[go: up one dir, main page]

CN110268567A - 用于燃料电池系统的启动燃烧器 - Google Patents

用于燃料电池系统的启动燃烧器 Download PDF

Info

Publication number
CN110268567A
CN110268567A CN201880010179.5A CN201880010179A CN110268567A CN 110268567 A CN110268567 A CN 110268567A CN 201880010179 A CN201880010179 A CN 201880010179A CN 110268567 A CN110268567 A CN 110268567A
Authority
CN
China
Prior art keywords
working fluid
catalyst converter
starting burner
catalysis
wall
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.)
Granted
Application number
CN201880010179.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110268567B (zh
Inventor
约尔格·马斯
迈克尔·赖西格
托马斯·克劳斯
朱利安·马金森
贝恩德·赖特尔
文森特·劳勒
矢口竜也
野田哲史
盐见岳史
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.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
AVL List GmbH
Nissan Motor Co Ltd
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
Priority claimed from ATA50108/2017A external-priority patent/AT519617B1/de
Priority claimed from ATA50109/2017A external-priority patent/AT519618B1/de
Application filed by AVL List GmbH, Nissan Motor Co Ltd filed Critical AVL List GmbH
Publication of CN110268567A publication Critical patent/CN110268567A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110268567B publication Critical patent/CN110268567B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04225—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during start-up
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/323—Catalytic reaction of gaseous or liquid organic compounds other than hydrocarbons with gasifying agents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/66—Preheating the combustion air or gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/40—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the use of catalytic means
    • 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
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H01M8/04022—Heating by combustion
    • 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
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
    • H01M8/04302—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during start-up
    • 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
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H01M8/04373—Temperature; Ambient temperature of auxiliary devices, e.g. reformers, compressors, burners
    • 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
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04701—Temperature
    • H01M8/04731—Temperature of other components of a fuel cell or fuel cell stacks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/13001—Details of catalytic combustors
    • 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
    • H01M8/0618—Reforming processes, e.g. autothermal, partial oxidation or steam reforming
    • 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
    • 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
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明涉及用于燃料电池系统(1000a；1000b)的启动燃烧器(100a；100b)，其具有：包括催化器入口(11)和催化器出口(12)的催化器(10)，其中在所述催化器入口(11)与催化器出口(12)之间设有催化区域(13)，催化区域(13)在从催化器入口(11)到催化器出口(12)的贯穿方向(D)上被催化器壁(14)包围；用于将工作流体(F1)供应给催化器入口(11)的工作流体引导部(20)，其中该工作流体引导部(20)在催化器(10)外至少在局部沿该催化器壁(14)布置。本发明还涉及具有该启动燃烧器(100a；100b)的燃料电池系统(1000)以及用于加热在该燃料电池系统(1000a；1000b)中的工作流体(F1)的方法。

