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Patentes

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Número de publicaciónWO2008083657 A1
Tipo de publicaciónSolicitud
Número de solicitudPCT/DE2007/002297
Fecha de publicación17 Jul 2008
Fecha de presentación20 Dic 2007
Fecha de prioridad9 Ene 2007
También publicado comoDE102007001375A1, WO2008083645A1, WO2008083645B1
Número de publicaciónPCT/2007/2297, PCT/DE/2007/002297, PCT/DE/2007/02297, PCT/DE/7/002297, PCT/DE/7/02297, PCT/DE2007/002297, PCT/DE2007/02297, PCT/DE2007002297, PCT/DE200702297, PCT/DE7/002297, PCT/DE7/02297, PCT/DE7002297, PCT/DE702297, WO 2008/083657 A1, WO 2008083657 A1, WO 2008083657A1, WO-A1-2008083657, WO2008/083657A1, WO2008083657 A1, WO2008083657A1
InventoresMatthias Boltze, Michael Rozumek, Stefan Käding, Manfred Pfalzgraf, Andreas Engl, Beate Bleeker, Michael Süßl, Markus Bedenbecker, Stefan Kah, Andreas Lindermeir, Norbert GÜNTHER, Johannes EICHSTÄDT
SolicitanteWebasto Ag
Exportar citaBiBTeX, EndNote, RefMan
Enlaces externos:  Patentscope, Espacenet
Method for operating a reformer, reforming system and fuel cell system
WO 2008083657 A1
Resumen
The invention relates to a method for operating a reformer (10) for producing a hydrogen-rich reformate (20), whereby fuel (16) and oxidizing agents (18) are supplied to the reformer. The invention is characterized in that at least one property of the fuel (16) supplied to the reformer (10) is determined and the quantitative ratio of the supplied fuel (16) and oxidizing agents (18) is adjusted depending on said at least one property. The invention also relates to a reforming system and to a fuel cell system.
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ANSPRÜCHE CLAIMS
1. Verfahren zum Betreiben eines Reformers (10) zum Erzeugen eines wasserstoffreichen Reformats (20) , wobei dem Reformer Brennstoff (16) und Oxidationsmittel (18) zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Eigenschaft des dem Reformer (10) zugeführten Brennstoffs (16) ermittelt wird und dass in Abhängigkeit der mindestens einen Eigenschaft das Mengenverhältnis von zugeführtem Brennstoff (16) und Oxidationsmittel (18) eingestellt wird. 1. A method for operating a reformer (10) for generating a hydrogen-rich reformate (20), the reformer fuel (16) and oxidant (18) are fed, characterized in that at least one property of the reformer (10) supplied fuel ( 16) is determined and that in dependence of the at least one property, the amount ratio of supplied fuel (16) and oxidant (18) is adjusted.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Eigenschaft den Brennstofftyp kennzeichnet . 2. The method of claim 1, characterized in that the at least one property denotes the type of fuel.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Eigenschaft die Brennstoff- qualität kennzeichnet. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one attribute characterizes the fuel quality.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Eigenschaft die Reinheit des Brennstoffs kennzeichnet. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one property indicates the purity of the fuel.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens zwei Positionen im Bereich des Reformers eine Temperatur gemessen wird und die Temperaturinformation zusätzlich bei der Einstellung des Mengenverhältnisses von zugeführtem Brennstoff und Oxidationsmittel berücksichtigt wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least two positions, a temperature is measured in the region of the reformer and the temperature information is additionally taken into account in adjusting the amount ratio of supplied fuel and oxidant.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch, gekennzeichnet, dass das Mengenverhältnis von zugeführtem Brennstoff und Oxidationsmittel so eingestellt wird, dass die im Bereich des Reformers gemessenen Temperaturen eine möglichst gerin- ge Differenz aufweisen. 6. The method according to claim 5, characterized, in that the quantity ratio of supplied fuel and oxidant is adjusted so that the measured temperatures in the range of the reformer have a low as possible ge difference.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mengenverhältnis von zugeführtem Brennstoff und Oxidationsmittel auf der Grundlage von in einer elektronischen Steuereinheit (22) gespeicherten Kennfeldern geregelt wird, wobei verschiedene Kennfelder für verschiedene Eigenschaften des dem Reformer zugeführten Brennstoffs vorliegen. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the quantitative ratio of supplied fuel and oxidant on the basis of in an electronic control unit (22) stored characteristic fields is controlled, whereby various characteristic maps for different properties of the reformer fuel supplied to be present.
