wird und im Wesentlichen aus Wasserstoff mit geringen Bestandteilen an Methan und Kohlenmonoxid besteht, wird erfindungsgemäß dem dem Hochtemperaturbrennstoffzellen- system zugeführten Brennstoff zugemischt. Dieser wird nach Aufheizen, Befeuchten und Vorreformieren dem Anodengasraum des Brennstoffzellenstacks zugeführt. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Teil des Anodenabgasstroms in zwei Kreisläufen dem Anodengasraum wieder zugeführt. Über einen Regler wird dem Abgasstrom zunächst die Teilmenge entnommen, die ausreichend viel Wasserdampf enthält, um im nachfolgenden Gasstrom das Verhältnis von Wasserdampf zu Kohlenstoff über einen vorgegebenen Wert, beispielsweise 2 zu halten. Dieser Gasstrom wird über einen Ejektor dem vorgeheizten Brenngasstrom vor dem Vorreformer zugeführt. Der übrige Anodenabgasstrom durchläuft wie in der zuvor beschriebenen Ausführung Wärmetauscher, Shift-Reaktor, Kondensator, Verdichter und PSA. Mittels der PSA werden erfindungsgemäß bevorzugt Kohlendioxid und Stickstoff abgetrennt. Das verbleibende Restgas, das im Wesentlichen aus Wasserstoff und Resten von Methan und Kohlenmonoxid besteht, wird dem dem Hochtempera- turbrennstoffzellensystem zugeführten Brennstoff zugemischt. Zum Betrieb des Ejektors wird ein Teil des verdichteten Anodenabgases vor der PSA entnommen.
Die zweitgenannte Aufgabe, die Optimierung der Wärmebereitstellung, wird über einen Heizkreislauf erzielt, wobei über den Kondensator und über Wärmetauscher den Abgasströmen die für Heizzwecke oder für Wärme benötigende Prozesse auf geeigneten Temperaturniveaus Wärme entzogen wird. Erfindungsgemäß wird dabei, ähnlich bekannten Gasbrennwertkesseln auch die Kondensationswärme des enthaltenen Wasserdampfs genutzt.
In einer weiteren Ausgestaltung erfolgt die Gastrennung des Anodenabgases in einer 2-stu- figen PSA-Anlage, wobei in der ersten Stufe Wasserstoff abgetrennt und in der zweiten Stufe Kohlendioxid und Stickstoff abgetrennt werden. Es genügt dabei, wenn der überwiegende Teil, beispielsweise 80 Volumen-% adsorbiert werden. Der Wasserstoff wird zyklisch dem Hochtemperaturbrennstoffzellensystem entnommen. Kohlendioxid und Stickstoff werden als Abgas in die Umgebung abgegeben oder zur Sequestrierung verdichtet. Der entnommene Wasserstoff kann in verschiedenen Industriezweigen genutzt werden oder an Wasserstofftankstellen zur Betankung von mit Wasserstoff angetriebenen Kraftfahrzeugen verwendet werden.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen 1 bis 4 verwiesen. Es zeigen:
FIG 1, FIG 2, FIG 3 und FIG 4
Hochtemperaturbrennstoffzellensysteme gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung. Gemäß FIG 1 umfasst ein Hochtemperaturbrennstoffzellensystem 2 einen Hochtempera- turbrennstoffzellenstack 10. Der Hochtemperaturbrennstoffzellenstack umfasst keramische Einzelzellen mit einem gasdichten Elektrolyten 12 beidseits beschichtet mit einer Anode und einer Kathode, welche über gasdichte bipolare Platten elektrisch verbunden werden. Die bi- polaren Platten dienen weiter zur Versorgung der Einzelzellen anodenseitig mit Brenngas und kathodenseitig mit Oxidans. Die anodenseitigen Gasräume bilden den Anodengasraum 11 und die kathodenseitigen Gasräume den Kathodengasraum 13. Außerdem umfasst das Hochtemperaturbrennstoffzellensystem einen Anodenweg 20 und einen Kathodenweg 40. Der Kathodenweg zum Hochtemperaturbrennstoffzellenstack 10 besteht aus dem Einlass 41 für den Oxidans, welcher Luft oder Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft sein kann, einem Verdichter 42, über den auch die dem Hochtemperaturbrennstoffzellensystem zugeführte Oxidansmenge geregelt wird, einem Wärmetauscher 43 zur Vorwärmung des Oxidans unter gleichzeitiger Kühlung des Kathodenabgasstroms 44. Das Kathodenabgas wird mittels eines weiteren Wärmetauschers 45 zur Wärmeübertragung zu einem Heiz- oder Prozesswasserkreislauf 50 weiter abgekühlt und schließlich über den Gasauslass 46 an die Umgebung abgegeben.