Description

用于燃料电池系统的启动燃烧器
技术领域
本发明涉及用于燃料电池系统尤其是SOFC系统的启动燃烧器、具有启动燃烧器的燃料电池系统以及用于加热燃料电池系统内的工作流体的方法。
背景技术
在现有技术中知道了用于各种不同燃料电池系统的各种不同的启动燃烧器。从DE102 37 744 A1中得知一种具有启动燃烧器的燃料电池系统，启动燃烧器被装入燃烧器壳体中。在燃烧器壳体中，旁流空气可以在启动燃烧器外沿行流动，随后其与流出启动燃烧器的热气体一起进入混合区。在混合区中，旁流空气尽量均匀地与热气体混合以作为温度受控的热气流流出并加热燃料电池系统。温度控制可以通过相应配给所输入的旁流空气且或许还通过适当地配给被供给启动燃烧器的空气和燃料如含烃燃料来进行。通过沿着启动燃烧器引导旁流空气，启动燃烧器的周围环境可针对启动燃烧器生成的高温而得到防护。尽管启动燃烧器通过所示的旁流空气引导而被冷却，但从所提到的专利申请并没有得到可如何应对所述问题的解决方案。
DE 100 55 613 A1示出一种在燃料电池系统中的启动燃烧器，其中，该启动燃烧器以双管燃烧器形式构成。双管燃烧器具有两个相互同心设置的管路部段，即一个内管路部段和一个外管路部段。在内管路部段的上游设置有用于将燃料喷入内管路部段中的燃料喷射器。用于点燃被燃料喷射器喷入内管路部段中的燃料的点火塞位于内管路部段中。在内管路部段的下游可以设置催化反应器。通过空气环绕内管路部段流动可以实现灼热的内管路部段的隔热。但在这种系统中也成问题的是，被供给内管路部段以便在其中燃烧的空气相对较冷。单独预热所供应的空气牵扯到相应的附加成本和就启动燃烧器的或燃料电池系统的运行而言的效率损失。
发明内容
本发明的任务是至少部分消除前述缺点。本发明的任务尤其是提供一种改进的用于预热燃料电池系统的启动燃烧器。
前述任务通过权利要求来完成。尤其是，前述任务通过根据权利要求1的启动燃烧器、根据权利要求17的燃料电池系统以及根据权利要求18的方法来完成。本发明的其它优点来自从属权利要求、说明书和附图。在此，关于启动燃烧器所描述的特征和细节显然也与本发明的燃料电池系统、本发明的方法相关地是适用的，反之亦然，因此，关于对一些发明方面的公开内容总是相互参照或可以相互参照。
根据本发明的第一方面，提供一种用于燃料电池系统尤其是SOFC系统(SOFC代表固态氧化物燃料电池)的启动燃烧器。启动燃烧器具有催化器，其具有催化器入口和催化器出口，其中在催化器入口与催化器出口之间形成催化区域，该催化区域在从催化器入口至催化器出口的贯穿方向上被催化器壁包围。启动燃烧器还具有用于将工作流体供应至催化器入口的工作流体引导部。根据本发明，该工作流体引导部在催化器外至少局部沿催化器壁布置。
因此，工作流体引导部设计用于在催化器外沿催化器壁将工作流体引向催化器入口。由此可以实现例如呈空气的工作流体沿催化器壁或沿催化器壁的外壁部被引向催化器入口。由此可以形成有利的隔热层，可借此催化器周围环境可针对在催化器内生成的高温而得到保护。另外，贴沿催化器壁被引导的空气可以通过催化器被加热。所述热在本发明的启动燃烧器中被送入催化器中。这导致催化器内的高效燃烧。在本发明范围内，出乎意料地证明了工作流体或者说空气被催化器加热没有不利地影响到或几乎没有不利地影响到催化器内的燃烧。就是说，将变热的工作流体供给催化器所带来的优点明确无疑地战胜了催化器可能被旁流工作流体冷却所带来的可能缺点。因此，在本发明的启动燃烧器中的工作流体引导部可以完成前述的有利的双重功能。
通过根据本发明的在催化器上游的工作流体预热，催化器能以很高的工作效率运行。可由催化器产生的热效率相应高。
通过在催化器外沿催化器壁或在催化器旁布置工作流体引导部，可以很紧凑地提供启动燃烧器。这尤其在启动燃烧器例如在汽车领域内的移动应用中是有利的。
在此，启动燃烧器尤其是指用于加热燃料电池系统的补燃器的启动燃烧器，补燃器又被提供用于加热燃料电池系统的重整器。在燃料电池系统冷启动情况下，当补燃器尚冷且因此不适于加热燃料电池系统的重整器时，可以通过启动燃烧器来预热补燃器。一旦补燃器通过燃料电池系统运行处于工作温度，则启动燃烧器可被停用。
因为在启动燃烧器中使用的催化器，可以放弃例如呈点火塞形式的附加点火部件。由此可以节约相应的费用。
催化器壁不必紧邻催化区域。即，可行的是，至少在局部在催化区域与催化器壁或者说催化器壁内壁部之间形成间隙。
工作流体引导部优选沿该催化器壁的外壁部布置。催化器外壁部在此情况下可以表现为工作流体引导部的内壁部。但根据本发明还可行的是，工作流体引导部的外壁部布置在催化器壁的外壁部上，或甚至与催化器壁略微间隔。根据本发明启动燃烧器的各种应用变型方案，其可以通过其系统结构简单地同时用作补燃器或作为补燃器运行。
根据本发明的一个改进方案而可行的是，该工作流体引导部沿催化器壁规定了工作流体的引导方向，在此，引导方向至少在局部平行于或以锐角、且逆向于贯穿方向延伸。即，工作流体引导部设计用于沿着和/或在催化器壁旁且朝向催化器入口引导工作流体。这在启动燃烧器结构紧凑的情况下允许高效加热或预热工作流体，尤其在如下情况下，引导方向平行于或基本平行于贯穿方向延伸。工作流体引导部规定了工作流体的最好沿催化器壁的外壁部的引导方向。工作流体引导部优选至少从在催化器出口的一个区域到在催化器入口的一个区域地沿着催化器壁形成。就是说，工作流体引导部如下沿着催化器壁形成：使得工作流体在催化器出口区域内可被引向催化器壁或催化器壁的外壁部并从那里沿着催化器壁或在其旁边可被引向催化器入口。因此，工作流体引导部针对工作流体规定了引导方向，其在催化器外且沿着催化器壁与贯穿方向反向地或至少基本或有时反向地尤其从在催化器出口的区域至在催化器入口的区域地延伸。
可能进一步有利的是，在本发明的启动燃烧器中该催化器壁至少在局部设计成空心柱形并且该工作流体引导部至少部分呈环形、至少局部环绕催化器壁地形成。通过围绕催化器壁呈环形构成工作流体引导部，一旦工作流体被引导经过工作流体引导部，在催化器生成的热就可以被有效地与催化器周围环境屏蔽开。此外，可以通过工作流体引导部的环形设计结构提供在工作流体引导部与催化器壁之间的大接触区或大接触面。由此当工作流体被引向催化器入口时，工作流体可以通过相应大的面积被加热。由此一来，可以实现工作流体的有效预热。催化器和工作流体引导部可以说至少在局部相互同心地或基本相互同心地布置。在这里，该环形不局限于圆环形。因此，该工作流体引导部也可以设计成呈椭圆形或多边形环绕催化器壁或者说至少部分环绕催化器壁。部分环形设计可以是指工作流体引导部设计成U形或C形。
还可行的是，在本发明的启动燃烧器中，该工作流体引导部至少在局部直接或基本直接安置在催化器壁上，或者催化器壁被设计成在工作流体引导部与催化区域之间的分隔壁。由此，很节省地方地提供启动燃烧器。如果催化器壁作为在工作流体引导部与催化区域之间的分隔壁构成，则可以放弃在工作流体引导部中的壁部。由此，不仅可以紧凑地提供启动燃烧器，也能以轻重量以及相应的低成本提供启动燃烧器。在此情况下，工作流体引导部可以作为壳体组成部分来提供，催化器至少部分位于壳体内。“直接将工作流体引导部安置在催化器壁上”在此可以是指：工作流体引导部直接或基本直接地在催化器壁上延伸或沿着其延伸。
在本发明范围内还可行的是，在启动燃烧器中该工作流体引导部具有用于引导工作流体的流动横截面，其中在流动横截面内形成至少一个流体引导件以实现在工作流体引导部中的工作流体的按规定的流动干预。通过有目的的流动干预而可以实现非常均匀的且无涡流的或至少减少涡流的工作流体流入催化器或催化器入口。
