AT407452B - Verdampfer - Google Patents

Description

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   Die Erfindung bezieht sich auf einen Verdampfer für einen Reformer einer Brennstoffzelle gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1. 



   Zur Gasaufbereitung wird bei Brennstoffzellen ein Reformer verwendet, in dem Wasserdampf benötigt wird, um Erdgas in Wasserstoff und Kohlendioxid umzuwandeln. Der Reformer benötigt dazu einen Verdampfer, in dem entsprechende Mengen Wasser und Wärme benötigt werden. Bei bekannten derartigen Verdampfern ist es meist erforderlich, demineralisiertes Wasser zu verwen- den. Zur Gewinnung von demineralisiertem Wasser ist jedoch eine sehr aufwendige Wasserauf- bereitung erforderlich. 



   Aus der DE 44 38 624 A1 ist eine indirekt beheizte Gasturbine bekannt geworden, bei der die von der Gasturbine abgegebene erwärmte Luft direkt der Kathode der Brennstoffzelle zugeführt wird, um dort in eine elektrochemische Reaktion der Brennstoffzelle einzutreten. Dieses heisse Kathodenrückführgas liefert einen wesentlichen Teil der Wärme, die für die indirekte Erwärmung der der Gasturbine zugeführten Druckluft benötigt wird. Der Rest der benötigten Wärme wird von einer separaten Brennkammer geliefert. 



   Aus der US 5 432 710 A ist ein Energieversorgungssystem mit einer Brennstoffzelle und einem Verbraucher bekannt geworden, der von der Brennstoffzelle sowohl mit elektrischem Strom wie auch mit Wärme beliefert wird. Es ist ein Rechner vorgesehen, um den Bedarf des Verbrauchers an elektrischer und Wärmeenergie optimal bereitzustellen. 



   Ziel der Erfindung ist es, einen Verdampfer der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem übliches Leitungswasser problemlos verwendet werden kann. 



   Erfindungsgemäss wird dies bei einem Verdampfer der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht. 



   Durch die vorgeschlagenen Massnahmen ist sichergestellt, dass sich bei der Verdampfung von Leitungswasser an den Innenwänden des Verdampfers anlegenden Kalkschichten aufgrund von thermischen Spannungen zwischen den Wänden des Hohlraumes des Verdampfers und den Kalkschichten die letzteren abschnittsweise Abplatzen und nach unten fallen und sich im Bereich des abgeschlossenen unteren Endes des Hohlraumes sammeln. Von dort können diese im Zuge von Wartungsarbeiten entfernt werden. 



   Durch die Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich der Vorteil, dass die im Abgas der Brenn- stoffzelle enthaltene Wärme zur Verdampfung von Wasser genutzt werden kann. 



   Durch die Merkmale des Anspruches 3 ist es auf einfache Weise möglich, die gesammelten Ablagerungen zu entfernen. Dazu genügt es, den Sammelbehälter im Zuge von Wartungsarbeiten abzunehmen und zu entleeren und danach wieder an dem Verdampfer zu befestigen. 



   Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch einen erfin- dungsgemässen Verdampfer zeigt. 



   Ein Verdampfer 6 besteht im wesentlichen aus einem in seiner Längsrichtung vertikal ange- ordneten Hohlraum, der z. B durch ein Rohr oder auch durch einen quaderförmigen Hohlraum 9 gebildet sein kann. In diesen Hohlraum 9 ragen Düsen 7, die an Wasserzuleitungen 2 ange- schlossen sind, die in der Zeichnung durch Pfeile angedeutet sind. 



   Der Verdampfer 6 selbst ist einem Strom eines wärmeabgebenden Mediums 1, z. B. dem Abgas einer nicht dargestellten Brennstoffzelle ausgesetzt. 



   Der durch das Verdampfen des eingedüsten Wassers entstehende Wasserdampf 3 tritt über die obere Öffnung 8 des Verdampfers 6 aus und wird einem Reformer zur Erzeugung von Wasserstoff zugeführt. 



   An seiner Unterseite 10 ist der Verdampfer 6 durch einen abnehmbaren Sammelbehälter 4 abgeschlossen. 



   Beim Betrieb des Verdampfers 6 wird Wasser über die Düsen 7 im Bereich einer Verdamp- fungszone 5 eingespritzt und verdampft an der den Düsen 7 gegenüberliegenden Wand 11des Verdampfers 6, die durch das wärmeabgebende Medium 1 erhitzt wird. 



   Das im Wasser gelöste Kalziumkarbonat und andere Inhaltsstoffe lagern sich dabei an dieser Wand 11ab. Bei fortgesetzter Wärmezufuhr und steigender Dicke dieser Kalkschicht bricht diese aufgrund der entstehenden Wärmespannungen auf und bricht abschnittsweise ab. Die abgelösten Partikel sammeln sich im Sammelbehälter 4 und können nach Abnahme desselben leicht entfernt werden. 



   Durch das regelmässige Abplatzen der abgelagerten Kalkschicht ist eine ungestörte Funktion 

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 des Verdampfers sichergestellt. 



   PATENTANSPRÜCHE: 
1. Verdampfer für einen Reformer einer Brennstoffzelle zur Erzeugung von Wasserdampf, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (6) durch einen im wesentlichen vertikal stehenden oben offenen und unten geschlossenen Hohlraum gebildet ist, in den Wasser- düsen (7) hineinragen und der im Strömungsweg eines heissen Gases angeordnet ist.

Claims (1)

1. 2. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (6) im Strömungsweg des Abgases einer Brennstoffzelle angeordnet ist.

   3. Verdampfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (6) in seinem untersten Bereich durch einen abnehmbaren Sammelbehälter (4) abge- schlossen ist.