| 摘要 |
CO2-emissionsfreie Brennstoffzellenautos mit z. B. PEM-Brennstoffzellen würden ein Wasserstofftankstellennetz benötigen und zudem ist wegen der geringen Energiedichte des Wasserstoffs die Reichweite eingeschränkt. Erfindungsgemäß werden, diese Probleme dadurch gelöst, dass ein üblicher Kraftstoff wie Benzin, Diesel, Autogas oder bevorzugt Erdgas verwendet wird, für die ein enges Tankstellennetz existiert, die eine hohe Energiedichte aufweisen und daher eine große Reichweite ermöglichen. Diese Kraftstoffe werden mit Wasserdampf bzw. Wasser aus der Brennstoffzelle in einem allothermen, d. h. über Heizflächen beheizten, Wasserdampfreformer mit Shiftreaktor in ein Produktgas bestehend aus Wasserstoff, CO2 und Restwasserdampf umgewandelt. Der Wasserstoff kann entweder in der Brennstoffzelle selbst (Fall 1) oder in einem Wasserstoff Membranabscheider mit Wasserdampf als Spülgas (Fall 2) gegebenenfalls mit Unterdruck oder mit Unterdruck allein (Fall 3) vom CO2 und dem Restwasserdampf abgetrennt werden. In allen drei Fällen bleibt ein Gemisch aus CO2 und Restwasserdampf übrig und die Kondensation des Restwasserdampfs führt zu weitgehend reinem CO2, das in einem Druckbehälter zwischengespeichert und beim Tanken an den Tankstellen zur Weiterverwendung oder Deponierung abgegeben wird. Im Fall von Methan nimmt das aus dem Methan entstehende CO2 bei gleichem Druck und gleicher Temperatur in etwa das gleiche Volumen ein wie das Methan, weshalb ein aus DE 10 2004 018 493 bekannter Doppelkammertank, bei dem das Methan und das CO2 z. B. durch eine flexible Membran getrennt sind, vorteilhaft eingesetzt werden kann. Der Wasserdampf für den Reformer stammt aus der Brennstoffzelle bzw. aus der Verdampfung von Kondensat der Brennstoffzelle. Die Beheizung des Reformers erfolgt durch die Verbrennung von Wasserstoff mit Luft. Dieser Wasserstoff muss im Fall 1 durch einen separaten Wasserstoff-Membranabscheider mit Wasserdampf als Spülgas und/oder Unterdruck erzeugt werden und kann im Fall 2 einfach vom Wasserstoff-Wasserdampfstrom des ohnehin vorhandenen Wasserstoff-Membranabscheiders abgezweigt werden. Im Fall 3 wird das wasserstoffhaltige Anodenabgas verwendet. Die Beheizung des Reformers kann auch direkt durch Verbrennung der verwendeten Kraftstoffe mit Luft erfolgen, was die Vorrichtung vereinfacht, aber zu einem geringen CO2-Ausstoß mit dem Abgas dieser Verbrennung führt. |