在本发明的启动燃烧器中，在催化器入口的上游，另一工作流体尤其是燃料被喷入混合室。在混合室中，还引入尤其呈空气或其它含氧流体形式的工作流体。通过该流体引导件，可以实现无涡流或至少减少涡流的工作流体流入混合室，由此实现该工作流体与另一工作流体的优选混匀以及催化器入口的大面积迎流。流动横截面原则上是指至少局部空闲的流动横截面。因此，流动横截面的面积在至少一个流体引导件区域内被减少了流体引导件的相应横截面。启动燃烧器优选具有主体，其在催化器外至少局部沿催化器壁纵向与催化器壁间隔地延伸。流动横截面优选在催化器壁尤其是催化器壁外壁部与主体的内壁部之间的区域内形成。还可行的是，流动横截面仅在主体内形成。在此情况下，主体的壁部与催化器壁或催化器壁的外壁部相邻布置。所述至少一个流体引导件优选设计成肋条状、尤其是板状。在本发明范围内已经证明了所述形状造成很有利的工作流体之流动干预。
可能进一步有利的是，在本发明的启动燃烧器中，该流体引导件在催化器壁上形成，尤其设计成催化器壁的一体组成部分。就是说，所述至少一个流体引导件不是作为除催化器和工作流体引导部外的单独件提供的。由此，启动燃烧器可以很容易地安装并且在故障或维修情况下被拆下。由于至少一个流体引导件是催化器壁的一体组成部分，故可以放弃用于将所述至少一个流体引导件固定在启动燃烧器内的其它安装件。由此可以节约相应费用。此外，零部件的减少导致相应低的后勤成本。这也导致相应的成本节约。
在本发明范围内还可行的是，所述至少一个流体引导件设计成用以形成工作流体引导部的主体的一体组成部分，在工作流体引导部内至少部分设置催化器和/或该工作流体引导部至少局部呈环形围绕催化器。至少一个流体引导件可被设计成催化器壁的一体组成部分可以是指：流体引导件是催化器的或催化器壁的整体组成部分。所述至少一个流体引导件可以连同催化器壁一起作为整体铸件形式制造。所述至少一个流体引导件或者能以材料接合方式与催化器壁联接。因此，所述至少一个流体引导件例如可以通过焊缝或粘接缝被固定在催化器壁上。
另外可行的是，在本发明的启动燃烧器中，在工作流体流动方向上在工作流体引导部的一端部与催化器入口之间设置穿孔的分隔部，经此可以将工作流体从工作流体引导部引向催化器。
通过穿孔的分隔部，可以实现很均匀的、无涡流或基本无涡流的工作流体流向催化器入口。在穿孔的分隔部和催化器入口之间，优选设置用于使工作流体与另一工作流体混合的混合室，其中该工作流体通过或经由穿孔的分隔部可被引入混合室。相应地，可以通过穿孔的分隔部实现很均匀、无涡流或基本无涡流的工作流体流入混合室。由此可以获得该工作流体如空气与另一工作流体如燃料之间的良好混匀。此外，由此可以实现催化器入口或催化器入口区域的大面积迎流。
根据本发明的另一个变型实施方式而可行的是，在启动燃烧器中，该穿孔的分隔部设计呈漏斗状或基本呈漏斗状。因为呈漏斗形，故经由工作流体引导部优选环绕催化器地贴沿催化器壁被引导向催化器入口的工作流体可以相对大面积地以及在避免不希望的涡流情况下经由分隔壁被引向催化器入口。在漏斗状分隔部内，优选至少在局部形成用于将工作流体如空气与另一工作流体如燃料混合的混合室。漏斗状分隔部的大开口在此情况下设计成朝向催化器入口。小开口朝向喷射器，喷射器布置用于将另一工作流体喷入混合室。漏斗状分隔部在此情况下优选与朝向催化器入口的另一个工作流体的喷入漏斗相应地或略大一些地构成。由此，在启动燃烧器内可供使用的结构空间可以被很高效地利用。漏斗状分隔部优选与催化器同轴地或基本与催化器同轴地设置以及在轴向上设于催化器上游。
还可行的是，在本发明的启动燃烧器中，穿孔的分隔部邻接催化器壁的端部，其中该催化器壁在催化器入口区域内具有大于催化区域的横截面，并且催化器壁从该区域起在贯穿方向上至少在催化区域局部范围内与催化区域间隔延伸。由此可行的是，工作流体或工作流体混合物不仅进入该催化器或催化器入口的端侧，也进入催化区域的垂直于或基本垂直于催化器端侧延伸的侧向部分。因此可以提供用于工作流体或工作流体混合物的大入口区，由此该催化器可以很有效地运行。
在本发明范围内还有利的是，工作流体引导部至少在局部被设计成启动燃烧器壳体的组成部分，其中，穿孔的分隔部被设计成壳体的组成部分，尤其是其一体和/或整体的组成部分。由于工作流体引导部以及穿孔的分隔部被设计成壳体的一体或整体组成部分，故可以很紧凑且可靠地提供启动燃烧器。少量的零件导致了启动燃烧器的简单安装或拆卸、低的后勤成本以及相应低的启动燃烧器加工和维护成本。
此外在本发明的启动燃烧器中可行的是，设置至少一个喷射器，其设计用于在催化器入口上游将另一工作流体喷入启动燃烧器混合室中，其中，该混合室布置和设计用于将工作流体与另一工作流体混合。喷射器可以被设计成任何喷嘴。通过在催化器上游布置混合室，可以产生工作流体混合物，其在进入催化器之前通过变热的工作流体被预热。由此，该催化器能以很高的功率运行。该工作流体优选是尤其来自空压机的空气或者环境空气。所述另一工作流体优选是燃料且尤其是含烃流体如甲醇或乙醇。尽管如此，在本发明范围内也可能的是，该工作流体是燃料而另一工作流体是空气。
在本发明的启动燃烧器中可能有利的是，该混合室具有转向部，转向部被设计用于将工作流体的流动方向从引导方向转向至贯穿方向。通过该转向部，工作流体可以在150°与210°之间的范围内、最好是转过180°或基本180°地从引导方向被转向至贯穿方向。通过转向部，工作流体最好被引向催化器入口。该转向部优选具有弧形部或球形部，工作流体经此尽量无摩擦地可被转向催化器入口。在本发明范围内，转向部可以至少部分在工作流体引导部的一端部上形成，因此在穿孔的分隔部之前和/或之后。由此，工作流体可以有利地被引入穿孔的分隔部。
还可行的是，在本发明的启动燃烧器中，在催化器入口的上游，尤其在催化器入口的上游和混合室的下游，设置有用于加热由工作流体和另一工作流体构成的工作流体混合物的加热件且尤其是电热件。通过加热件可以实现工作流体或工作流体混合物的进一步预热。由此，催化器可以很有效地以相应高的效率运行。加热件优选设计成板状并且以两个大的侧面之一贴靠催化器入口。由此，加热件非常省地地安置在启动燃烧器内。此外，加热件本身可以具有催化功能，例如通过催化涂覆加热件，或者说通过加热件具有催化材料或者加热件由催化剂构成或基本由催化剂构成。催化剂尤其是指用于促成和/或启动在加热件之内和/或之上的催化燃烧和/或加热的材料。当使用富水燃料如乙醇-水混合物时，该加热件的尺寸对于期望的加热工作优选被设定为尽管水冷凝在加热件上但可以获得要达到的加热功率。在使用贫水燃料如纯乙醇或柴油时，该加热件的尺寸可以相应设计得小。该加热件优选具有与催化器入口的端面相同的或基本相同的横截面。就是说，该加热件优选呈板状尤其延伸于催化器的或催化器入口的整个端面。换言之，两个侧面之一优选与催化器端面全等或者基本全覆盖。由此所述工作流体或者说工作流体混合物可以尽量大面积且节省空间地被预热。前述的喷射器优选在投影中相对于加热件居中或基本居中布置。由此，另一工作流体可以被尽量均匀地施加到加热件，由此可以高效加热另一工作流体或者说工作流体混合物。这又导致在催化器内的高效燃烧。因为例如呈另一工作流体形式的燃料通过喷射器被直接输入或可被输入在催化器上游的混合室中，故存在以下可能，快速抑制经由启动燃烧器的燃料供应和相应的热输入，做法是燃料供应被停止。