8. Reformierungssystem mit einem Reformer (10) und einer elektronischen Steuereinheit (22) , wobei dem Reformer Brennstoff (16) und Oxidationsmittel (18) zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Eigenschaft des dem Reformer (10) zugeführten Brennstoffs (16) ermit- telbar und von der elektronischen Steuereinheit (22) erfassbar ist und dass in Abhängigkeit der mindestens einen Eigenschaft das Mengenverhältnis von zugeführtem Brennstoff (16) und Oxidationsmittel (18) durch die elektronische Steuereinheit einstellbar ist. 8. reforming system with a reformer (10) and an electronic control unit (22), the reformer fuel (16) and oxidant (18) are fed, characterized in that at least one property of the reformer (10) supplied fuel (16) deter- applicable and by the electronic control unit (22) is detectable, and that in dependence of the at least one property, the amount ratio of supplied fuel (16) and oxidant (18) by the electronic control unit is adjustable.
9. Reformierungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor (24) zum Erfassen des Brennstofftyps vorgesehen ist, wobei die mindestens eine Eigenschaft den Brennstofftyp kennzeichnet. 9. reforming system according to claim 8, characterized in that at least one sensor (24) is provided for detecting the type of fuel, wherein the at least one property indicates the type of fuel.
10. Reformierungssystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor (24) zum Erfassen der Brennstoffqualität vorgesehen ist, wobei die min- destens eine Eigenschaft die Brennstoffqualität kennzeichnet . 10. reforming system according to claim 8 or 9, characterized in that at least one sensor (24) is provided for detecting the fuel quality, wherein the at least one property identifies the fuel quality.
11. Reformierungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor (24) zum Erfassen der Reinheit des Brennstoffs vorgesehen ist, wobei die mindestens eine Eigenschaft die Reinheit des Brennstoffs kennzeichnet. 11. reforming system according to one of claims 8 to 10, characterized in that at least one sensor (24) is provided for sensing the purity of the fuel, wherein the at least one property indicates the purity of the fuel.
12. Reformierungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Temperatursensoren (26, 28) an mindestens zwei Positionen im Bereich des Reformers (10) vorgesehen sind und dass die so ermittelbaren Temperaturinformationen zusätzlich bei der Einstellung des Mengenverhältnisses von zugeführtem Brennstoff (16) und Oxidationsmittel (18) durch die elektronische Steuereinheit (22) berücksichtigt werden können. 12. reforming system according to one of claims 8 to 11, characterized in that at least two temperature sensors (26, 28) are provided at least two positions in the region of the reformer (10) and that the so-determinable temperature information in addition with the setting of the quantity ratio of supplied fuel (16) and oxidant (18) by the electronic control unit (22) can be considered.
13. Reformierungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Mengenverhältnis von zugeführtem Brennstoff (16) und Oxidationsmittel (18) so durch die elektronische Steuereinheit (22) einstellbar ist, dass die im Bereich des Reformers (10) gemessenen Temperaturen eine möglichst geringe Differenz aufweisen. 13. reforming system according to claim 12, characterized in that the quantitative ratio of supplied fuel (16) and oxidant (18) as adjustable by the electronic control unit (22) that is in the range of the reformer (10) measured temperatures as possible a have small difference.
14. Reformierungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Mengenverhältnis von zugeführtem Brennstoff (16) und Oxidationsmittel (18) auf der Grundlage von in der elektronischen Steuereinheit (22) ge- speicherten Kennfeldern regelbar ist, wobei verschiedene 14. reforming system according to one of claims 8 to 13, characterized in that the ratio of supplied fuel (16) and oxidant (18) stored on the basis of in the electronic control unit (22) GE is characteristic diagrams adjustable, whereby different
Kennfelder für verschiedene Eigenschaften des dem Reformer (10) zugeführten Brennstoffs (16) vorliegen. present maps for various properties of the reformer (10) supplied fuel (16).
15. Brennstoffzellenanlage mit einem Reformierungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 14. 15. Fuel cell system with a reformer system according to any one of claims 8 to fourteenth
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Verfahren zum Betreiben eines Reformers, Reformierungssys- tem und Brennstoffzellenanlage A method for operating a reformer, Reformierungssys- system and fuel cell system

