AT519618B1

AT519618B1 - Startbrenner mit Heizmittel für Brennstoffzellensystem

Info

Publication number: AT519618B1
Application number: ATA50109/2017A
Authority: AT
Inventors: Mathé Dipl Ing Jörg; Reissig Dipl Ing Michael (Fh); Krauss Dipl Ing Thomas; Makinson B Eng Julian; Reiter Bsc Bernd; Lawlor Dr Vincent
Original assignee: Avl List Gmbh; Nissan Motor
Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2017-02-09
Publication date: 2020-11-15
Also published as: AT519618A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Startbrenner (100a; 100b) für ein Brennstoffzellensystem (1000), aufweisend einen Katalysator (10) mit einem Katalysatoreingang (11) und einem Katalysatorausgang (12), wobei zwischen dem Katalysatoreingang (11) und dem Katalysatorausgang (12) ein Katalysebereich (13) für eine katalytische Reaktion eines Betriebsfluidgemisches ausgestaltet ist, und eine Mischkammer (80), in welcher das Betriebsfluidgemisch durch Vermischen wenigstens eines ersten Betriebsfluids (F1) mit wenigstens einem zweiten Betriebsfluid (F2) erzeugbar ist, wobei stromaufwärts des Katalysatoreingangs (11) und stromabwärts der Mischkammer (80) ein plattenförmig oder im Wesentlichen plattenförmig ausgestaltetes Heizmittel (40) zum Erwärmen des Betriebsfluidgemisches angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass nur eine Oberseite des plattenförmigen Heizmittels (40) direkt heizbar ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Brennstoffzellensystem (1000) mit dem Startbrenner (100a; 100b) sowie ein Verfahren zum Erwärmen eines Betriebsfluidgemisches in dem Brennstoffzellensystem (1000).

Description

Beschreibung

STARTBRENNER MIT HEIZMITTEL FÜR BRENNSTOFFZELLENSYSTEM

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Startbrenner für ein Brennstoffzellensystem, insbesondere ein SOFC-System, ein Brennstoffzellensystem mit einem Startbrenner sowie ein Verfahren zum Erwärmen eines Betriebsfluidgemisches in einem Brennstoffzellensystem.

[0002] Im Stand der Technik sind verschiedene Startbrenner für verschiedene Brennstoffzellensysteme bekannt. Aus der DE 102 56 453 A1 ist eine Dosiereinrichtung für flüssige Kraftstoffe, insbesondere zum Eintrag in einen katalytischen Brenner bzw. einen chemischen Reformer zur Gewinnung von Wasserstoff oder in einen Nachbrenner zur Erzeugung von Wärme zum Erwärmen des Reformers, bekannt. Die Dosiervorrichtung weist zumindest ein Heizmittel aus einem maschenartigen vernetzten Drahtgeflecht, insbesondere in Form eines rohrförmigen Hohlkörpers, auf, mit welchem dem Kraftstoff Wärme zugeführt werden kann. Aus der DE 102 56 453 A1 geht ferner hervor, dass das Heizmittel vor oder in Reformer, Nachbrenner oder Startbrenner eingesetzt werden kann. Die EP 1693916 A1 und die EP 0924786 A2 offenbaren jeweils einen Startbrenner mit einem Heizmittel.

[0003] Startbrenner weisen in der Regel eine Brennkammer auf, in welcher ein Brennstoffgemisch mittels einer Funkenzündung gezündet wird. Würde in einen solchen Startbrenner an Stelle der Funkenzündung ein wie vorstehend beschriebenes Heizmittel mit einem maschenartigen vernetzten, rohrförmigen Drahtgeflecht integriert werden, würde dies zu einem relativ groß gebauten Startbrenner führen. Insbesondere für den mobilen Einsatz ist es bei einem Startbrenner allerdings wünschenswert, dass dieser so kompakt und klein wie möglich ausgestaltet ist.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, der voranstehenden Problematik zumindest teilweise Rechnung zu tragen. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten, d.h., möglichst kompakten und einfach aufgebauten Startbrenner zum Erwärmen eines Brennstoffzellensystems zur Verfügung zu stellen.

[0005] Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird die voranstehende Aufgabe durch den Startbrenner gemäß Anspruch 1, das Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 10 sowie das Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem Startbrenner beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem, dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.