此外，在根据本发明的启动燃烧器中，该加热件可以设计成板状或基本呈板状。由此，该加热件可以非常节省空间地安置在催化器上。板状加热件优选以其两个大的侧面之一贴靠催化器入口。加热件优选具有与催化器入口的端面相同或基本相同的横截面。就是说，加热件最好至少延伸于整个端面或者基本延伸于催化器或催化器入口的整个端面。换言之，该加热件的两个大侧面之一优选与催化器端面的全等或者基本与之全等。由此，该工作流体或者工作流体混合物可以尽量大面积但也节省空间地被预热。
在本发明的启动燃烧器中还可行的是，板状加热件的仅一个表面、尤其是背对催化器入口的板状加热件表面可以被直接加热。在本发明范围内的尝试中已经表明，工作流体混合物可能在其碰到板状加热件的灼热表面或穿过它地被引入催化器时被充分预热。另外，事实表明，通过在燃料电池系统启动过程中加热一个表面，其余加热件也变得足够热。由于该板状加热件的仅一个表面或唯一的表面区可被直接加热，故可以在工作流体混合物预热时也可以仅直接加热该表面区，例如直接通电。相比于整个加热件被直接加热的情况，该启动燃烧器可以节能且相应高效且廉价地运行。此外，节能运行尤其在启动燃烧器例如在汽车领域中的移动应用时是有利的。
可能进一步有利的是，在本发明的启动燃烧器中，该加热件具有启用单元，可借此启用和停止该加热件的加热工作。由此可以实现启动燃烧器的依序运行或开动。加热件可以首先一直被启用以加热或预热工作流体混合物，直到在启动燃烧器或催化器内达到规定的工作温度。一旦达到了规定的工作温度，该加热件可被停止。由此，启动燃烧器能以前述的优点非常节能地运行，由此可以提升整个燃料电池系统的效率。
根据本发明的另一方面，提供一种具有如之前详细所述的启动燃烧器的燃料电池系统。该燃料电池系统还具有补燃器和重整器，其中该补燃器布置和设计用于加热重整器，而启动燃烧器布置和设计用于加热补燃器。因此，本发明的燃料电池系统带来了与关于本发明的启动燃烧器所明确描述的一样的优点。燃料电池系统最好是SOFC系统。该重整器最好设计用于将燃料混合物例如乙醇和水重整为另一燃料混合物、在此是氢气和二氧化碳。重整后的氢气可以在燃料电池堆叠中被用来产生电流。补燃器设计用于借助燃料电池堆叠的阳极废气来加热重整器。在本发明的一个有利改进方案中可行的是，工作流体供应部(通过其将例如空气供应给工作流体引导部)至少在局部沿工作流体供应部的外壁部布置。由此，可以通过节省地方的方式已经在工作流体供应部内预热所供应的工作流体。此外，可以由此提供用于启动燃烧器热屏蔽的另一个隔热部段。为了加热该重整器，补燃器最好至少在局部呈环形围绕重整器布置。
本发明的另一个方面涉及一种用于加热在如前所述的燃料电池系统内的工作流体的方法。根据本发明，工作流体通过工作流体引导部在催化器外至少在局部沿着催化器壁、尤其在催化器壁的整个长度范围被引向催化器入口。因此，本发明的方法也带来了与之前关于本发明的启动燃烧器以及本发明的燃料电池系统所明确描述的一样的优点。还可行的是，工作流体在本发明的方法中通过工作流体引导部在催化器外至少局部沿着催化器壁与贯穿方向相反地被引导至一个位于催化器入口上游地尤其直接或基本直接在催化器入口处的加热件，随后穿过该加热件地被引入催化区域。此时可以实现启动燃烧器的依次运行或开动。因此，该加热件可以首先一直启用以加热或预热工作流体或者说工作流体混合物，直到在启动燃烧器或催化器内达到规定的工作温度。一旦达到了规定的工作温度，该加热件可以被停止。
在本发明范围内还可行的是，工作流体混合物从混合室被引导至该加热件并从那里被引入该催化器。还可行的是，该加热件与用于确定燃料电池系统内且尤其是燃料电池系统的补燃器内的温度的温度传感器通信相连，其中，加热件的加热工作与通过温度传感器在燃料电池系统或补燃器中确定的规定温度相关地被启用或停用。因此，该加热件只有在需要时被启用。由此，启动燃烧器可以很节能地运行。
附图说明
改进本发明的其它措施来自以下对如图示意性所示的本发明各不同实施例的说明。所有来自权利要求书、说明书或附图的特征和/或优点包含结构细节和空间布置在内地不仅可以单独地、也可以在各不同的组合方式中对本发明是重要的，附图示意性示出：
图1是用于说明根据本发明实施方式的燃料电池系统的框图，
图2示出根据本发明第一实施方式的启动燃烧器，
图3示出根据本发明第二实施方式的启动燃烧器，
图4示出根据本发明实施方式的催化器，其具有流体引导件和加热件，
图5示出包含根据第一实施方式的启动燃烧器、重整器和补燃器的概述，以说明启动燃烧器的可能工作方式，和
图6示出用于说明根据本发明的一个替代实施方式的燃料电池系统的框图。
具体实施方式
具有相同的功能和工作方式的零部件在图1-6中分别带有相同的附图标记。
图1示出了用于说明具有启动燃烧器100a的燃料电池系统1000a的框图。燃料电池系统1000a还具有补燃器200以及重整器300。补燃器200为了加热重整器300而呈环形围绕重整器300布置。启动燃烧器100a布置和设计用来加热补燃器200，进而用来间接加热重整器300。因此，启动燃烧器100a位于补燃器200的上游。
在图1中相互分开地示出启动燃烧器100a和补燃器200。在本发明范围内可行的是，启动燃烧器100a被设计成补燃器200的一体单元。由此，燃料电池系统1000a还可被设计得更紧凑。根据图1的燃料电池系统1000a被设计成SOFC系统。
在重整器300的下游设置有包括阳极区410和阴极区420的燃料电池堆叠400。重整器300所产生的燃料混合物被引导至阳极区410。阳极废气被引入补燃器200，在那里可以借助阳极废气燃烧来加热重整器300。为了在补燃器200中的燃烧，其具有呈氧化催化器形式的补燃器催化器230(见例如图5)。燃烧后的阳极废气从重整器300被引导至换热器500。从那里废气经由蒸发器600被送入燃料电池系统1000a的环境。通过换热器500，给阴极区域420供应变热的空气。阴极废气也被供给补燃器200。
启动燃烧器100a、补燃器200、重整器300和蒸发器600在燃料电池系统1000a内位于所谓的热箱700中，在该热箱700中可实现在各构件之间的紧凑传热。随后参照图5来详述启动燃烧器100a、补燃器200和重整器300的关联性功能。
在图2中详细示出了用于如图1所示的燃料电池系统1000a的启动燃烧器100a。启动燃烧器100a具有催化器10，其包括催化器入口11和催化器出口12，其中在催化器入口11与催化器出口12之间形成催化区域13。催化区域13在催化器入口11至催化器出口12的贯穿方向D上被催化器壁14包围。
启动燃烧器100a还具有用于供应工作流体F1(根据图2呈空气形式)至催化器入口11的工作流体引导部20。工作流体引导部20在催化器10外沿着催化器壁14布置。确切说，工作流体引导部20尤其从在催化器出口12的区域至在催化器入口11的区域地沿催化器壁14布置和形成。
工作流体引导部20沿催化器壁14规定了工作流体的引导方向R，其中该引导方向R平行于且反向于贯穿方向D延伸。催化器壁14设计成空心柱形、确切说阶梯空心柱形。工作流体引导部20设计成呈环形围绕催化器壁14。
根据如图2所示的实施方式，工作流体引导部20在局部直接安置在催化器壁14上。确切说，催化器壁14在所示实施方式中作为工作流体引导部20与催化区域13之间的分隔壁来构成。原则上，图2也可以被理解成：催化器壁14的外壁部形成工作流体引导部20的一部分。
还如图2所示，在工作流体流动方向上，在工作流体引导部20的一端部与催化器入口11之间设置有穿孔的分隔部60，借此可以将工作流体F1从工作流体引导部20引向催化器10。穿孔的分隔部60设计成漏斗状。穿孔在此意味着分隔部60设计成有缺口，缺口例如有序地呈孔或缝或其它形式来实现，也能以不同变型的各种组合形式来实现。