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Reformers zum Erzeugen eines wasserstoffreichen Reformats, wobei dem Reformer Brennstoff und Oxidationsmittel zugeführt werden. The invention relates to a method for operating a reformer for generating a hydrogen-rich reformate, wherein the reformer fuel and oxidant are supplied.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Reformierungssystem mit einem Reformer und einer elektronischen Steuereinheit, wobei dem Reformer Brennstoff und Oxidationsmittel zugeführt werden. The invention further relates to a reforming system including a reformer and an electronic control unit, in which the reformer fuel and oxidant are supplied.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Brennstoffzellenanlage . Furthermore, the invention relates to a fuel cell system.

Reformer dienen der Erzeugung eines wasserstoffreichen Gemisches, welches insbesondere zur Erzeugung von elektrischer Energie in einer dem Reformer nachgeschalteten BrennstoffZellenanordnung verwendet wird. Reformers are used to generate a hydrogen-rich mixture, which is especially used for generating electrical energy in a fuel cell to the reformer downstream assembly. Zu diesem Zweck werden dem Reformer Kohlenwasserstoffe als Brennstoff sowie ein Oxidationsmittel zugeführt. For this purpose, the reformer hydrocarbons as a fuel and an oxidant are supplied. Als Oxidationsmittel kommt insbesondere Luftsauerstoff zum Einsatz . The oxidizing agent is especially atmospheric oxygen is used. Die Brennstoffe können flüssig und gasförmig zugeführt werden, wobei im mobilen Einsatzbereich insbesondere die einem Verbrennungsmotor zugeführten Kraftstoffe ebenfalls als Brennstoffe für den Reformer verwendet werden. The fuels may be fed to liquid and gas, in particular an internal combustion engine, the supplied fuels are also used as fuel for the reformer in the mobile application.

Aus mehreren Gründen ist es erwünscht, dass ein Reformer mit verschiedenen Brennstoffen betrieben werden kann. For several reasons it is desirable that a reformer can be operated with different fuels. Zum einen können hierdurch baugleiche Reformer in Anlagen eingesetzt werden, die für verschiedene Brennstoffe ausgelegt sind. Firstly thereby identical reformer can be used in systems that are designed for different fuels. Zum anderen kann auf diese Weise die Grundlage dafür geschaffen werden, dass ein und dieselbe Anlage mit ver- schiedenen Brennstoffen ohne Effizienzeinbußen betrieben werden kann. On the other hand, in this way the foundation to be established so that one and the same system with different fuels can be used without loss of efficiency. Im mobilen Bereich ist dies besonders interessant, da auch Verbrennungsmotoren existieren, welche verschiedene Kraftstoffe verarbeiten können. In the mobile sector, this is particularly interesting, as well as internal combustion engines exist that can process which various fuels. Ein Kraftfahrzeug, das mit einem solchen Verbrennungsmotor ausgestattet ist, sollte daher möglichst auch einen Reformer aufweisen, der verschiedene Kraftstoffe in geeigneter Weise umsetzen kann. A motor vehicle which is equipped with such an engine, should if possible also include a reformer that different fuels can implement in an appropriate manner.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren, Syste- me und Anlagen des Standes der Technik in der Weise weiterzubilden, dass geeignete Reformierungsprozesse bei variierenden Brennstoffeigenschaften stattfinden können. The invention is based on the object, method, sys- tems and developing systems of the prior art in such a way that suitable reforming processes can take place at varying fuel properties.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen An- Sprüche gelöst. This problem is solved with the features of the independent sayings.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Verfahren dadurch auf, dass mindestens eine Eigenschaft des dem Reformer zugeführten Brennstoffs ermittelt wird und dass in Abhängigkeit der mindestens einen Eigenschaft das Mengenverhältnis von zugeführtem Brennstoff und Oxidationsmittel eingestellt wird. The invention is based on the generic method on the fact that at least one property of the reformer fuel supplied is determined and that in dependence of the at least one property, the amount ratio of supplied fuel and oxidant is adjusted. Um den Reformierungsprozess zu optimieren, wird also zunächst eine Eigenschaft des dem Reformer zugeführten Brennstoffs ermittelt. In order to optimize the reforming process, that a property of the reformer fuel supplied is first determined. In Abhängigkeit von dieser Eigenschaft kann dann die Luftzahl ermittelt werden, also eine Größe, welche einen entscheidenden Einfluss auf die Funktionsweise des Reformers hat. Depending on this property, the air ratio can be determined, ie size, which has a decisive influence on the operation of the reformer. Die Luftzahl ist insbesondere eng an das Temperaturprofil im Reformer gekoppelt, so dass durch eine geeignete Einstellung der Luftzahl erwünschte Temperaturprofile und somit ein optimierter Reformerbetrieb zur Verfügung gestellt werden können. The air ratio is particularly closely related to the temperature profile in the reformer so that desired temperature profiles and thus an optimized reformer operation may be provided by appropriate adjustment of the air ratio.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Eigenschaft den Brennstofftyp kennzeichnet. For example, it may be provided that the at least one property denotes the type of fuel. Es kann also insbesondere zwischen verschiedenen Brenngasen, Diesel und Benzin unterschieden werden. It can therefore be particularly distinguish between different fuel gases, diesel and gasoline.

