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DE19636068C2 - Vorrichtung und Verfahren zur Wasserstoff- und/oder Synthesegasgewinnung - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Wasserstoff- und/oder Synthesegasgewinnung

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DE19636068C2
DE19636068C2 DE19636068A DE19636068A DE19636068C2 DE 19636068 C2 DE19636068 C2 DE 19636068C2 DE 19636068 A DE19636068 A DE 19636068A DE 19636068 A DE19636068 A DE 19636068A DE 19636068 C2 DE19636068 C2 DE 19636068C2
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reaction
htbz
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hydrogen
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Christoph Noelscher
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Original Assignee
Siemens Corp
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Wasserstoff und/oder Synthesegasgewinnung durch en­ dotherme partielle Oxidation und/oder Reformierung.
Es ist üblich, daß die Wärme von Brennstoffzellen, insbe­ sondere von Hochtemperaturbrennstoffzellen (HTBZ), bei der Wasserstoff- und/oder Synthesegasgewinnung zur Be­ reitstellung der dafür benötigten Energie genutzt wird. Die­ ses Prinzip wird, beispielsweise bei der internen Reformie­ rung, eingesetzt. Die bekannten Brennstoffzellensysteme, bei denen die Reformierreaktion im Inneren der Brennstoff­ zellen (also unter Ausnutzung der dort anfallenden Wärme) und ohne gastechnische Trennung zwischen Anoden- und Reaktionsraum für die Reformierreaktion, stattfindet, wer­ den Direkt-Brennstoffzellen genannt. Diese Direkt-Brenn­ stoffzellen (DBZ) enthalten für die zellinterne Reformierre­ aktion lediglich in der Anodenkammer zusätzlich zu dem (noch unreformierten) Brennstoff und den, beispielsweise bei den Karbonatbrennstoffzellen erforderlichen, Karbonat- Anionen einen Reformierkatalysator. Nachteilig bei der zel­ linternen Durchführung ist jedoch, daß die Reformierreak­ tion unter denselben Bedingungen, insbesondere bezogen auf den Gasdruck, durchgeführt werden muß, wie die Brennstoffzellenreaktion. Zudem ist nachteilig, daß sich im Anodenraum ein Gasgemisch und nicht reiner Wasserstoff befindet und somit der Wirkungsgrad der Anodenreaktion nicht optimal wird, weil sehr viele, an ihr nicht umsetzbare, Moleküle auf die Anode auftreffen.
Es besteht also ein Bedarf an einer Vorrichtung zur Was­ serstoff und/oder Synthesegasgewinnung sowie an einem Verfahren dazu, bei dem zwar die Wärme und/oder die Ab­ wärme einer HTBZ ausgenutzt wird, das jedoch gleichzeitig eine Optimierung des Wirkungsgrades der Anodenreaktion der HTBZ ermöglicht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Wasserstoff- und/oder Synthesegasgewin­ nung sowie ein Verfahren dazu zur Verfügung zu stellen, bei dem hochreiner Wasserstoff in verfahrenstechnisch einfa­ cher Weise unter Ausnutzung der Abwärme und bei gleich­ zeitiger Kühlung der HTBZ gewonnen werden kann.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist deshalb eine Vorrichtung zur Wasserstoff und/oder Synthesegasgewin­ nung durch endotherme partielle Oxidation und/oder Refor­ mierung, die mindestens einen Reaktionsraum mit jeweils einer Gas zu- und einer Gasableitung umfaßt, wobei der Re­ aktionsraum in thermischem Kontakt mit dem Inneren einer HTBZ steht, und an die Gasableitung aus dem Reaktions­ raum eine Gasreinigungsanlage, die bevorzugt extern zu der HTBZ angeordnet ist, angeschlossen ist. Weiterhin ist Ge­ genstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Wasserstoff und/oder Synthesegasgewinnung mittels endo­ thermer partieller Oxidation und/oder Reformierung, bei dem der Energieverbrauch der endotherm ablaufenden Re­ aktion zur Kühlung einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle nutzbar gemacht wird.