[0006] Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Startbrenner für ein Brennstoffzellensystem zur Verfügung gestellt. Der Startbrenner weist einen Katalysator mit einem Katalysatoreingang und einem Katalysatorausgang auf, wobei zwischen dem Katalysatoreingang und dem Katalysatorausgang ein Katalysebereich für eine katalytische Reaktion eines Betriebsfluidgemisches ausgestaltet ist. Der Startbrenner weist außerdem eine Mischkammer auf, in welcher das Betriebsfluidgemisch durch Vermischen von wenigstens einem ersten Betriebsfluids mit wenigstens einem zweiten Betriebsfluid erzeugbar ist. Stromaufwärts des Katalysatoreingangs und stromabwärts der Mischkammer ist ein plattenförmig oder im Wesentlichen plattenförmig ausgestaltetes Heizmittel zum Erwärmen des Betriebsfluidgemisches angeordnet, wobei nur eine Oberseite des plattenförmigen Heizmittels direkt heizbar ist.

[0007] Durch die Kombination des Katalysators mit dem vorgeschalteten Heizmittel innerhalb des Startbrenners bzw. innerhalb eines Gehäusekörpers des Startbrenners ist es auf einfache, kompakte und kostengünstige Weise möglich, das Betriebsfluidgemisch effizient zu erhitzen. Entsprechend vorteilhaft kann auch das Brennstoffzellensystem bzw. ein Reformer des Brennstoffzellensystems bei einem Startvorgang des Brennstoffzellensystems erwärmt werden. Durch das Heizmittel kann das Betriebsfluidgemisch auf eine gewünschte Temperatur vorgeheizt werden, bevor

es in den stromabwärts angeordneten Katalysator eintritt. Dadurch kann der Katalysator besonders effizient und effektiv betrieben werden. Die kompakte Bauweise ist insbesondere bei mobilen Anwendungen des Startbrenners, beispielsweise im Automobilbereich, von Vorteil.

[0008] Dadurch, dass das Heizmittel plattenförmig oder im Wesentlichen plattenförmig ausgestaltet ist, kann das Heizmittel besonders platzsparend am Katalysator angeordnet werden. Das plattenförmige Heizmittel liegt vorzugsweise mit einer seiner beiden großen Seitenflächen am Katalysatoreingang an. Vorzugsweise weist das Heizmittel den gleichen oder im Wesentlichen den gleichen Querschnitt wie eine Stirnseite des Katalysatoreingangs auf. D.h., das Heizmittel erstreckt sich bevorzugt zumindest über die gesamte Stirnseite oder im Wesentlichen über die gesamte Stirnseite des Katalysators bzw. des Katalysatoreingangs. Mit anderen Worten, eine der beiden großen Seitenflächen des Heizmittels ist vorzugsweise deckungsgleich oder im Wesentlichen deckungsgleich mit der Stirnseite des Katalysators. Dadurch kann das Betriebsfluid bzw. das Betriebsfluidgemisch möglichst großflächig und trotzdem platzsparend vorgeheizt werden.

[0009] Es ist nur eine Oberseite des plattenförmigen Heizmittels direkt heizbar. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, dass das Betriebsfluidgemisch ausreichend vorgeheizt werden kann, wenn es auf eine geheizte Oberfläche eines plattenförmigen Heizmittels trifft bzw. durch diese hindurch in den Katalysator geleitet wird. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass sich durch das Heizen der einen Oberfläche während des Startvorgangs des Brennstoffzellensystems auch das restliche Heizmittel ausreichend erwärmt. Dadurch, dass nur eine Oberfläche bzw. ein einziger Oberflächenbereich des plattenförmigen Heizmittels direkt heizbar ist, kann bei einem Vorheizen des Betriebsfluidgemisches auch nur dieser Oberflächenbereich direkt geheizt, beispielsweise direkt bestromt, werden. Im Vergleich zu einem Fall, in welchem das gesamte Heizmittel direkt geheizt wird, kann der Startbrenner energiesparender und entsprechend effizienter und kostengünstiger betrieben werden. Ein energiesparender Betrieb ist außerdem insbesondere bei einer mobilen Anwendung des Startbrenners, beispielsweise im Automobilbereich, von Vorteil.