Der Anodengasstrom 20 besteht aus dem Zuweg 21 für den Brennstoff, welcher zunächst, in FIG 1 nicht gezeigt, entschwefelt wird. Dieser wird über einen Wärmetauscher 22 über die Dampftemperatur des Wassers aufgeheizt, über die Dampfleitungen 23 (zum Start des Systems) oder 24 während des Betriebs befeuchtet, anschließend in einem Vorreformer 25 teilweise reformiert (bevorzugt die höheren Kohlenwasserstoffe) und über einen weiteren Wärmetauscher 26 dem Anodengasraum 11 des Hochtemperaturbrennstoffzellenstacks zugeleitet. Der Anodenabgasstrom 27 wird nach dem Kühlen über die Wärmetauscher 26 und 22 dem Shift-Reaktor 28 zugeleitet, in welchem bevorzugt das enthaltene Kohlenmonoxid CO mit dem enthaltenen Wasserdampf H2O zu Wasserstoff H2 und Kohlendioxid CO2 umgesetzt wird. Die im Abgasstrom noch enthaltene Wärme wird im Verdampfer 29 genutzt, um das über die Leitung 36 zugeführte Wasser zu verdampfen. Der Wasserdampf wird über die Leitung 24 dem Anodengas zugeführt. Das Anodenabgas wird anschließend im Kondensator 30 entfeuchtet. Der Kondensator wird über den Heiz- oder Prozesswasserkreislauf 50 und evtl. über einen zusätzlichen, in FIG 1 nicht gezeigten Kühlwasserkreislauf gekühlt. Das dem Anodenabgas entnommene Wasser wird über einen Regler in zwei Teilströme in der Weise aufgeteilt, dass der Teilstrom 36 zum Verdampfer im Anodengasstrom zu einem Verhältnis von Dampf zu Kohlenstoff größer etwa 2 führt. Das restliche Wasser wird über die Leitung 37 nach außen abgegeben. Das entfeuchtete Anodenabgas wird stromabwärts in einem Kompressor 31 auf ca. 6 bis 15 bar verdichtet. Die entstehende Kompressionswärme wird über einen Wärmetauscher 32 dem Heiz- oder Prozesswasserkreislauf zugeführt. Von dem verdichteten Anodenabgas, dessen Hauptbestandteile Wasserstoff H2, Kohlendioxid CO2 und Stickstoff N2 sind, wird erfindungsgemäß in der Druckwechseladsorptionsanlage 33 der überwiegende Teil des Kohlendioxids CO2 und des Stickstoffs N2 abgetrennt und über die Entnahmeleitung 35 an die Umgebung abgegeben oder zur Sequestrierung des CO2 verdichtet. Die meist zylinderförmigen Gasbehälter der Druckwechseladsorptionsanlage sind mit Molekularsieben bzw. Zeolithen gefüllt, welche an die erfindungsgemäße Aufgabe, bevorzugt Kohlendioxid CO2 und Stickstoff N2 bei hohen Drücken zu adsorbieren und nach der Entspannung wieder freizugeben, angepasst sind. Der zyklische Betrieb der Druckwechselad- sorptionsanlage folgt dem Stand der Technik. Die hierfür notwendigen Ventile sind in FIG 1 weggelassen. Das in der Druckwechseladsorptionsanlage nicht adsorbierte Gas wird erfindungsgemäß über die Leitung 34 dem über den Einlass 21 dem Hochtemperaturbrennstoff- zellensystem zugeleiteten Brennstoff zugemischt.
Gemäß dem Hochtemperaturbrennstoffzellensystem 2 in FIG 2 wird zur weiteren Steigerung der Effizienz des Gesamtsystems die erfindungsgemäße, bevorzugte Abtrennung von einer Druckwechseladsorptionsanlage und die Zuleitung der im Brennstoffzellenstapel 10 elektrochemisch nutzbaren Anteile des Anodenabgases über die Zuleitung 38 zum Anodengasweg 20 kombiniert mit einer teilweise direkten Zuleitung des Anodenabgases zum Anodengas. Hierzu wird das dem Anodengasraum 11 des Hochtemperaturbrennstoffzellenstapels 10 über die Leitung 26 entnommene Anodenabgas über einen in FIG 2 nicht gezeigten Regler in zwei Teilströme 27 und 28 aufgeteilt. Der Teilstrom 27 wird über einen Ejektor 34 und die Leitung 35 dem Anodengasweg 20 vor dem Vorreformer 24 zugeführt. Die Menge des Anodenabgases in den direkten Kreisleuf über die Entnahmeleitung 27 wird so bemessen, dass das molare Verhältnis von Wasserdampf zu kohlenstoffhaltigen Verbindungen gleich oder etwas größer als 2 ist. Damit wird dem Anodengasraum ausreichend Wasserdampf zugeführt und ein Abscheiden von Kohlenstoff wird vermieden. Das in die Leitung 28 strömende Anodenabgas wird über die Wärmetauscher 25, 45 und 22 dem Shift-Reaktor 29 zugeführt, im Kondensator 30 entwässert und im Kompressor 31 verdichtet. Mittels eines in FIG 2 nicht gezeigten Reglers wird das verdichtete Anodenabgas aufgeteilt in den Teilstrom 33, welcher dem Ejektor zugeführt wird, und den Teilstrom 32, welcher nach dem Wärmeentzug im Wärmetauscher 36 der Gastrennung in der Druckwechseladsorptionsanlage 37 zugeführt wird. Die Druckwechseladsorptionsanlage wird, wie bei FIG 1 beschrieben, betrieben. Erfindungsgemäß enthält der der Druckwechseladsorptionsanlage entnommene Teilstrom 39 den überwiegenden Anteil an Kohlendioxid CO2 und Stickstoff N2, welcher nach außen abgegeben wird, während der Teilstrom 38, welcher überwiegend elektrochemisch nutzbares Brenngas enthält, dem Anodengasweg 20 wieder zugeführt wird.