Andere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erge­ ben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Figuren und den Erläuterungen dazu.
Die Vorrichtung wird so gestaltet, daß der Reaktionsraum für die Reformierreaktion (im Nachfolgenden auch IGR ge­ nannt) sich gastechnisch isoliert und innerhalb einer Batterie aus HTBZn befindet. Dadurch ist gewährleistet, daß der Druck im Reaktionsraum für die Reformierreaktion beliebig und unabhängig vom Druck in der HTBZ gewählt werden kann und der Katalysator für die elektrochemische Verbren­ nung in der Brennstoffzelle die Reformierung nicht beein­ flußt.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zumindest Teile der Innenwand des Reaktionsraumes für die Reformierreaktion entweder durch verschieden konzen­ trierte Belegung mit Katalysatormaterial, durch Belegung mit verschiedenen Katalysatormaterialien, die unterschied­ lich aktiv sind, oder durch Oberflächengestaltung derart konstruiert sind, daß sie die Geschwindigkeit mit der die Re­ formierreaktion abläuft und/oder die Strömungsgeschwin­ digkeit mit der die Gase durch den Reaktionsraum fließen (und damit die umgesetzte Menge an Feedgas), steuern kön­ nen. Dadurch ist auch der Verbrauch an Wärmeenergie im betroffenen Teil des Reaktionsraumes steuerbar.
Das Verfahren wird so durchgeführt, daß
  • - das Feedgas für die Reformierreaktion in einen Re­ aktionsraum geleitet wird,
  • - die Kühlung für die Brennstoffzelle zumindest teil­ weise über den thermischen Kontakt des Reaktionsrau­ mes mit dem Inneren einer Hochtemperatur-Brenn­ stoffzelle erreicht wird und
  • - der Wasserstoff und/oder das Synthesegas aus dem Reaktionsraum in eine Gasreinigungsanlage abgeleitet werden.
Vorteilhaft ist auch eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der das Verfahren so durchgeführt wird, daß die Temperatur im Inneren der HTBZ zumindest 500°C beträgt.
Eine wertere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist, daß das Verfahren so durchgeführt wird, daß der bei der Re­ formierreaktion gewonnene Wasserstoff über eine Gasreini­ gungsanlage, in der Kohlendioxid und/oder Wasser abge­ trennt werden, in den Anodenraum der gleichen HTBZ ge­ führt wird. Dabei ist die Gasreinigungsanlage extern zu der HTBZ angebracht.
Als "Hochtemperaturbrennstoffzelle" oder abgekürzt "HTBZ" werden hier alle Brennstoffzellen bezeichnet, die bei einer Betriebstemperatur oberhalb 300°C, insbesondere oberhalb 500°C, arbeiten. Die bekanntesten Vertreter sind die Karbonat-Brennstoffzelle und die SOFC-(Solid Oxid Fuel Cell). In beiden Fällen können die durch das erfin­ dungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung gewonnenen Gase als Brennstoff eingesetzt werden. Allgemein wird auf das Buch "Brennstoffzellen" von Ledjeff (Müller Vlg, 1995) hingewiesen, dessen Offenbarungsgehalt hier als Wissen des Fachmanns vorausgesetzt wird.
Als "partielle Oxidation", "Reformierreaktion" oder "Re­ formierung" wird hier die Reaktion bezeichnet, bei der ein kohlenwasserstoffhaltiges Gas (Feedgas) zusammen mit Wasser und/oder CO2 und/oder O2 ein wasserstoffreiches Gas (bei partieller Oxidation entsteht u. U. überwiegend H2 und CO) bildet, in der Regel mit einem beträchtlichen Ge­ halt an CO.