[0010] Durch das erfindungsgemäße Vorheizen des Betriebsfluidgemisches stromaufwärts des Katalysators kann der Katalysator mit einem besonders hohen Wirkungsgrad betrieben werden. Entsprechend hoch ist die durch den Katalysator erzeugbare Wärmeleistung.

[0011] Weiterhin ist es von Vorteil, dass bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung auf herkömmliche Flammbrenner einschließlich Zündmittel wie Glühstifte verzichtet werden kann. Durch den vorliegenden Startbrenner können Kraftstoffe verbrannt werden, die an einem Flammbrenner nicht oder nur ungenügend verbrennen, beispielsweise verschiedene Kohlenwasserstoffgemische.

[0012] Unter dem Startbrenner ist vorliegend insbesondere ein Startbrenner zum Erwärmen eines Nachbrenners des Brennstoffzellensystems, der wiederum zum Erwärmen eines Reformers des Brennstoffzellensystems bereitgestellt ist, zu verstehen. Bei einem Kaltstart des Brennstoffzellensystems, wenn der Nachbrenner noch kalt ist und somit nicht zum Erwärmen des Reformers des Brennstoffzellensystems geeignet ist, kann durch den Startbrenner der Nachbrenner vorgeheizt werden. Demnach kann der Reformer während des Startvorgangs des Brennstoffzellensystems über den Nachbrenner indirekt erwärmt werden. Sobald der Nachbrenner durch den Betrieb des Brennstoffzellensystems auf Betriebstemperatur ist, kann der Startbrenner deaktiviert werden.

[0013] Aufgrund des verwendeten Katalysators im Startbrenner kann auf zusätzliche Zündmittel, beispielsweise in Form einer Zündkerze, verzichtet werden. Dadurch können entsprechende Kosten gespart werden. Das Heizmittel ist vorzugsweise direkt am Katalysatoreingang oder im Wesentlichen direkt am Katalysatoreingang angeordnet ist. D.h., zwischen dem Katalysatoreingang und dem Heizmittel befinden sich keine weiteren Funktionsbauteile und kein Zwischenraum oder im Wesentlichen kein Zwischenraum.

[0014] Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass das Heizmittel ein elektrisches Heizmittel aufweist. Ein elektrisches Heizmittel kann besonders platzsparend

bereitgestellt werden. Außerdem ist ein elektrisches Heizmittel einfach aktivierbar sowie einfach deaktivierbar. Das elektrische Heizmittel kann einen Heizwiderstand aufweisen, der elektrische Energie in thermische Energie umwandeln kann.

[0015] Besonders günstig ist es, wenn eine dem Katalysatoreingang abgewandte Oberseite des plattenförmigen Heizmittels direkt heizbar ist. Dadurch werden die oben beschriebenen Vorteile weiter verstärkt.

[0016] Von weiterem Vorteil kann es sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Startbrenner das Heizmittel eine Aktivierungseinheit aufweist, durch welche ein Heizbetrieb des Heizmittels aktivierbar und deaktivierbar ist. Dadurch kann ein sequentielles Betreiben bzw. Hochfahren des Startbrenners ermöglicht werden. Das Heizmittel kann zunächst so lange zum Heizen bzw. Vorheizen des Betriebsfluidgemisches aktiviert sein, bis im Startbrenner bzw. im Katalysator eine definierte Betriebstemperatur erreicht ist. Sobald die definierte Betriebstemperatur erreicht ist, kann das Heizmittel deaktiviert werden. Dadurch kann der Startbrenner mit den bereits vorstehend genannten Vorteilen besonders energiesparend betrieben werden, wodurch die Effizienz des gesamten Brennstoffzellensystems gesteigert werden kann.