Gemäß dem Hochtemperaturbrennstoffzellensystem 2 in FIG 3, welches bis auf die Abwandlung der Druckwechseladsorptionsanlage dem Hochtemperaturbrennstoffzellensystem 2 in FIG 1 entspricht, wird erfindungsgemäß die Druckwechseladsorptionsanlage 33 zweistufig so ausgeführt, dass in der ersten Stufe vorwiegend Wasserstoff H2 und in der zweiten Stufe vorwiegend Kohlendioxid CO2 und Stickstoff N2 adsorbiert und zyklisch freigesetzt werden. Mittels der Entnahmeleitung 60 wird Gas mit hohem Wasserstoffanteil oder Wasserstoff H2 hoher Reinheit für Anwendungen außerhalb des Hochtemperaturbrennstoffzellen- systems ausgeschleust.
Gemäß dem Hochtemperaturbrennstoffzellensystem 2 in FIG 4, welches bis auf die Abwandlung der Druckwechseladsorptionsanlage dem Hochtemperaturbrennstoffzellensystem 2 in FIG 2 entspricht, wird erfindungsgemäß die Druckwechseladsorptionsanlage 37 erfindungsgemäß wie in FIG 3 zweistufig ausgelegt mit der Ausschleusung von Gas mit hohem Wasserstoffanteil oder Wasserstoff H2 hoher Reinheit für Anwendungen außerhalb des Hochtemperaturbrennstoffzellensystems.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Hochtemperaturbrennstoffzellensystems (2) mit einem Hochtemperaturbrennstoffzellenstack (10), dessen Anodenabgas entwässert und einer Gastrennanlage zugeführt wird, in welcher bevorzugt die nicht elektrochemisch umsetzbaren Anteile abgetrennt und nach außen abgegeben werden. Das verbleibende Anodenabgas wird dem dem Hochtemperaturbrennstoffzellensystem zugeführten Brennstoff zugemischt und dem Anodengasraum des Hochtemperatur- brennstoffzellenstacks wieder zugeführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem in der Gastrennanlage bevorzugt Kohlendioxid CO2 und Stickstoff N2 aus dem Anodenabgas abtrennt werden und die elektrochemisch im Anodengasraum nutzbaren Anteile Wasserstoff H2, Methan CH4 und Koh- lenmonoxid CO nahezu vollständig dem zugeführten Brennstoff beigemischt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem ein Teil des Anodenabgasstroms in zwei Kreisläufen dem Anodengasraum des Hochtemperaturbrennstoffzellenstacks wieder zugeführt wird. Der erste Teilstrom wird ohne Gastrennung dem Anodengasraum des Hochtemperaturbrennstoffzellenstacks in dem Maße zugeleitet, dass der enthaltende Wasserdampf den Anodengasweg ausreichend befeuchtet und so ein Abscheiden von Kohlenstoff verhindert wird. Der sich damit ergebende zweite Teilstrom wird der "Gastrennung zugeführt. Bei der Gastrennung werden bevorzugt Kohlendioxid CO2 und Stickstoff N2 aus dem Anodenabgas abtrennt und die elektrochemisch im Anodengasraum nutzbaren Anteile Wasserstoff H2, Methan CH4 und Kohlenmonoxid CO nahezu vollständig dem zugeführten Brennstoff beigemischt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der erste Teilstrom des Anodenabgases als Saugstrom einem Ejektor und ein Teil des zweiten Teilstroms des Anodenabgases nach der Verdichtung als Treibstrom dem Ejektor zugeführt werden. Der Austritt des Ejektors wird dem Anodengasweg zugeführt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Gastrennung zweistufig durchgeführt wird. In der ersten Stufe wird bevorzugt Wasserstoff abgetrennt. Der Wasserstoff wird dem Hochtemperaturbrennstoffzellensystem für Anwendungen außerhalb des Hochtempe- raturbrennstoffzellensystems entnommen. In der zweiten Stufe werden bevorzugt Kohlendioxid CO2 und Stickstoff N2 aus dem Anodenabgas abtrennt, während das Restgas in den Anodengasweg eingespeist wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Gastrennung zweistufig durchgeführt wird. In der ersten Stufe wird bevorzugt Wasserstoff abgetrennt. Der Wasserstoff wird dem Hochtemperaturbrennstoffzellensystem für Anwendungen außerhalb des Hochtempe- raturbrennstoffzellensystems entnommen. In der zweiten Stufe werden bevorzugt Kohlendioxid CO2 und Stickstoff N2 aus dem Anodenabgas abtrennt, während das Restgas in den Anodengasweg eingespeist wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6 , bei dem die Wärme des Kathodenabgases, die Wärme des Anodenabgases und die Kompressionswärme auf den Heiz- oder Prozesswasserkreislauf übertragen werden. Ist der Heizwasserkreislauf an eine Niedertemperaturheizung angeschlossen, so wird auch die Kondensationswärme des Wassers abgegeben.
8. Hochtemperaturbrennstoffzellenanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 und 2, die wenigstens aus einem Hochtemperaturbrennstoffzellen- stack (10) mit einem Anodengasraum (11), einem Anodengasweg (20) und einem Anodenabgasweg (27 bis 35) besteht. In den Anodengasweg (20) sind eine Brennstoffzufuhr (21), eine Entschwefelung, ein Wärmetauscher (22), eine Dampfzufuhr zum Start der Anlage (23), eine Dampfzufuhr (24), ein Vorreformer und ein weiterer Wärmetauscher (26) eingebaut. Der Anodenabgasweg enthält die Wärmetauscher (26) und (22), einen Shift-Reaktor, einen Verdampfer, einen Wasserabscheider und eine Gastrennanlage. Die Gastrennanlage ist so ausgeführt, dass bevorzugt Kohlendioxid CO2 und Stickstoff N2 abgetrennt und aus der Anlage ausgeschleust werden können, während der nicht abgetrennte Gasstrom dem Anodengasweg zugeführt werden kann.
9. Hochtemperaturbrennstoffzellenanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 3 und 4, die wenigstens aus einem Hochtemperaturbrennstoffzellen- stack (10) mit einem Anodengasraum (11), einem Anodengasweg (20) und einem Anodenabgasweg (26 bis 39) besteht. Im Anodenabgasweg ist ein Regler vorgesehen, der diesen in zwei Teilströme (27 und 28) aufteilen kann. Über den Regler kann der Feuchtegehalt des Anodengases zum Anodengasraum eingestellt werden. Zur Druckerhöhung und Förderung dieses ersten Teilstroms ist ein Ejektor (34) vorgese- hen. Weiter ist eine Gastrennanlage vorgesehen, welche geeignet ist, aus dem zweiten Teilstrom bevorzugt Kohlendioxid CO2 und Stickstoff N2 abzutrennen und nach außen abzugeben und das Restgas dem Anodengasweg zuzuführen.
10. Hochtemperaturbrennstoffzellenanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 5 und 6, mit einer zweistufigen Gastrennanlage, die geeignet ist, in der ersten Stufe bevorzugt Wasserstoff H2 abzutrennen und nach außen abzugeben und in der zweiten Stufe bevorzugt Kohlendioxid CO2 und Stickstoff N2 abzutrennen und nach außen abzugeben und das Restgas dem Anodengasweg zuzuführen.
11. Hochtemperaturbrennstoffzellenanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Gastrennanlage eine Druckwechseladsorptionsan- lage ist. Die Behälter der Druckwechseladsorptionsanlage sind mit für die Adsorption von Kohlendioxid CO2 und Stickstoff N2 geeigneten Molekularsieben gefüllt.
12. Hochtemperaturbrennstoffzellenanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Gastrennung mit Membranen erfolgt.
13. Hochtemperaturbrennstoffzellenanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welche mindestens einen Wärmetauscher (45) und eine Vorrichtung zur Entwässerung (29) enthält, welche dazu geeignet sind, die Wärme des Kathodenabgases und des Anodenabgases auf einen externen Heiz- oder Prozesswasserkreislauf zu übertragen. Enthält der Anodenabgasweg auch einen Verdichter oder Kompressor (31), so ist ein weiterer Wärmetauscher eingebaut, welcher dazu geeignet ist, die Kompressionswärme auf einen externen Heiz- oder Prozesswasserkreislauf zu übertragen.
PCT/DE2007/002032 2007-11-10 2007-11-10 Hochtemperaturbrennstoffzellensystem mit teilweisem kreislauf des anodenabgases und ausschleusung von gaskomponenten Ceased WO2009059571A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/DE2007/002032 WO2009059571A1 (de) 2007-11-10 2007-11-10 Hochtemperaturbrennstoffzellensystem mit teilweisem kreislauf des anodenabgases und ausschleusung von gaskomponenten
DE112007003752T DE112007003752A5 (de) 2007-11-10 2007-11-10 Hochtemperaturbrennstoffzellensystem mit teilweisem Kreislauf des Anodenabgases und Ausschleusung von Gaskomponenten