Als "Reaktionsraum für die Reformierreaktion" oder ab­ gekürzt "IGR" wird ein sogenannter "isolierter integrierter Gasraum" Raum bezeichnet, in dem mit Hilfe eines Kataly­ sators und einem Hilfsbetriebsmittel, z. B. Wasserdampf, das kohlenwasserstoffreiche Gas in wasserstoffreiches Gas (reiner Wasserstoff entsteht nicht, weil dieser nur mit Ab­ trennung (z. B. mit Membran), wenn auf der anderen Seite eine C-haltige Verbindung steht, entstehen kann) umgewan­ delt wird. Der Reaktionsraum ist bevorzugt so gestaltet, daß er gastechnisch dicht und druckstabil, aber gleichzeitig ther­ misch leitend und in eine HTBZ integrierbar ist.
Das Material eines IGR ist thermisch leitend und gegebe­ nenfalls druckstabil bis zu 15 bis 300 bar Überdruck. Bei­ spiele für geeignete Materialien sind Metalle, Keramiken, etc. Die Materialien können als solche, in Form von Mi­ schungen oder in außen oder innen selektiv oder gleichmäßig beschichteter Form verwendet werden.
In einer Batterie von HTBZn oder in HTBZ-Blöcken sind im Regelfall mehrere IGR (z. B. ein IGR pro enthaltener Brennstoffeinzelzelle) enthalten. Die IGR können in einem HTBZ-Block beispielsweise in den Zwischenelementen (bi­ polaren Platten), zwischen den möglicherweise planaren (Fig. 2) einzelnen HTBZn, in röhrenförmigen HTBZn (Fig. 3) oder im Nachbrennraum einer z. B. halboffenen, planaren HTBZ (Fig. 4) untergebracht sein.
Die Röhren wiederum können beispielsweise in einem Modul aus Röhrenbrennstoffzellen zwischen die Röhren­ brennstoffzellen gepackt werden (Fig. 3) oder auch in den Nachverbrennungsraum einer Brennstoffzelle mit halboffe­ nem Design (Fig. 4) integriert sein. Dieser Typ von HTBZ wird z. B. in der EP-PS 06 35 896 der Fa. Sulzer beschrie­ ben.
Als HTBZ-"Modul", "-Stack" und/oder "-Block" wird hier eine Ansammlung mehrerer Brennstoffzellen bezeich­ net, die eine Batterie bilden. Es kann sich dabei um eine ge­ radezu beliebige Anzahl von einzelnen Brennstoffzellen handeln, die vorzugsweise in Serie geschaltet sind und die an eine, vorzugsweise gemeinsame, Oaszufuhr und Gasab­ leitung gekoppelt sind.
Als "Feedgas" werden Gemische aus Kohlenwasser­ stoffen und Wasser und aus Kohlenwasserstoffen und Koh­ lendioxid, mit oder ohne Wasserbeimischung, u. U. mit Bei­ mischung von Sauerstoff verstanden. Nur mit O2 oder "O", also atomarem Sauerstoff von der Katalysatoroberfläche, kann die hier gemeinte, partielle Oxidation stattfinden. Ins­ besondere wird Erdgas sowie beliebige Mischungen aus Erdgas, Methan und anderen Kohlenwasserstoffgasen als Feedgas bezeichnet.
Es wird angestrebt, daß die Temperaturverteilung im Mo­ dul mit IGR so eingestellt ist, daß keine temporäre oder lo­ kale Überhitzung, Unterkühlung oder zu hohe Temperatur­ gradienten auftreten. Dazu wird der IGR so gestaltet, daß er ein "variierend aktive Innen- und/oder Außenoberfläche" hat. Damit ist eine Konstruktion und Ausstattung des IGR gemeint, die je nach temporärem oder lokalem Bedarf an Kühlleistung in der HTBZ diesem, unter optimaler Ausnut­ zung der dabei freiwerdenden Wärmeenergie, gerecht wird.