[0017] Darüber hinaus ist es möglich, dass bei einem erfindungsgemäßen Startbrenner ein Injektor, der zum Einbringen des wenigstens einen zweiten Betriebsfluids in die Mischkammer ausgestaltet ist, stromaufwärts zum Katalysatoreingang in Projektion mittig oder im Wesentlichen mittig zum Heizmittel angeordnet ist. Dadurch kann das zweite Betriebsfluid, welches bevorzugt kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoff aufweist, möglichst gleichmäßig auf das Heizmittel aufgetragen werden, wodurch das zweite Betriebsfluid bzw. das Betriebsfluidgemisch effizient erhitzt werden kann. Dies führt wiederum zu einer effizienten Verbrennung im Katalysator. Da Brennstoff, beispielsweise in Form des zweiten Betriebsfluids, durch den Injektor direkt in die Mischkammer stromaufwärts des Katalysators eingebracht wird bzw. werden kann, besteht die Möglichkeit, die Brennstoffzufuhr und entsprechend eine Wärmezufuhr durch den Startbrenner schnell zu unterbinden, indem die Brennstoffzufuhr abgestellt wird. Der Injektor ist zum Einbringen des wenigstens einen zweiten Betriebsfluids in die Mischkammer ausgestaltet, beispielsweise als Düse.

[0018] Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin möglich, dass der Katalysebereich in einer Durchgangsrichtung vom Katalysatoreingang zum Katalysatorausgang von einer Katalysatorwandung umgeben ist, wobei außerhalb des Katalysators zumindest abschnittsweise entlang der Katalysatorwandung ein Betriebsfluid-Leitabschnitt, zum Zuführen des ersten Betriebsfluids zu dem Katalysatoreingang, ausgestaltet ist. Der Betriebsfluid-Leitabschnitt ist somit zum Leiten des ersten Betriebsfluids außerhalb des Katalysators entlang der Katalysatorwandung in Richtung des Katalysatoreingangs ausgestaltet. Dadurch ist es möglich, dass das erste Betriebsfluid, beispielsweise in Form von Luft, entlang der Katalysatorwandung bzw. entlang eines AuBenwandabschnitts der Katalysatorwandung in Richtung des Katalysatoreingangs geleitet werden kann. Dadurch kann ferner eine vorteilhafte thermische Isolationsschicht gebildet werden, durch welche die Umgebung des Katalysators vor der im Katalysator entstehenden Hitze geschützt werden kann. Darüber hinaus kann die an der Katalysatorwandung entlanggeführte Luft durch den Katalysator erwärmt werden. Diese Wärme wird bei dem erfindungsgemäßen Startbrenner in den Katalysator transportiert. Dies führt zu einer effizienten Verbrennung im Katalysator. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich überraschend herausgestellt, dass das Erwärmen des ersten Betriebsfluids bzw. der Luft durch den Katalysator keinen oder kaum einen negativen Effekt auf die Verbrennung im Katalysator hat. D.h., die Vorteile die daraus resultieren, dass dem Katalysator das erwärmte erste Betriebsfluid zugeführt wird, überwiegen eindeutig den möglichen Nachteilen die daraus resultieren könnten, dass der Katalysator durch das vorbeigeleitete erste Betriebsfluid gekühlt wird. Demnach kann der Betriebsfluid-Leitabschnitt im erfindungsgemäßen Startbrenner die vorstehend erwähnte vorteilhafte Doppelfunktion erfüllen.

[0019] Bei einem erfindungsgemäßen Startbrenner ist es weiterhin möglich, dass der Betriebsfluid-Leitabschnitt entlang der Katalysatorwandung eine Leitrichtung für das Betriebsfluid vorgibt, wobei die Leitrichtung zumindest abschnittsweise parallel oder im spitzen Winkel und entgegen-

gesetzt zur Durchgangsrichtung verläuft. D.h., der Betriebsfluid-Leitabschnitt ist zum Leiten des ersten Betriebsfluids entlang und/oder neben der Katalysatorwandung und in Richtung des KataIysatoreingangs ausgestaltet. Dies ermöglicht ein effizientes Aufwärmen bzw. Vorheizen des Betriebsfluids bei kompakter Bauweise des Startbrenners, insbesondere in dem Fall, dass die Leitrichtung parallel oder im Wesentlichen parallel zur Durchgangsrichtung verläuft. Der BetriebsfluidLeitabschnitt gibt die Leitrichtung für das erste Betriebsfluid bevorzugt entlang eines Außenwandabschnitts der Katalysatorwandung vor. Der Betriebsfluid-Leitabschnitt ist vorzugsweise zumindest von einem Bereich am Katalysatorausgang bis zu einem Bereich am Katalysatoreingang entlang der Katalysatorwandung ausgestaltet. D.h., der Betriebsfluid-Leitabschnitt ist derart entlang der Katalysatorwandung ausgestaltet, dass das erste Betriebsfluid im Bereich des Katalysatorausgangs an die Katalysatorwandung bzw. einen Außenwandabschnitt der Katalysatorwandung und von dort aus an der Katalysatorwandung entlang oder neben dieser in Richtung des Katalysatoreingangs leitbar ist. Demnach gibt der Betriebsfluid-Leitabschnitt für das erste Betriebsfluid eine Leitrichtung vor, die außerhalb des Katalysators und entlang der Katalysatorwandung entgegengesetzt oder zumindest im Wesentlichen oder teilweise entgegengesetzt zur Durchgangsrichtung, insbesondere von dem Bereich am Katalysatorausgang zu dem Bereich am Katalysatoreingang, verläuft.