Ebenfalls kann nützlich sein, dass die mindestens eine Eigenschaft die Brennstoffqualität kennzeichnet. It may also be useful that the at least one property indicates the fuel quality. Im Zusammen- hang mit Benzin wird die Brennstoffqualität durch die Oktanzahl gekennzeichnet . In connection with petrol, the fuel quality is characterized by the octane number. Vergleichbare Kennzahlen existieren auch für andere Brennstofftypen. Comparable indicators also exist for other types of fuel.

Ebenfalls kann vorteilhaft sein, dass die mindestens eine Eigenschaft die Reinheit des Brennstoffs kennzeichnet. It may also be advantageous that the at least one property indicates the purity of the fuel. Insbesondere Diesel wird mit unterschiedlicher Reinheit vertrieben. Diesel particular marketed with different purity. Dies betrifft vor allem Schwefelverunreinigungen im Diesel, die das Betriebsverhalten des Reformers und eines Brennstoffzellensystems, dem der Reformer zugehörig ist, beeinflussen können. This applies particularly to sulfur impurities in the diesel that can affect the performance of the reformer and a fuel cell system, the reformer is associated. Ist das Maß an Schwefelverunreinigungen bekannt, so kann der Betriebspunkt des Reformers darauf abgestimmt werden, insbesondere im Hinblick darauf, dass möglichst geringfügige Schwefelablagerungen im Reformer auftreten. If the level of sulfur contaminants known as the operating point of the reformer can be adjusted accordingly, in particular with regard to the fact that minor possible sulfur deposits occur in the reformer.

Von besonderem Vorteil ist es, dass an mindestens zwei Positionen im Bereich des Reformers eine Temperatur gemessen wird und die Temperaturinformation zusätzlich bei der Ein- Stellung des Mengenverhältnisses von zugeführtem Brennstoff und Oxidationsmittel berücksichtigt wird. It is particularly advantageous is that at least two positions in the area of the reformer temperature is measured and the temperature information is also taken into account in the On position of the proportion of supplied fuel and oxidant. Über die Ermittlung der Brennstoffeigenschaften kann also zunächst die Luftzahl im Reformer so eingestellt werden, dass eine er- wünschte Betriebsweise des Reformers zu erwarten ist. About determining the fuel properties can therefore initially be adjusted so the air ratio in the reformer that achieved desired operation of the reformer is to be expected. Das Einstellen dieser erwünschten Betriebsweise kann dann noch dadurch unterstützt werden, dass das Temperaturprofil im Reformer ermittelt wird. Setting this desired operation can be supported by the fact then that the temperature profile in the reformer is determined. Auf dieser Grundlage können Korrekturen an der ursprünglich eingestellten Luftzahl vorge- nommen werden. On this basis, adjustments to the air ratio originally set can be provided accepted.

Insbesondere ist es nützlich, dass das Mengenverhältnis von zugeführtem Brennstoff und Oxidationsmittel so eingestellt wird, dass die im Bereich des Reformers gemessenen Tempera- turen eine möglichst geringe Differenz aufweisen. In particular, it is useful that the amount ratio of supplied fuel and oxidant is adjusted so that the measured range in the reformer temperatures have minimum difference.