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/DE2007/002032 WO2009059571A1 (de) 2007-11-10 2007-11-10 Hochtemperaturbrennstoffzellensystem mit teilweisem kreislauf des anodenabgases und ausschleusung von gaskomponenten

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009059571A1 true WO2009059571A1 (de) 2009-05-14

Family

ID=39535321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2007/002032 Ceased WO2009059571A1 (de) 2007-11-10 2007-11-10 Hochtemperaturbrennstoffzellensystem mit teilweisem kreislauf des anodenabgases und ausschleusung von gaskomponenten

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE112007003752A5 (de)
WO (1) WO2009059571A1 (de)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014131553A1 (de) * 2013-02-27 2014-09-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Brennstoffzellensystem
EP2940773A1 (de) * 2014-04-29 2015-11-04 Haldor Topsøe A/S Auswerfer für Festoxid-Elektrolysezellenstapelsystem
CN110739471A (zh) * 2019-09-11 2020-01-31 张家港氢云新能源研究院有限公司 基于重整制氢装置与燃料电池的热电联供系统
EP3836268A1 (de) * 2016-04-21 2021-06-16 Fuelcell Energy, Inc. Abgasnachverarbeitung einer schmelzkarbonat-brennstoffzellenanode zur kohlendioxidabscheidung
EP3872910A1 (de) * 2020-02-25 2021-09-01 Entrepose Group Co2-abtrennung im recyclingkreislauf einer brennstoffzelle
US11508981B2 (en) 2016-04-29 2022-11-22 Fuelcell Energy, Inc. Methanation of anode exhaust gas to enhance carbon dioxide capture
WO2022241494A1 (de) * 2021-05-18 2022-11-24 Avl List Gmbh Rezirkulationsvorrichtung für eine rezirkulation von anodenabgas als rezirkulationsgas bei einem brennstoffzellensystem
CN115943506A (zh) * 2020-06-23 2023-04-07 罗伯特·博世有限公司 借助产物水的蒸发/冷凝在燃料电池系统的阴极路径中的热传递
WO2023102006A1 (en) * 2021-12-02 2023-06-08 Versa Power Systems Ltd Fuel cell system including ejector
US11975969B2 (en) 2020-03-11 2024-05-07 Fuelcell Energy, Inc. Steam methane reforming unit for carbon capture
US12095129B2 (en) 2018-11-30 2024-09-17 ExxonMobil Technology and Engineering Company Reforming catalyst pattern for fuel cell operated with enhanced CO2 utilization
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
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