[0020] Von weiterem Vorteil kann es sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Startbrenner die Katalysatorwandung zumindest abschnittsweise in Form eines Hohlzylinders ausgestaltet ist und der Betriebsfluid-Leitabschnitt wenigstens teilweise ringförmig, zumindest abschnittsweise um die Katalysatorwandung herum, ausgestaltet ist. Durch die ringförmige Ausgestaltung des Betriebsfluid-Leitabschnitts um die Katalysatorwandung herum kann, sobald das erste Betriebsfluid durch den Betriebsfluid-Leitabschnitt geleitet wird, eine Wärmeentwicklung im Katalysator wirkungsvoll von der Umgebung des Katalysators abgeschirmt werden. Außerdem kann durch die ringförmige Ausgestaltung des Betriebsfluid-Leitabschnitts ein großer Kontaktbereich bzw. eine große Kontaktfläche zwischen dem Betriebsfluid-Leitabschnitt und der Katalysatorwandung bereitgestellt werden. Dadurch kann das erste Betriebsfluid über eine entsprechend große Fläche erwärmt werden, wenn es in Richtung des Katalysatoreingangs geleitet wird. Dadurch ist ein effektives Vorheizen des Betriebsfluids möglich. Der Katalysator und der Betriebsfluid-Leitabschnitt sind sozusagen zumindest abschnittsweise konzentrisch oder im Wesentlichen konzentrisch zueinander angeordnet. Die Ringform ist im Vorliegenden nicht auf eine kreisrunde Ringform beschränkt. So kann der Betriebsfluid-Leitabschnitt auch elliptisch oder eckig ringförmig um die Katalysatorwandung bzw. zumindest teilweise um die Katalysatorwandung herum ausgestaltet sein. Unter der teilweise ringförmigen Ausgestaltung kann eine U- oder C-förmige Ausgestaltung des Betriebsfluid-Leitabschnitts verstanden werden.

[0021] Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es außerdem möglich, dass bei einem Startbrenner die Mischkammer einen Umlenkabschnitt, zum Umlenken einer Strömungsrichtung des ersten Betriebsfluids von der Leitrichtung in die Durchgangsrichtung, aufweist. Durch den Umlenkabschnitt kann das erste Betriebsfluid in einem Bereich zwischen 150° und 210°, bevorzugt um 180° oder im Wesentlichen um 180°, von der Leitrichtung in die Durchgangsrichtung umgelenkt werden. Durch den Umlenkabschnitt kann das erste Betriebsfluid vorteilhaft in Richtung des Katalysatoreingangs geleitet werden. Der Umlenkabschnitt weist vorzugsweise einen Kurvenabschnitt bzw. einen sphärischen Abschnitt auf, durch welchen das erste Betriebsfluid möglichst reibungsarm in Richtung des Katalysatoreingangs umlenkbar ist.