图2还示出了穿孔的分隔部60邻接于催化器壁14的一端面，其中该催化器壁14在催化器入口11区域中具有比催化区域13更大的横截面或横截面直径，并且催化器壁14从该区域起在贯穿方向D上在一部分催化区域13范围内与催化区域13间隔开地延伸。因此在催化器壁14的内壁部与催化区域13之间有空隙。工作流体引导部20以及穿孔的分隔部60作为启动燃烧器100a的壳体70的整体组成部分来构成。
所示的启动燃烧器100a具有用于在催化器入口11上游将另一工作流体F2(在此是乙醇)喷入启动燃烧器100a的混合室80的喷射件或喷射器50。在混合室80中，该工作流体F1可以与另一工作流体F2混合。围绕或基本围绕混合室80的穿孔的分隔部60以另一工作流体F2的喷射漏斗形式或者比其略大一些地构成。漏斗状分隔部60设计成与喷射器50或喷射器50的喷嘴同轴。
混合室80具有用于将工作流体F1的流动方向从引导方向R转至贯穿方向D的转向部81a。根据图2，转向部81a与混合室80部分重叠。
根据图2的启动燃烧器100a在催化器入口11的上游和混合室80的下游具有呈板状电加热件40形式的加热件40，用于加热由工作流体F1和另一工作流体F2构成的工作流体混合物。在所示实施例中，加热件40就像催化器10那样具有圆形横截面并且直接安置在催化器入口11。加热件40可被启用以加热流体混合物。对于不再需要流体混合物预热的情况，加热件40可被停用。
根据图2，工作流体F1通过工作流体供应部30来输入，工作流体供应部30在工作流体引导部20外沿工作流体引导部20的外壁面布置和形成。
在图3中示出了根据第二实施方式的启动燃烧器100b。第二实施方式基本与第一实施方式相同。为了避免重复，随后仅描述第一和第二实施方式之间的不同特征。
首先，根据第二实施方式放弃穿孔的分隔部60。由此，可以防止由在启动燃烧器100b或燃料电池系统1000a中的穿孔的分隔部60可能造成的压力损失。此实施方式的转向部81b具有弧形部或球形部，借此可以尤其无摩擦地将工作流体F1转向至催化器入口11，并且启动燃烧器100b可以相应高效地运行。工作流体供应部30设计成与工作流体引导部20间隔开。还在图3中示出了在工作流体引导部20的自由流动横截面内设有两个流体引导件15用于工作流体F1的按规定的流动干预。
通过图1-3示出了一种用于加热在燃料电池系统1000a中的工作流体F1的方法。在此方法中，工作流体F1通过工作流体引导部20在催化器10外局部沿催化器壁14在催化器壁14的整个长度范围被引向催化器入口11。确切说，工作流体F1在工作流体引导部20中从在催化器出口12的区域至在催化器入口11的区域沿着引导方向R被引导，因此平行于且反向于贯穿方向D地贴沿着催化器壁14被引向催化器入口11。在此方法中，工作流体混合物还从混合室80被引导至加热件40并从那里被引入催化器10。确切说，第一工作流体F1经由工作流体引导部20在催化器10外沿催化器壁14在催化器壁14的整个长度范围被引向催化器入口11。
在图4中示出了具有催化器入口11、催化器出口12和催化器壁14的催化器10。图4还示出了加热件40，其直接安置在催化器入口11处。还如图4所示，在催化器壁14上形成板状线性流体引导件15用于工作流体F1的按规定的流动干预。流体引导件15以材料接合方式联接至催化器壁14并且从催化器壁径向突出。流体引导件15在其平行于贯穿方向D的纵向上延伸。当这样的催化器10被用在如图2或图3所示的启动燃烧器100a或100b中时，在工作流体引导部20的流动横截面或自由流动横截面中形成流体引导件15。
图5示出了包括启动燃烧器100a的概览，其设置在补燃器200的上游，其中，该补燃器200呈环形围绕重整器300布置。补燃器200具有补燃器入口210和补燃器出口220。补燃器200还具有补燃器催化器230，其在这里设计成环状。重整器300具有重整器入口310和重整器出口320。重整器300还具有重整器催化器330。
当燃料电池系统1000a启动时，通过工作流体引导部20将呈空气形式的工作流体F1送入混合室80。此外，通过喷射器50将呈燃料形式的另一工作流体F2喷入混合室80。工作流体混合物通过加热件40被加热并在相应预热情况下被继续送入催化器10。在那里，工作流体混合物至少部分燃烧。燃烧后的流体从催化器10或启动燃烧器100a被引入补燃器200。其在那里可以加热重整器300。
通过重整器入口310将燃料混合物自蒸发器600供应给重整器300。借助重整器催化器330可以将如上所述的燃料混合物转化为合适的阳极供应气体如氢气和二氧化碳。阳极供应气体通过重整器出口320被供给燃料电池堆叠400的阳极区域410。在燃料电池堆叠400内的化学反应后，通过补燃器入口210将阳极废气以及阴极废气供给补燃器200，其在补燃器200中借助补燃器催化器230被燃烧。通过该燃烧，重整器300也可以被加热。如图5所示，燃料电池堆叠400的被加热的流体或废气与燃烧后流体一起从启动燃烧器100a被送入补燃器200。为此，在启动燃烧器100a和补燃器200之间设有合适的流体连通部800。一旦重整器300达到了规定的工作温度，则启动燃烧器100a可被停止，即此时不再向启动燃烧器100a通入燃料和空气。
加热件40与设于补燃器200内的温度传感器240通信相连。因此，加热件40的加热工作可以依据由温度传感器240所确定的规定温度来启用或停止。
在图6中示出了根据另一个实施方式的燃料电池系统1000b。如在图6中能看到地，启动燃烧器100b同时被用作补燃器200。确切说，启动燃烧器100b和补燃器200作为呈燃烧器形式的同一个一体构件来构成。根据燃料电池系统1000b的工作状态，该燃烧器被用作启动燃烧器100b或补燃器200。根据图6，启动燃烧器100b被设计成催化燃烧尤其液态的燃料，对此该启动燃烧器100b包括催化剂。启动燃烧器100b的工作与上述相似地进行。原则上，该燃烧器与本发明的启动燃烧器100a对应地构成。如果该燃烧器处于补燃器200功能，则其在第二工作流体引导部中被供应以阳极废气或燃料电池废气(阳极废气和阴极废气)以便其完全燃烧。因为阴极废气尤其只是空气，故阳极废气在作为补燃器200工作的启动燃烧器100b中与阴极废气燃烧。
图6所示的燃料电池系统1000b还具有至少一个换热器900和用于加热和蒸发重整器300用燃料的蒸发器600。另一个换热器500布置在阴极供应部中。通过该换热器500的冷侧，空气被供给阴极部420。空气通过在补燃器200中彻底燃烧的燃料电池堆叠废气被加热。在启动燃烧器100b或补燃器200的下游，燃料电池堆叠废气流被分离，其一部分经由换热器500被尤其交付至环境。另一部分经由重整器300的、换热器900的和蒸发器600的热侧也被交付至环境。
附图标记列表
10 催化器
11 催化器入口
12 催化器出口
13 催化区域
14 催化器壁
15 流体引导件
20 工作流体引导部
30 工作流体供应部
40 加热件
50 喷射器
60 穿孔的分隔部
70 壳体
80 混合室
81a 转向部
81b 转向部
100a启动燃烧器
100b启动燃烧器
200 补燃器
210 补燃器入口
220 补燃器出口
230 补燃催化器
240 温度传感器
300 重整器
310 重整器入口
320 重整器出口
330 重整器催化器
400 燃料电池堆叠
410 阳极区域
420 阴极区域
500 换热器
600 蒸发器
700 热箱
800 流体连通部
900 换热器
1000a 燃料电池系统
1000b 燃料电池系统
D 贯穿方向
F1 工作流体
F2 另一工作流体
R 引导方向