Die Erfindung ist ferner in besonders vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass das Mengenverhältnis von zugeführtem Brennstoff und Oxidationsmittel auf der Grundlage von in einer elektronischen Steuereinheit gespeicherten Kennfeldern geregelt wird, wobei verschiedene Kennfelder für verschiedene Eigenschaften des dem Reformer zugeführten Brennstoffs vorliegen. The invention is also further developed in a particularly advantageous manner that the ratio of supplied fuel and oxidant on the basis of data stored in an electronic control unit maps is regulated, with different maps for different characteristics of the reformer fuel supplied present. Eine Regelung der Luftzahl - eine so genannte Lambdaregelung - kann auf der Grundlage einer ei- gens hierfür vorgesehenen Lambdasonde oder durch eine geeignete Auswertung der elektrischen Parameter einer dem Reformer nachgeordneten Brennstoffzellenanordnung erfolgen. A control of the air ratio - a so-called lambda control - can be done on the basis of one gens provided for this lambda sensor or by an appropriate evaluation of the electrical parameters of the reformer downstream fuel cell assembly. Eine solche Regelung auf der Grundlage von Kennfeldern vorzunehmen bietet sich an, da die systematischen Abhängigkei- ten zwischen den Lambdawerten und dem Betriebsverhalten des Reformers kaum in anderer Weise erfassbar sind. make such a scheme on the basis of maps makes sense, since the systematic dependencies between the lambda values and the operating behavior of the reformer hardly be detected in other ways. Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Reformierungs- system dadurch auf, dass mindestens eine Eigenschaft des dem Reformer zugeführten Brennstoffs ermittelbar und von der elektronischen Steuereinheit erfassbar ist und dass in Abhängigkeit der mindestens einen Eigenschaft das Mengenverhältnis von zugeführtem Brennstoff und Oxidationsmittel durch die elektronische Steuereinheit einstellbar ist. The invention is based on the generic reforming system characterized in that at least one property of the reformer fuel supplied is determined and detected by the electronic control unit, and that in dependence of the at least one property, the amount ratio of supplied fuel and oxidizer by the electronic control unit is adjustable , Auf diese Weise werden die Vorteile und Besonderheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens im Rahmen eines Reformierungs- Systems umgesetzt. In this way, the advantages and peculiarities of the method to be implemented in the context of reforming the system. Dies gilt auch für die nachfolgend angegebenen besonders bevorzugten Ausführungsformen des Systems . This also applies to the indicated below particularly preferred embodiments of the system.

Dieses kann dadurch weitergebildet sein, dass mindestens ein Sensor zum Erfassen der Brennstoffqualität vorgesehen ist, wobei die mindestens eine Eigenschaft die Brennstoff- qualität kennzeichnet. This can be further developed in that at least one sensor is provided for detecting the fuel quality, wherein the at least one property which indicates fuel quality.

Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Sensor zum Erfassen der Reinheit des Brennstoffs vorgesehen ist, wobei die mindestens eine Eigenschaft die Reinheit des Brennstoffs kennzeichnet. Also may be provided that at least one sensor is provided for sensing the purity of the fuel, wherein the at least one property indicates the purity of the fuel.

Das erfindungsgemäße Reformierungssystem ist in nützlicher Weise dadurch weitergebildet, dass mindestens zwei Temperatursensoren an mindestens zwei Positionen im Bereich des Reformers vorgesehen sind und dass die so ermittelbaren Temperaturinformationen zusätzlich bei der Einstellung des Mengenverhältnisses von zugeführtem Brennstoff und Oxidati- onsmittel durch die elektronische Steuereinheit berücksichtigt werden können. The reforming system of the invention is usefully further developed in that at least two temperature sensors are provided at least two positions in the area of the reformer and that the so-determinable temperature information can be additionally considered when setting the amount ratio of supplied fuel and oxidant through the electronic control unit , In diesem Zusammenhang ist es besonders nützlich, dass das Mengenverhältnis von zugeführtem Brennstoff und Oxidations- mittel so durch die elektronische Steuereinheit einstellbar ist, dass die im Bereich des Reformers gemessenen Tem- peraturen eine möglichst geringe Differenz aufweisen. In this context, it is particularly useful that the proportion of fuel supplied and oxidizing agent so can be adjusted by the electronic control unit that measured in the area of the reformer temperatures have minimum difference.