[0022] Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Brennstoffzellensystem mit einem wie vorstehend im Detail dargestellten Startbrenner zur Verfügung gestellt. Das Brennstoffzellensystem weist einen Nachbrenner und einen Reformer auf, wobei der Nachbrenner zum Erwärmen des Reformers und der Startbrenner zum Erwärmen des Nachbrenners angeordnet und ausgestaltet sind. Damit bringt ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf den erfindungsgemäßen Startbrenner beschrieben worden sind. Das Brennstoffzellensystem ist bevorzugt ein SOFC-System (SOFC steht für „solid oxide fuel cell“, bzw. Festoxidbrennstoffzelle). Der Reformer ist bevorzugt zum Reformieren eines Brennstoffgemischs, beispielsweise Methan und Wasser, in ein anderes

Brennstoffgemisch, in diesem Fall Wasserstoff und Kohlendioxid, ausgestaltet. Der reformierte Wasserstoff kann in einem Brennstoffzellenstapel zur Stromerzeugung verwendet werden. Der Nachbrenner ist zum Erwärmen des Reformers mittels Anodenabgas vom Brennstoffzellenstapel ausgestaltet. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass ein Betriebsfluid-Zuführabschnitt, durch welchen dem Betriebsfluid-Leitabschnitt beispielsweise Luft zugeführt wird, zumindest abschnittsweise entlang eines Außenwandabschnitts des Betriebsfluid-Zuführabschnitts angeordnet ist. Dadurch ist es auf platzsparende Weise möglich, dass das zugeführte Betriebsfluid bereits im Betriebsfluid-Zuführabschnitt vorgewärmt wird. AuBerdem kann dadurch ein weiterer thermischer Isolationsabschnitt zur thermischen Abschirmung des Startbrenners geschaffen werden. Zum Erwärmen des Reformers ist der Nachbrenner bevorzugt zumindest abschnittsweise ringförmig um den Reformer herum angeordnet.

[0023] Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erwärmen eines Betriebsfluidgemisches in einem wie vorstehend beschriebenen Brennstoffzellensystem. Erfindungsgemäß wird das Betriebsfluidgemisch von der Mischkammer auf das Heizmittel und von dort in den Katalysator geleitet. Damit bringt auch ein erfindungsgemäßes Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie vorstehend ausführlich mit Bezug auf den erfindungsgemäßen Startbrenner sowie das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem beschrieben worden sind.

[0024] Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es ferner möglich, dass das erste Betriebsfluid durch den Betriebsfluid-Leitabschnitt außerhalb des Katalysators zumindest abschnittsweise entlang der Katalysatorwandung, insbesondere über die gesamte Länge der Katalysatorwandung, in Richtung des Katalysatoreingangs geleitet wird. Dadurch kann das erste Betriebsfluid bereits vor dem Passieren des Heizmittels wirkungsvoll vorgeheizt werden. Hierbei wird das erste Betriebsfluid durch den Betriebsfluid-Leitabschnitt vorzugsweise außerhalb des Katalysators zumindest abschnittsweise entlang der Katalysatorwandung entgegengesetzt der Durchgangsrichtung zu dem Heizmittel, das sich stromaufwärts des Katalysatoreingangs, insbesondere direkt oder im Wesentlichen direkt am Katalysatoreingang befindet, und anschließend durch das Heizmittel hindurch in den Katalysebereich geleitet. Hierbei ist ein sequentielles Betreiben bzw. Hochfahren des Startbrenners möglich. So kann das Heizmittel zunächst so lange zum Heizen bzw. Vorheizen des Betriebsfluids bzw. der Betriebsfluidmischung aktiviert sein, bis im Startbrenner bzw. im Katalysator eine definierte Betriebstemperatur erreicht ist. Sobald die definierte Betriebstemperatur erreicht ist, kann das Heizmittel deaktiviert werden.

[0025] Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ist es außerdem möglich, dass das Heizmittel mit einem Temperatursensor zum Ermitteln einer Temperatur im Brennstoffzellensystem, insbesondere in einem Nachbrenner des Brennstoffzellensystems, in Kommunikationsverbindung steht, wobei ein Heizbetrieb des Heizmittels abhängig von einer definierten Temperatur, die durch den Temperatursensor im Brennstoffzellensystem bzw. im Nachbrenner ermittelt wird, aktiviert oder deaktiviert wird. Demnach wird das Heizmittel nur dann aktiviert, wenn es erforderlich ist. Dadurch kann der Startbrenner besonders energieeffizient betrieben werden.

[0026] Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Es zeigen jeweils schematisch:

[0027] Figur 1 ein Blockdiagramm zum Darstellen eines Brennstoffzellensystems gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,

[0028] Figur 2 eine Zusammenschau mit einem Startbrenner gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, einem Reformer und einem Nachbrenner zum Erläutern einer möglichen Funktionsweise des Startbrenners,

[0029] Figur 3 einen Startbrenner gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

[0030] Figur 4 einen Startbrenner gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und

[0031] Figur 5 einen Katalysator mit Fluidführungselementen und einem Heizmittel gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.