Dazu hat der IGR beispielsweise an den Stellen, wo in­ nerhalb der HTBZ leicht eine lokale Überhitzung (beispiels­ weise dem Brenngaseinlaß) entsteht, die Innenoberfläche so gestaltet, daß sowohl die Umsetzungsgeschwindigkeit der Reformierreaktion als auch die Menge an umgesetzten Gas, besonders hoch ist und somit die Kühlleistung, die der IGR dort der HTBZ zur Verfügung stellt, besonders groß wird. Dies kann durch spezielle Gestaltung der inneren Oberflä­ che des IGR und/oder durch besonders hohe Dichte an inne­ rer Belegung mit Katalysatormaterial im IGR an diesen Stellen erfolgen. Denkbar ist auch bei temporärer Spitzenbe­ lastung der HTBZ, daß gleichzeitig mit erhöhter Brennstoff- und Oxidanszufuhr in die HTBZ ein Automatismus eine er­ höhte Reaktandenzufuhr und Umsetzung im Innenraum der IGR bewirkt, so daß temporär die Kühlleistung der IGR in Teilen oder gesamt entsprechend der erhöhten Stromerzeu­ gungsleistung der HTBZ gesteigert werden kann.
Die Kühlleistung der einzelnen IGR an bestimmbaren Stellen kann innerhalb einer Batterie durch die Gestaltung und/oder Belegung mit Katalysator der Innen- und/oder Au­ ßenoberfläche der IGR individuell verschieden oder gleich eingestellt werden. Die Gestaltung der Oberflächen kann durch Wellungen oder integrierte Noppen, Kegel stumpfe oder was es sonst noch für Gestaltungsmöglichkeiten zur Vergrößerung der Oberfläche gibt, durchgeführt werden. Die genannten Oberflächenstrukturen stellen nicht nur mehr Platz zum Wärmeaustausch zur Verfügung sondern sie be­ einflussen auch das Strömungsverhalten der Gase, wodurch die Umsetzungsrate der endothermen Reaktion und damit der Wärmeenergieverbrauch beeinflußbar wird.
Im folgenden wird die Erfindung noch anhand von den Fig. 1 bis 5 näher beschrieben, die alle schematische Zeich­ nungen bevorzugter Ausgestaltungen von erfindungsgemä­ ßen Vorrichtungen oder schematische Verfahrensfließbilder beinhalten. Die in den Figuren gezeigten Anordnungen der IGR sind nur beispielhaft und sollen den Umfang der Erfin­ dung nicht auf diese Ausführungsformen beschränken. Die IGR können vielmehr zusätzlich oder alternativ auch an an­ deren Stellen der Module angebracht oder angeordnet sein.
Fig. 1 zeigt das Prinzip eines erfindungsgemäßen Moduls, bei dem eine Vorrichtung zur Wasserstoff und/oder Synthe­ segasgewinnung einen IGR umfaßt, der in einer HTBZ inte­ griert ist,
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform, mit einer variierend aktiven Innenoberfläche des IGR,
Fig. 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Anordnung von erfindungsgemäßen IGR in Röhrenausfüh­ rung,
Fig. 4 zeigt ebenfalls eine beispielhafte Anordnung des erfindungsgemäßen Moduls, wobei die IGR im Nachbrenn­ raum einer HTBZ untergebracht sind und
Fig. 5 zeigt schließlich das Verfahrensfließbild eines er­ findungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 1 zeigt das Prinzip einer erfindungsgemäßen Vorrich­ tung und eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei ledig­ lich schematisch die Bestandteile einer HTBZ 10 und einer Vorrichtung zur Gewinnung von Reformat dargestellt sind. Die Brennstoffzelleneinheit bestehend aus der Kathode 1, dem gestrichelt gezeichneten Elektrolyt 2 und der daran an­ schließenden Anode 3 liefert den über die Leitung 7 ab­ nehmbaren Strom. Im Anschluß an die Anode 3 befinden sich die integrierten, aber gastechnisch von dem Anoden­ raum getrennten Gasräume IGR, in denen das Feedgas, bei­ spielsweise Erdgas (mit Hilfsstoff, z. B. Wasserdampf), das über die Leitung 6 in die IGR gelangt, zum Reformat, d. h. zum Synthesegas umgesetzt wird. Schematisch ist darge­ stellt, was in dem gesamten Modul gleichzeitig passiert, daß Oxidans, beispielsweise Luft, über die Leitung 4 im Katho­ denraum zur Kathodenabluft umgesetzt wird; Brennstoff, beispielsweise Wasserstoff, der aus dem im IGR erzeugten Reformat gewonnen wurde, über die Leitung 5 im Anoden­ raum zum Anodenabgas (in unserem Beispiel Wasserdampf/­ Wasserstoffgemisch) umgesetzt wird; und schließlich noch unter Ausnutzung der Wärme der HTBZ 10 und ihrer gleichzeitigen Kühlung Feedgas über die Leitung 6 im IGR zum Reformat umgesetzt wird.