Von besonderem Vorteil ist es, dass das Mengenverhältnis von zugeführtem Brennstoff und Oxidationsmittel auf der Grundlage von in der elektronischen Steuereinheit gespei- cherten Kennfeldern regelbar ist, wobei verschiedene Kennfelder für verschiedene Eigenschaften des dem Reformer zugeführten Brennstoffs vorliegen. It is particularly advantageous is that the proportion of supplied fuel and oxidant based on stored in the electronic control unit sured maps can be regulated, said various maps for various properties of the reformer fuel supplied present.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch die Lambdawertanpassung an die Kraftstoffart das Temperaturniveau im Reformer eingestellt werden kann. The invention is based on the finding that the temperature level can be set in the reformer by the lambda value adjustment to the fuel. Bei einer konstanten Zufuhr von Oxidationsmittel und Brennstoff stellen sich nach einiger Zeit konstante Bedingungen ein, insbesondere im Hinblick auf die Zustandsgrößen Temperatur und Druck. At a constant supply of oxidant and fuel filters after a time constant conditions, particularly in terms of the state variables of temperature and pressure. Insbesondere im Hinblick auf die Temperatur ist eine Begrenzung erforderlich, um den Reformer nicht zu überlasten, speziell im Hinblick auf einen Katalysator. Particularly in view of the temperature limiting is required in order not to overload the reformer, especially in view of a catalyst. Durch die kraftstoffabhängige Lambdawerteinstellung können also die Lage des thermodynamisehen Gleichgewichtes und somit das Temperaturniveau im Reformer vorteilhaft eingestellt werden, wobei im Zusammenhang mit vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung auch noch auf ein homogenes Temperaturprofil geachtet werden kann. By fuel dependent lambda value adjustment so the position of the thermodynamic equilibrium and thus the temperature level within the reactor can be adjusted advantageously, said in connection with advantageous embodiments of the invention also can not be paid to a homogeneous temperature profile. Typische Lambdawerte liegen für Benzin und Diesel im Bereich größer oder gleich 0,35, während Lambdawerte für Erdgas im Bereich größer oder gleich 0,25 angesiedelt sind. Typical lambda values are greater for petrol and diesel in the field or equal to 0.35, while the lambda values for natural gas are located in the range greater than or equal 0.25. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennstoffzellenanla- ge mit einem erfindungsgemäßen Reformierungssystem. The invention further relates to a Brennstoffzellenanla- ge with a reforming system according to the invention.

Die vorliegend beschriebenen Reformer dienen der Versorgung von Niedrigtemperatur-BrennstoffZellensystemen mit Refor- mat, insbesondere solcher Systeme, die im mobilen Bereich genutzt werden, beispielsweise zur Bereitstellung elektrischer Energie für Kraftfahrzeugklimaanlagen. The reformers described herein are used to supply low-temperature fuel cell systems with reformate, particularly those systems that are used in mobile applications, for example, for providing electrical energy for motor vehicle air conditioners.

Weitere Anwendungen der Erfindung liegen im Bereich der Abgasnachbehandlung, insbesondere von Heizgeräteabgasen im mobilen Bereich, und der Erwärmung von Heizmedien mit der Abwärme eines Reformers . Other applications of the invention are in the range of exhaust aftertreatment, especially heaters exhaust gases in the mobile space, and the warming of heating media with the waste heat of a reformer.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden The invention is now described with reference to the accompanying

Zeichnungen anhand besonders bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert. Drawings exemplified using particularly preferred embodiments.

Es zeigen: Show it:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Reformierungssystems und Figure 1 is a schematic representation of a reforming system according to the invention and