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3913581A1 (de) * 1989-04-25 1990-10-31 Linde Ag Verfahren zum betrieb von brennstoffzellen
WO2001067530A2 (en) * 2000-03-08 2001-09-13 N.V. Kema Fuel cell with an improved efficiency for generating electric power
WO2004030130A2 (en) * 2002-09-27 2004-04-08 Questair Technologies Inc. Solid oxide fuel cell systems
WO2004054029A1 (en) * 2002-12-10 2004-06-24 Aker Kværner Technology A method for exhaust gas treatment in a solid oxide fuel cell power plant
EP1511110A2 (de) * 2003-08-26 2005-03-02 Forschungszentrum Jülich Gmbh Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie mit Hilfe einer Festelektrolyt-Brennstoffzelle
US20070017367A1 (en) * 2005-07-25 2007-01-25 Ion America Corporation Partial pressure swing adsorption system for providing hydrogen to a vehicle fuel cell

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3913581A1 (de) * 1989-04-25 1990-10-31 Linde Ag Verfahren zum betrieb von brennstoffzellen
WO2001067530A2 (en) * 2000-03-08 2001-09-13 N.V. Kema Fuel cell with an improved efficiency for generating electric power
WO2004030130A2 (en) * 2002-09-27 2004-04-08 Questair Technologies Inc. Solid oxide fuel cell systems
WO2004054029A1 (en) * 2002-12-10 2004-06-24 Aker Kværner Technology A method for exhaust gas treatment in a solid oxide fuel cell power plant
EP1511110A2 (de) * 2003-08-26 2005-03-02 Forschungszentrum Jülich Gmbh Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie mit Hilfe einer Festelektrolyt-Brennstoffzelle
US20070017367A1 (en) * 2005-07-25 2007-01-25 Ion America Corporation Partial pressure swing adsorption system for providing hydrogen to a vehicle fuel cell

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014131553A1 (de) * 2013-02-27 2014-09-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Brennstoffzellensystem
EP2940773A1 (de) * 2014-04-29 2015-11-04 Haldor Topsøe A/S Auswerfer für Festoxid-Elektrolysezellenstapelsystem
US11211625B2 (en) 2016-04-21 2021-12-28 Fuelcell Energy, Inc. Molten carbonate fuel cell anode exhaust post-processing for carbon dioxide
EP3836268A1 (de) * 2016-04-21 2021-06-16 Fuelcell Energy, Inc. Abgasnachverarbeitung einer schmelzkarbonat-brennstoffzellenanode zur kohlendioxidabscheidung
JP2021101427A (ja) * 2016-04-21 2021-07-08 フュエルセル エナジー， インコーポレイテッドＦｕｅｌｃｅｌｌ Ｅｎｅｒｇｙ， Ｉｎｃ． 二酸化炭素回収のための溶融炭酸塩型燃料電池アノード排気の後処理
JP7270916B2 (ja) 2016-04-21 2023-05-11 フュエルセル エナジー， インコーポレイテッド 二酸化炭素回収のための溶融炭酸塩型燃料電池アノード排気の後処理
US11949135B2 (en) 2016-04-21 2024-04-02 Fuelcell Energy, Inc. Molten carbonate fuel cell anode exhaust post-processing for carbon dioxide capture
US11508981B2 (en) 2016-04-29 2022-11-22 Fuelcell Energy, Inc. Methanation of anode exhaust gas to enhance carbon dioxide capture
US12095129B2 (en) 2018-11-30 2024-09-17 ExxonMobil Technology and Engineering Company Reforming catalyst pattern for fuel cell operated 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
US12355085B2 (en) 2018-11-30 2025-07-08 ExxonMobil Technology and Engineering Company Cathode collector structures for molten carbonate fuel cell
CN110739471A (zh) * 2019-09-11 2020-01-31 张家港氢云新能源研究院有限公司 基于重整制氢装置与燃料电池的热电联供系统
CN110739471B (zh) * 2019-09-11 2022-05-10 张家港氢云新能源研究院有限公司 基于重整制氢装置与燃料电池的热电联供系统
US12347910B2 (en) 2019-11-26 2025-07-01 ExxonMobil Technology and Engineering Company Fuel cell power plant with a racked fuel cell module
US12334607B2 (en) 2019-11-26 2025-06-17 ExxonMobil Technology and Engineering Company Fuel cell assembly with external manifold for parallel flow
EP3872910A1 (de) * 2020-02-25 2021-09-01 Entrepose Group Co2-abtrennung im recyclingkreislauf einer brennstoffzelle
US11975969B2 (en) 2020-03-11 2024-05-07 Fuelcell Energy, Inc. Steam methane reforming unit for carbon capture
CN115943506A (zh) * 2020-06-23 2023-04-07 罗伯特·博世有限公司 借助产物水的蒸发/冷凝在燃料电池系统的阴极路径中的热传递
WO2022241494A1 (de) * 2021-05-18 2022-11-24 Avl List Gmbh Rezirkulationsvorrichtung für eine rezirkulation von anodenabgas als rezirkulationsgas bei einem brennstoffzellensystem
WO2023102006A1 (en) * 2021-12-02 2023-06-08 Versa Power Systems Ltd Fuel cell system including ejector