Fig. 2 zeigt die beispielhafte konstruktive Ausführung ei­ ner erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei eine variierend aktive Innenoberfläche der IGR gezeigt wird. Die IGR sind in den HTBZn so ausgestattet, daß die Reformierung links durch geringe Katalysator-Belegung oder gleichwirkende andere Mittel eher unterdrückt und rechts durch hohe Kata­ lysator-Belegung etc. eher gefördert wird, da bei gleichmä­ ßiger Katalysatorverteilung durch die hohe Umsetzungsrate am Gaseintritt (links) eine nachteilige Unterkühlung auftre­ ten kann. Von links nach rechts sind zunächst senkrecht die Gasleitungsrohre zu erkennen, danach der schematisch ge­ stapelte Aufbau der Brennstoffzelle mit zwischendrin den nicht schraffierten Räumen, die die IGR 1 darstellen. Die va­ riierende Aktivität der Inneren Oberfläche der IGR wird durch die von links nach rechts ansteigende Schraffur 2, die zunehmend von links nach rechts in den IGR 1 hineinragt, dargestellt. Die schraffiert Fläche 3 zwischen dem Anoden­ raum 5 und dem Kathodenraum 6 stellt den Elektrolyten 3 dar. Direkt oberhalb des Elektrolyten 3 und angrenzend an einen IGR 1 ist der Anodenraum 5 und unterhalb des Elek­ trolyten der Kathodenraum 6 der HTBZ gezeigt.
Fig. 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Anordnung von Gasräumen einer erfindungsgemäßen Batte­ rie in Röhrenausführung (Westinghouse-Design), wobei z. B. der Kathodenraum 1 sich innerhalb der Röhren mit den Elektroden befindet und der Raum, der die Röhren umgibt, der Anodenraum 2 ist. Die poröse Kathode kann z. B. die tragende Struktur der Röhre und kathodenseitige Stromab­ leitung darstellen, auf die außen der gasdichte Elektrolyt, die poröse Anode und eine Stromableitung aufgebracht sind. Erfindungsgemäß sind in diesem Anodenraum 2 die schraffiert dargestellten Rohre 4, in denen die IGR für die Reformierreaktion untergebracht sind, angeordnet. Diese Rohre 4 sind beispielsweise aus thermisch leitendem und druckstabilem Material beschaffen, so daß innerhalb der Rohre ein völlig anderer, auch möglicherweise in erhebli­ chem Unterschied zu dem umgebenden Druck stehender, Druck herrschen kann.