Figur 2 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines erfin- dungsgemäßen Verfahrens. Figure 2 is a flowchart illustrating a method of the invention.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Reformierungssystems. 1 shows a schematic representation of a reforming system of the invention. Das erfindungsgemäße Reformierungssystem umfasst einen Reformer 10, dem eine Brennstoffzuführeinrichtung 12 und eine Oxidationsmittelzu- führeinrichtung 14 zugeordnet sind. The reforming system of the invention comprises a reformer 10, the fuel supply, a 12 and a Oxidationsmittelzu- supply device associated with 14th Bei der Brennstoffzuführeinrichtung 12 handelt es sich im Allgemeinen um eine Pumpe, während die Oxidationsmittelzuführeinrichtung 14 ein Luftgebläse ist. In the fuel supply device 12 is generally a pump, while the Oxidationsmittelzuführeinrichtung 14 an air blower is. Durch diese Vorrichtungen 12, 14 werden dem Reformer 10 Brennstoff 16 und Oxidationsmittel 18 zugeführt. Through these devices 12, 14 to the reformer 10 fuel 16 and oxidizer 18 are fed. Nach geeigneter Umsetzung dieser Substanzen im Reformer 10 liefert der Reformer 10 ein Wasserstoffreiches Reformat 20, das dann insbesondere einem Brennstoffzellen- stapel zur Erzeugung von elektrischer Energie zugeführt werden kann. After appropriate implementation of these substances in the reformer 10, the reformer 10 supplies a hydrogen-rich reformate 20, which can then be fed in particular a fuel cell stack for generating electrical energy. Die Brennstoffzuführeinrichtung 12 und die O- xidationsmittelzuführeinrichtung 14 werden von einer elektronischen Steuereinheit 22 gesteuert. The fuel supply device 12 and the O- xidationsmittelzuführeinrichtung 14 are controlled by an electronic control unit 22nd Bei Einbindung des Reformierungssystems in eine Brennstoffzellenanlage kann die elektronische Steuereinheit 22 auch andere Funktionen der Brennstoffzellenanlage steuern beziehungsweise regeln. With integration of the reforming system in a fuel cell system, the electronic control unit 22 can control or regulate other functions of the fuel cell system. Zur Erfassung einer Eigenschaft des dem Reformer 10 zugeführten Brennstoffs 16 ist in der Brennstoffzuführleitung ein Sensor 24 vorgesehen, dessen Ausgangssignal der elektronischen Steuereinheit 22 zugeführt wird. For detecting a property of the reformer 10 fuel supplied 16 a sensor 24 is provided in the fuel supply, the output signal of the electronic control unit 22 is supplied. Weiterhin sind in dem Reformer 10 zwei Temperatursensoren 26, 28 angeordnet, die die ermittelten Informationen ebenfalls an die e- lektronische Steuereinheit 22 liefern. Furthermore, temperature sensors 10, two 26, 28 are arranged in the reformer, the supply information is also determined at the e lectronic control unit 22nd Bei Inbetriebnahme des Reformierungssystems kann somit zunächst durch den Sensor 24 eine Eigenschaft des zugeführten Brennstoffs ermittelt werden, beispielsweise der Brennstofftyp, die Brennstoffqualität und/oder die Reinheit des Brennstoffs. At startup of the reforming system can thus initially by the sensor 24 is a property of fuel supplied are determined, for example, the fuel type, quality of fuel and / or the purity of the fuel. Auf dieser Grundlage kann dann die Luftzahl eingestellt werden, insbesondere durch Beeinflussung der Brennstoffzuführeinrichtung 12 und/oder der Oxidationsmittelzuführeinrichtung 14. Zur Feineinstellung der Luftzahl, das heißt insbesondere zur Bereitstellung eines Sollwertes für eine Lambdarege- lung, können dann noch die von den Temperatursensoren 26, 28 ermittelten Temperaturen berücksichtigt werden. On this basis, the air ratio can be set then, particularly by influencing the fuel feeder 12 and / or the Oxidationsmittelzuführeinrichtung 14. For fine adjustment of the air ratio, ie in particular for providing a setpoint for a lambda control, can then still from the temperature sensors 26, 28 detected temperatures are considered. Ist beispielsweise erwünscht, dass in dem Reformer 10 ein möglichst konstantes Temperaturprofil vorliegt, so kann die Luftzahl so lange variiert werden, bis die Differenz zwi- - B - For example, desirable that in the reformer 10 is very largely constant temperature profile, the air speed can be varied until the difference between - B -

schen den von den Temperatursensoren 26, 28 ermittelten Temperaturen unter weiterer Berücksichtigung der absoluten Temperatur möglichst gering ist. tween the detected from the temperature sensors 26, 28 temperatures also taking into account of the absolute temperature is as low as possible.

Figur 2 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Figure 2 shows a flow chart for explaining a method according to the invention. Nach dem Start des Reformers in Schritt SOl wird in Schritt S02 der Brennstofftyp erfasst. After the start of the reformer in step SOI fuel type is detected in step S02. Die Erfassung des Brennstofftyps wird hier beispielhaft zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens herangezogen. The detection of the type of fuel is used here as an example to illustrate the process according to the invention. Es wird also ermittelt, ob ein Kraftfahrzeug beispielsweise mit Diesel oder Benzin betankt ist. It is thus determined whether a vehicle is refueled, for example with diesel or petrol. In Schritt S03 wird dann die Luftzahl in Abhängigkeit des ermittelten Brennstofftyps eingestellt. In step S03, the air ratio is then adjusted in dependence of the determined fuel type. Dieser Vorgang kann implizieren, dass lediglich die Brennstoffpumpe und/oder das Luftgebläse so eingestellt werden, dass eine bestimmte Luftzahl zu erwarten ist. This operation may imply that only the fuel pump and / or the air blower are adjusted so that a certain air ratio can be expected. Das Einstellen der Luftzahl kann aber weitergehend auch implizieren, dass ein Sollwert für eine Lambdare- gelung zur Verfügung gestellt wird, also ein brennstofftypabhängiger Sollwert, wobei auf dieser Grundlage dann eine an sich bekannte Lambdaregelung stattfinden kann. Adjusting the air ratio can but broader scope imply that a desired value for a Lambdare- is provided gelung available, so a fuel type dependent setpoint, which then can take place a known lambda control on this basis. In einem In a