Also Published As

Publication number Publication date
DE112007003752A5 (de) 2010-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2009059571A1 (de) Hochtemperaturbrennstoffzellensystem mit teilweisem kreislauf des anodenabgases und ausschleusung von gaskomponenten
DE4032993C1 (de)
EP3280512B1 (de) Herstellungsverfahren sowie herstellungsanlage zur herstellung von methan / gasförmigen und/oder flüssigen kohlenwasserstoffen
EP3448805B1 (de) Anlage und verfahren zur gaskompressionsfreien rückgewinnung und speicherung von kohlenstoff
DE60132987T2 (de) Festpolymer-brennstoffzelle
WO2015185039A1 (de) Elektrolyseverfahren und elektrolyseanordnung mit rezirkulierenden spülmedien
EP0850494B1 (de) Verfahren zum betreiben einer brennstoffzellenanlage und brennstoffzellenanlage zum durchführen des verfahrens
DE3345956A1 (de) Brennstoffzellen-energiesystem mit oxidationsmittel- und brennstoffgas-umschaltung
DE68919380T2 (de) Verfahren zur Umwandlung von Brennstoff in Elektrizität.
EP0865674B1 (de) Verfahren zum betreiben einer hochtemperatur-brennstoffzellenanlage und hochtemperatur-brennstoffzellenanlage
DE112020005178T5 (de) Ammoniak-Derivat-Produktionsanlage und Ammoniak-Derivat-Produktionsverfahren
DE19822689A1 (de) Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Erzeugen elektrischer Energie mittels eines Brennstoffzellensystems
WO2021151453A1 (de) Verfahren und anlage zur herstellung von wasserstoff
WO1999060647A1 (de) Brennstoffzellensystem und verfahren zum erzeugen elektrischer energie mittels eines brennstoffzellensystems
DE102019217114A1 (de) Power-to-X-Anlage mit optimierter Wasserstofftrocknung und Reinigung
EP0925614B1 (de) Verfahren zum betreiben einer brennstoffzellenanlage und brennstoffzellenanlage
DE102012218648A1 (de) Festoxidbrennstoffzellensystem mit H2O- und CO2-Abtrennung
EP1386883A1 (de) Reformer-Brennstoffzellen-System und Verfahren zum Abschalten und Starten desselben
WO2019206451A1 (de) Herstellung eines zumindest kohlenmonoxid enthaltenden gasprodukts
DE102018220923A1 (de) Brennstoffzellenvorrichtung für ein Energiespeicher- und/oder Energietransportsystem
EP4048631B1 (de) Verfahren zur prozessintegrierten sauerstoff-versorgung eines wasserstoff-kreislaufmotors mit kreislaufführung eines edelgases
DE102022203737B4 (de) Wasserstoff-Speicherkraftwerk und Verfahren zu dessen Betrieb
WO2024074221A1 (de) Verfahren und anlage zur herstellung eines wasserstoffprodukts
DE102008038056A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Leistungssteigerung von Hochtemperatur-Brennstoffzellen
DE10238041A1 (de) Wasserstofferzeuger

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07846316

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REF Corresponds to

Ref document number: 112007003752

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20101007

Kind code of ref document: P

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07846316

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1