Claims (20)

1.一种用于燃料电池系统(1000a；1000b)的启动燃烧器(100a；100b)，具有：
-包括催化器入口(11)和催化器出口(12)的催化器(10)，其中，在所述催化器入口(11)与所述催化器出口(12)之间设有催化区域(13)，该催化区域(13)在从所述催化器入口(11)到所述催化器出口(12)的贯穿方向(D)上被催化器壁(14)包围，和
-用于将工作流体(F1)供应给催化器入口(11)的工作流体引导部(20)，
其特征是，该工作流体引导部(20)在催化器(10)之外至少在局部沿该催化器壁(14)布置。
2.根据权利要求1所述的启动燃烧器(100a；100b)，其特征是，该工作流体引导部(20)沿着催化器壁(14)规定了工作流体(F1)的引导方向(R)，其中，该引导方向(R)至少在局部平行于或以锐角地且反向于贯穿方向(D)地延伸。
3.根据前述权利要求之一所述的启动燃烧器(100a；100b)，其特征是，该催化器壁(14)至少在局部以空心柱形构成，且该工作流体引导部(20)至少部分呈环形地至少在局部环绕催化器壁(14)构成。
4.根据前述权利要求之一所述的启动燃烧器(100a；100b)，其特征是，该工作流体引导部(20)至少在局部直接或基本直接布置在该催化器壁(14)上，或者该催化器壁(14)作为所述工作流体引导部(20)与所述催化区域(13)之间的分隔壁来构成。
5.根据前述权利要求之一所述的启动燃烧器(100b)，其特征是，该工作流体引导部(20)具有用于引导工作流体的流动横截面，其中，在该流动横截面内设计至少一个流体引导件(15)，用于按规定干预在工作流体引导部(20)内的工作流体(F1)的流动。
6.根据权利要求5所述的启动燃烧器(100b)，其特征是，该至少一个流体引导件(15)在所述催化器壁(14)上形成，尤其设计成催化器壁(14)的一体组成部分。
7.根据前述权利要求之一所述的启动燃烧器(100a)，其特征是，在工作流体流动方向上，在所述工作流体引导部(20)的一端部与所述催化器入口(11)之间设有穿孔的分隔部(60)，通过该分隔部(60)能够将工作流体(F1)从所述工作流体引导部(20)引向所述催化器(10)。
8.根据权利要求7所述的启动燃烧器(100a)，其特征是，该穿孔的分隔部(60)设计成漏斗状或基本呈漏斗状。
9.根据权利要求7或8所述的启动燃烧器(100a)，其特征是，该穿孔的分隔部(60)邻接该催化器壁(14)的一端部，其中，该催化器壁(14)在所述催化器入口(11)的区域内具有比所述催化区域(13)更大的横截面，并且该催化器壁(14)从该区域起在该贯穿方向(D)上至少在该催化区域(13)的局部范围内，是与该催化区域(13)间隔地延伸的。
10.根据权利要求7至9之一所述的启动燃烧器(100a)，其特征是，该工作流体引导部(20)至少在局部被设计成该启动燃烧器(100a)的壳体(70)的组成部分，其中，该穿孔的分隔部(60)被设计成该壳体(70)的组成部分，尤其是其一体和/或整体的组成部分。
11.根据前述权利要求之一所述的启动燃烧器(100a；100b)，其特征是，布置有至少一个喷射器(50)，其用于在该催化器入口(11)的上游将另一工作流体(F2)喷入启动燃烧器(100a；100b)的混合室(80)，其中，该混合室(80)被布置和设计用于将工作流体(F1)与另一工作流体(F2)混合。
12.根据权利要求11所述的启动燃烧器(100a；100b)，其特征是，该混合室(80)具有转向部(81a；81b)，用于将工作流体(F1)的流动方向从引导方向(R)转向至贯穿方向(D)。
13.根据前述权利要求之一所述的启动燃烧器(100a；100b)，其特征是，在该催化器入口(11)的上游，尤其在该催化器入口(11)的上游和该混合室(80)的下游，设置有加热件(40)尤其是电加热件(40)，用于加热由工作流体(F1)和另一工作流体(F2)构成的工作流体混合物。
14.根据权利要求13所述的启动燃烧器(100a；100b)，其特征是，该加热件(40)设计成板状或基本呈板状。
15.根据权利要求13或14所述的启动燃烧器(100a；100b)，其特征是，该板状的加热件(40)的仅一个表面、尤其该板状的加热件(40)的背对催化器入口(11)的表面能够被直接加热。
16.根据权利要求13至15之一所述的启动燃烧器(100a；100b)，其特征是，该加热件(40)具有启用单元，借助于该启用单元能启用和停止该加热件(40)的加热工作。
17.一种燃料电池系统(1000a)，具有根据前述权利要求之一所述的启动燃烧器(100a)，还具有补燃器(200)和重整器(300)，其中，该补燃器(200)被布置和设计用来加热重整器(300)，该启动燃烧器(100a)被布置和设计用来加热该补燃器(200)。
18.一种用于加热在根据权利要求17所述的燃料电池系统(1000a)中的工作流体(F1)的方法，其中，该工作流体(F1)通过工作流体引导部(20)在催化器(10)外至少局部沿催化器壁(14)、尤其沿着该催化器壁(14)的整个长度被引向催化器入口(11)。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，该工作流体混合物从混合室(80)被引向加热件(40)并从那里被引入催化器(10)。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征是，该加热件(40)与用于确定燃料电池系统(1000a)中、尤其燃料电池系统(1000a)的补燃器(200)中的温度的温度传感器(240)通信相连，其中，该加热件(40)的加热工作依据由该温度传感器(240)在燃料电池系统(1000a)或补燃器(200)中确定的规定温度来启用或停止。
CN201880010179.5A 2017-02-09 2018-02-08 用于燃料电池系统的启动燃烧器 Active CN110268567B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50109/2017 2017-02-09
ATA50108/2017 2017-02-09
ATA50108/2017A AT519617B1 (de) 2017-02-09 2017-02-09 Startbrenner für ein Brennstoffzellensystem
ATA50109/2017A AT519618B1 (de) 2017-02-09 2017-02-09 Startbrenner mit Heizmittel für Brennstoffzellensystem
PCT/EP2018/053124 WO2018146172A1 (de) 2017-02-09 2018-02-08 Startbrenner für ein brennstoffzellensystem