Fig. 4 zeigt wiederum einen schematischen Querschnitt durch eine Anordnung von Gasräumen innerhalb eines er­ findungsgemäßen Brennstoffzellenmoduls, bei dem die röh­ renförmigen Reaktionsräume für die Reformierungsreaktion im Nachbrennraum 4 der Hochtemperatur-Brennstoffzelle mit halboffenem Design untergebracht sind. Die Reaktions­ räume der Reformierungsreaktion IGR sind in diesem Aus­ führungsbeispiel röhrenförmig und (wie in Fig. 3) schraf­ fiert gezeichnet. Dabei ist es nicht notwendig (ebensowenig wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 3), daß die Röhren für die IGR alle gleichen Durchmesser oder Umfang haben. Sie können von beliebiger Gestaltung sein. Ein IGR kann aus mehreren verschiedenen oder nur aus einer Röhre bestehen. Anstatt, daß ein IGR in gerader Ausführung in dem Nach­ brennraum 4 "steht", kann er auch genauso gut aus einem oder mehreren Rohren, die tangential entlang des Umfangs gewunden sind, bestehen,
Fig. 5 zeigt ein Verfahrensfließbild einer erfindungsgemä­ ßen Anlage zur Wasserstoffgewinnung. Das Feedgas er­ reicht über die Leitung 1 den Dampfeinleiter 2 und den er­ sten Abgaswärmetauscher 3, indem das Feedgas mit der fühlbaren Wärme des wasserstoffreichen Gases aus dem Re­ aktionsraum für die Reformierungsreaktion, einem IGR 12, aufgeheizt wird. Es wird über die Leitung 4 aus dem IGR 12 in den Abgaswärmetauscher 3 geführt. Dieser ist in Leitung 4 bevorzugt mit einem Material ausgebildet oder versehen, das eine Shift-Reaktion katalytisch unterstützt. Dabei wird ein Teil des CO mit H2O zu CO2 und H2 umgesetzt.
Über die Leitung 21 wird das Gas in den Wärmetauscher 22 oder Verdampfer 22 geführt und dabei weiter abgekühlt. Hier wird, wiederum katalytisch unterstützt, durch die Shift- Reaktion der CO-Gehalt weiter reduziert und der H2-Anteil erhöht. In einem Kondensator 11 wird Wasser abgeschieden, das für die Dampfeinspeisung verwendet werden kann. Die Restwärme des Gases kann zur Vorwärmung des Feedgases verwendet werden, ein weiterer Wasserabscheider kann sich anschließen. Die Wasserstoffabtrennung kann durch physi­ kalische oder chemische Verfahren erfolgen. Der erzeugte Wasserstoff, der sich im Reservoir 6 sammelt, kann extern genutzt werden. Ein Teil wird über die Leitung 8 in den Anodenraum 9 geleitet, wo er mit Sauerstoff, der durch den Elektrolyten 13 aus dem Kathodenraum 14 kommt, elektro­ chemisch verbrannt wird. Dabei wird Gleichstrom erzeugt. Das Anodenabgas aus H2 und H2O wird über die Leitung 10 und einen rekuperativen Wärmetauscher 7 in die Leitung 21 gespeist, d. h. dem Reformat zur Gasreinigung beigemischt. Bei Druckunterschieden muß er hierzu nachverdichtet wer­ den. Es kann aber auch das Wasser separat auskondensiert und der verbleibende Wasserstoff mit Nachverdichter vor dem Wärmetauscher 7 in die Leitung 8 geleitet werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet also so, daß ständig Wasserstoff und Strom aus Feedgas erzeugt werden und die verwendete HTBZ dabei mit, im IGR 12 erzeugten und z. T. aus Anodenabgas gewonnenen, Wasserstoff, be­ trieben wird.