Schritt S04 wird dann das Temperaturprofil im Reformer ermittelt, beispielsweise durch das Erfassen von zwei Temperaturen an verschiedenen Positionen. Step S04, the temperature profile is then determined in the reformer, for example, by detecting two temperatures at various positions. Wird daraufhin in Schritt S05 ermittelt, dass das Temperaturprofil noch nicht akzeptabel ist, so wird in Schritt S06 die Luftzahl variiert. If you then determined in step S05 that the temperature profile is not acceptable, as in step S06, the air ratio is varied. Im Anschluss daran wird wiederum das Temperaturprofil in Schritt S04 ermittelt. Following this, in turn, the temperature profile is determined in step S04. Wird in Schritt S05 festgestellt, dass ein akzeptables Temperaturprofil vorliegt, so wird in Schritt SO7 das Reformierungssystem in seinen Dauerbetrieb überführt. If it is determined in step S05 that an acceptable temperature profile is made, in step SO7 the reforming system is converted to its continuous operation. Das Vorliegen dieses Dauerbetriebs schließt nicht aus, dass eine permanente Erfassung des Brennstoff- typs vorliegt. The presence of this continuous operation does not preclude a permanent detection of the fuel type is present. Dies hat den Hintergrund, dass auch während eines fortschreitenden Reformerbetriebs ein Wechsel des Brennstoffs erfolgen kann, wenn beispielsweise ein Kraftfahrzeug nachgetankt wird. This has the background that during a progressive reformer operation, a change of the fuel can take place, for example if a motor vehicle is refueled. Auch hierauf kann somit reagiert werden, wenn im Rahmen des Dauerbetriebs eine kontinuierliche Überprüfung des Brennstofftyps erfolgt, insbesondere im Zusammenhang mit einer Ermittlung des Temperaturprofils im Reformer. Even then can thus respond when under continuous operation is carried out a continuous review of the type of fuel, in particular in connection with a determination of the temperature profile in the reformer.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein. The features disclosed in the foregoing description, in the drawings and in the claims the invention may be essential both individually and in any combination for implementing the invention.

Bezugszeichenliste : LIST OF REFERENCE NUMBERS

10 Reformer 10 reformers

12 Brennstoffzuführeinrichtung 14 Oxidationsmittelzuführeinrichtung 12 fuel feeder 14 Oxidationsmittelzuführeinrichtung

16 Brennstoff 16 fuel

18 Ox dationsmittel 18 Ox dationsmittel

20 Reformat 20 reformate

22 Steuereinheit 24 Sensor 22 control unit 24 Sensor

26 Temperatursensor 26 temperature sensor

28 Temperatursensor 28 temperature sensor

Citas de patentes
Patente citada Fecha de presentación Fecha de publicación Solicitante Título
WO2002090251A1 *13 Feb 200214 Nov 2002Delphi Technologies, Inc.Reformer system and reforming process
WO2006060999A1 *28 Nov 200515 Jun 2006Webasto AgMethod for regenerating a reformer
DE10360031A1 *19 Dic 20035 Ago 2004Arvin Technologies, Inc., TroyMittels Gasflamme gezündeter Teiloxidationskraftstoffreformer und Verfahren zum Betreiben desselben
EP1231665A2 *14 Ene 200214 Ago 2002Delphi Technologies, Inc.Estimate of reformate composition
EP1273552A2 *6 Feb 20028 Ene 2003Babcock-Hitachi Kabushiki KaishaHydrogen producing apparatus and power generating system
US6641625 *2 May 20004 Nov 2003Nuvera Fuel Cells, Inc.Integrated hydrocarbon reforming system and controls
Clasificaciones
Clasificación internacionalC01B3/36
Clasificación cooperativaH01M8/0618, C01B2203/169, C01B2203/1619, C01B2203/1211, C01B2203/066, C01B2203/0261, C01B3/386
Clasificación europeaH01M8/06B2A, C01B3/38D
Eventos legales
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3 Sep 2008121Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
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10 Feb 2010122Ep: pct application non-entry in european phase
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