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110268567A true CN110268567A (zh) 2019-09-20
CN110268567B CN110268567B (zh) 2022-10-18

Family

ID=61188818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880010179.5A Active CN110268567B (zh) 2017-02-09 2018-02-08 用于燃料电池系统的启动燃烧器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11233255B2 (zh)
EP (1) EP3580801B1 (zh)
JP (1) JP7232997B2 (zh)
CN (1) CN110268567B (zh)
WO (1) WO2018146172A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110268567B (zh) 2017-02-09 2022-10-18 Avl李斯特有限公司 用于燃料电池系统的启动燃烧器
WO2019178627A1 (de) * 2018-03-19 2019-09-26 Avl List Gmbh Brennstoffzellensystem und verfahren zum aufheizen eines brennstoffzellensystem
AT522939B1 (de) * 2019-09-09 2021-09-15 Avl List Gmbh Brenner für ein Brennstoffzellensystem
US11933216B2 (en) * 2022-01-04 2024-03-19 General Electric Company Systems and methods for providing output products to a combustion chamber of a gas turbine engine
US12123361B2 (en) * 2022-01-04 2024-10-22 General Electric Company Systems and methods for providing output products to a combustion chamber of a gas turbine engine

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4926645A (en) * 1986-09-01 1990-05-22 Hitachi, Ltd. Combustor for gas turbine
US6232005B1 (en) * 1997-11-20 2001-05-15 General Motors Corporation Fuel cell system combustor
CN1432118A (zh) * 2000-04-05 2003-07-23 氢燃烧器技术公司 集成反应器
CN1791663A (zh) * 2003-04-04 2006-06-21 德士古发展公司 快速加热燃料重整反应物的方法与装置
EP1693916A1 (de) * 2005-02-15 2006-08-23 P 21-Power for the 21st Century GmbH Vorwärmer für eine Brennstoffzelle
US20160006064A1 (en) * 2013-02-04 2016-01-07 Avl List Gmbh Hydrocarbon-operable fuel cell system