Erfindungsgemäß kann der Nettowirkungsgrad einer HTBZ erhöht werden, weil diese zum einen mit reinem Wasserstoff betrieben wird und zum anderen weil die in­ terne Reformierung im Gegensatz zum Stand der Technik gastechnisch extern zum Betrieb der HTBZ stattfindet und somit unter einem Druck, beispielsweise dem einer Erdgas­ leitung (20 bar), der von dem in der HTBZ völlig verschie­ den ist, ablaufen kann. Der Druck kann vorteilhaft für die H2-Abtrennung, z. B. in einer Membran oder durch Druck­ wechselabsorption erfolgen. Außerdem können die Innen­ oberflächen der Reaktionsräume derartig variabel gestaltet werden, daß sie in der HTBZ zeitlich und lokal optimale Kühlung unter gleichzeitiger Ausnutzung der bei der Küh­ lung gewonnenen Wärmeenergie leisten. Bei einer erfin­ dungsgemäßen Stromerzeugungsanlage, bei der die HTBZ mit reinem Wasserstoff betrieben wird, der durch die Refor­ mierung in den integrierten Gasräumen gewonnen wurde, kann der elektrische Bruttowirkungsgrad (ac) bei 0,85 Volt (0,85 Volt/1,25 Volt) . 0,95 = 64,6% betragen. Davon abzu­ ziehen sind noch die Verluste durch Luft- und Wasserstoff­ verdichter, die ca. 2 bis 3% Punkte kosten.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Wasserstoff- und/oder Synthesegasgewinnung durch endotherme partielle Oxidation und/oder Reformierung, die mindestens einen Reaktionsraum hat, der gastechnisch isoliert im Inneren der HTBZ (Hochtemperaturbrennstoffzelle) so integriert ist, daß Wärmeaustausch zwischen dem Reaktionsraum und dem Inneren der HTBZ stattfindet, wobei die HTBZ mit reinem Wasserstoff betrieben wird, der durch die Reformierung im integrierten Reaktionsraum gewonnen wurde und der Reaktionsraum eine Gaszu- und und eine Gasableitung umfaßt, wobei in die Gaszuleitung Wasserstoff einfließt, der zum Teil aus dem Anodenabgas gewonnen wurde und an die Gasableitung eine externe Gasreinigung angeschlossen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Gasdruck in dem Reaktionsraum beliebig und unabhängig von dem Betriebsdruck der HTBZ ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Anspru­ che, bei der zumindest ein Teil der Innenoberflächen des Reaktionsraumes mit Katalysator belegt ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, bei der der Umsatz an Feedgas und damit die Menge an benötigter Wärmeenergie innerhalb des Re­ aktionsraumes durch die örtliche Geometrie des Reak­ tionsraumes, insbesondere durch Erweiterungen, Ver­ engungen und Oberflächengestaltung an der Innenseite des Reaktionsraumes, steuerbar und gegebenenfalls an den Kühlungsbedarf der Brennstoffzelle an der jeweili­ gen Stelle anpaßbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, bei der die Innenwände des Reaktionsraumes zu­ mindest teilweise mit katalytisch aktivem Material be­ legt sind, wobei die Menge an Katalysatorbelegung in­ nerhalb des Reaktionsraumes variabel und insbeson­ dere dem Kühlungsbedarf der Brennstoffzelle an der jeweiligen Stelle anpaßbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, bei der zumindest eine Gasableitung über die Gas­ reinigungsanlage in den Anodenraum der Hochtempe­ ratur-Brennstoffzelle führt.
7. Verfahren zur Wasserstoff und/oder Synthesegas­ gewinnung mittels endothermer partieller Oxidation und/oder Reformierung, bei dem der Energieverbrauch der endotherm ablaufenden Reaktion zur Kühlung ei­ ner Hochtemperatur-Brennstoffzelle nutzbar gemacht wird mit zumindest einem Reaktionsraum nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem
das Feedgas für die Reaktion über die Gaszulei­ tung in den Reaktionsraum geleitet wird,
die im Reaktionsraum stattfindende Reaktion zumindest teilweise die HTBZ kühlt und
das Gas aus dem Reaktionsraum in die externe Gasreinigungsanlage geleitet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die HTBZ eine Betriebstemperatur von mindestens 500°C hat.
9. Verwendung der Vorrichtung zur Wasserstoff- und/ oder Synthesegasgewinnung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 6 für eine Anlage zur Energieerzeugung.
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