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0254395B1 (en) * 1986-05-27 1990-11-22 Imperial Chemical Industries Plc Method of starting a process for the production of a gas stream containing hydrogen and carbon oxides
CA1303477C (en) * 1988-06-06 1992-06-16 Yoichiro Ohkubo Catalytic combustion device
JPH0626620A (ja) * 1992-07-09 1994-02-04 Nippon Oil Co Ltd 触媒燃焼器システム
DE19520228A1 (de) * 1995-06-01 1996-12-05 Gimborn Probat Werke Anordnung zum Rösten von pflanzlichem Schüttgut, insbesondere Kaffeebohnen
DE19639150C2 (de) 1996-09-24 1998-07-02 Daimler Benz Ag Zentrale Heizvorrichtung für ein Gaserzeugungssystem
JPH1122916A (ja) * 1997-07-04 1999-01-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃焼装置
US6077620A (en) * 1997-11-26 2000-06-20 General Motors Corporation Fuel cell system with combustor-heated reformer
US6306531B1 (en) 1999-07-06 2001-10-23 General Motors Corporation Combustor air flow control method for fuel cell apparatus
JP3398862B2 (ja) 2000-07-06 2003-04-21 本田技研工業株式会社 燃料蒸発器の暖機方法
JP3562463B2 (ja) 2000-11-10 2004-09-08 日産自動車株式会社 燃料電池用改質器
US6612830B2 (en) * 2001-08-10 2003-09-02 Precision Combustion, Inc. Anode gas burner for inert gas generation, method and apparatus
US6669463B2 (en) * 2002-01-11 2003-12-30 General Motors Corporation Quick start large dynamic range combustor configuration
US6712603B2 (en) * 2002-08-07 2004-03-30 General Motors Corporation Multiple port catalytic combustion device and method of operating same
US7169495B2 (en) * 2003-05-06 2007-01-30 Versa Power Systems, Ltd. Thermally integrated SOFC system
JP4998932B2 (ja) 2004-12-21 2012-08-15 三菱化工機株式会社 メタノール改質装置
JP5467496B2 (ja) 2009-02-25 2014-04-09 日産自動車株式会社 燃料電池システム及びその制御方法
AT508488A1 (de) 2009-07-13 2011-01-15 Vaillant Group Austria Gmbh Nachbrenner für erdgasbasierte brennstoffzellenheizgeräte
WO2011124240A1 (en) * 2010-04-09 2011-10-13 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V. Angewandten Forschung E.V. System having high-temperature fuel cells
MX352227B (es) * 2013-11-06 2017-11-15 WATT Fuel Cell Corp Reformadores cpox de combustible liquido y metodo de reformacion cpox.
CN110268567B (zh) 2017-02-09 2022-10-18 Avl李斯特有限公司 用于燃料电池系统的启动燃烧器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4926645A (en) * 1986-09-01 1990-05-22 Hitachi, Ltd. Combustor for gas turbine
US6232005B1 (en) * 1997-11-20 2001-05-15 General Motors Corporation Fuel cell system combustor
CN1432118A (zh) * 2000-04-05 2003-07-23 氢燃烧器技术公司 集成反应器
CN1791663A (zh) * 2003-04-04 2006-06-21 德士古发展公司 快速加热燃料重整反应物的方法与装置
EP1693916A1 (de) * 2005-02-15 2006-08-23 P 21-Power for the 21st Century GmbH Vorwärmer für eine Brennstoffzelle
US20160006064A1 (en) * 2013-02-04 2016-01-07 Avl List Gmbh Hydrocarbon-operable fuel cell system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018146172A1 (de) 2018-08-16
US20190379071A1 (en) 2019-12-12
JP2020509530A (ja) 2020-03-26
JP7232997B2 (ja) 2023-03-06
EP3580801A1 (de) 2019-12-18
US11233255B2 (en) 2022-01-25
CN110268567B (zh) 2022-10-18
EP3580801B1 (de) 2021-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110268567A (zh) 用于燃料电池系统的启动燃烧器
US20200161675A1 (en) Fuel cell system with an annular reformer
US9745890B2 (en) Process for operating a heater that can be operated with hydrocarbon fuel
CN101040147B (zh) 带有多孔体的燃烧器装置
JP4690716B2 (ja) 燃料電池システム
US6863522B2 (en) Method for introducing fuel and/or thermal energy into a gas stream
KR19980063334A (ko) 연료셀을 가진 장치 및 그 운전방법
JP2008532908A (ja) 外部燃焼器を有する改質燃料電池システム
CN111226337A (zh) 具有两个反应室的燃料电池系统用燃烧器
US6981865B2 (en) Catalyst combustion system, fuel reforming system, and fuel cell system
CN109838786B (zh) 燃气混合装置及燃气热水器
CN108461781A (zh) 启动燃料电池设备的方法以及燃料电池设备
US20040178765A1 (en) Integrated fuel reformer and heat exchanger
JP6152417B2 (ja) 液体燃料の触媒燃焼を行うための触媒加熱器と反応器とに使用される燃料噴射システム
US20050198900A1 (en) Method and apparatus for fuel/air preparation for a hydrocarbon reformer
US9114985B2 (en) Fuel processor and method for generating hydrogen rich gas
CN117536741A (zh) 氨内燃机燃料整备系统及使用方法
US20050095544A1 (en) Evaporator arrangement for generating a hydrocarbon/air or hydrocarbon/steam mixture that can be decomposed in a reformer for producing hydrogen and process for operating such an evaporator arrangement
JP7380300B2 (ja) 燃焼器、改質装置及び改質システム
JP7447741B2 (ja) 改質システム
JP2018502266A (ja) 再生式に加熱される放射管
US7575614B2 (en) Startup burner
EP2519342B1 (en) Endothermic reaction unit and steam reforming device comprising this reaction unit
US20030061764A1 (en) Method and apparatus for steam reforming of hydrocarbons
JPH09118125A (ja) 触媒燃焼式ヒータ

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230310

Address after: Kanagawa

Patentee after: NISSAN MOTOR Co.,Ltd.

Address before: Graz, Austria

Patentee before: AVL LIST GmbH

Patentee before: NISSAN MOTOR Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right