[0032] Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren 1 bis 5 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.

[0033] Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm zum Darstellen eines Brennstoffzellensystems 1000 mit einem Startbrenner 100a. Das Brennstoffzellensystem 1000 weist ferner einen Nachbrenner 200 sowie einen Reformer 300 auf. Der Nachbrenner 200 ist zum Erwärmen des Reformers 200 ringförmig um den Reformer 300 herum angeordnet. Der Startbrenner 100a ist zum Erwärmen des Nachbrenners 200 und somit zum indirekten Erwärmen des Reformers 300 angeordnet und ausgestaltet. Demnach befindet sich der Startbrenner 100a stromaufwärts des Nachbrenners 200.

[0034] In Fig. 1 sind der Startbrenner 100a und der Nachbrenner 200 getrennt voneinander dargestellt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, dass der Startbrenner 100a als integrale Einheit das Nachbrenners 200 ausgestaltet ist. Dadurch kann das Brennstoffzellensystem 1000 noch kompakter ausgestaltet werden. Das Brennstoffzellensystem 1000 gemäß Fig. 1 ist als SOFC-System ausgestaltet.

[0035] Stromabwärts des Reformers 300 ist ein Brennstoffzellenstapel 400 mit einem Anodenbereich 410 und einem Kathodenbereich 420 angeordnet. Ein Brennstoffgemisch, das durch den Reformer 300 erzeugt wird, wird zum Anodenbereich 410 geleitet. Anodenabgas wird in den Nachbrenner 200 geleitet, wo mittels einer Verbrennung des Anodenabgases der Reformer 300 erwärmt werden kann. Für die Verbrennung im Nachbrenner 200 weist dieser einen Nachbrennerkatalysator 230 (siehe Fig. 2) in Form eines Oxydationskatalysators auf. Das verbrannte Anodenabgas wird vom Nachbrenner 200 zu einem Wärmetauscher 500 geleitet. Von dort wird das Abgas über einen Verdampfer 600 in die Umgebung des Brennstoffzellensystems 1000 geführt. Uber den Wärmetauscher 500 wird dem Kathodenbereich 420 erwärmte Luft zugeführt. Kathodenabgas wird ebenfalls dem Nachbrenner 200 zugeführt.

[0036] Der Startbrenner 100a, der Nachbrenner 200, der Reformer 300 und der Verdampfer 600 befinden sich in dem Brennstoffzellensystem 1000 in einer sogenannten Heiz- bzw. Hotbox 700, in welcher ein kompakter Wärmetransport zwischen den jeweiligen Bauteilen ermöglicht werden kann. Die zusammenhängenden Funktionen von Startbrenner 100a, Nachbrenner 200 und Reformer 300 werden später mit Bezug auf Fig. 2 im Detail beschrieben.

[0037] Fig. 2 zeigt eine Zusammenschau mit einem Startbrenner 100a gemäß einer ersten Ausführungsform, der stromaufwärts eines Nachbrenners 200 angeordnet ist, wobei der Nachbrenner 200 ringförmig um einen Reformer 300 angeordnet ist. Der Nachbrenner 200 weist einen Nachbrennereingang 210 und einen Nachbrennerausgang 220 auf. Außerdem weist der Nachbrenner 200 einen Nachbrennerkatalysator 230 auf, der im vorliegenden Fall ringförmig ausgestaltet ist. Der Reformer 300 weist einen Reformereingang 310 und einen Reformerausgang 320 auf. Der Reformer 300 weist ferner einen Reformerkatalysator 330 auf.

[0038] Der in Fig. 3 dargestellte Startbrenner 100a weist einen Katalysator 10 auf. Außerdem weist der Startbrenner 100a eine Mischkammer 80 auf, in welcher ein Betriebsfluidgemisch durch Vermischen eines ersten Betriebsfluids F1 mit einem zweiten Betriebsfluid F2 erzeugbar ist. Stromaufwärts des Katalysators 10 und stromabwärts der Mischkammer 80 ist ein aktivierbares und deaktivierbares Heizmittel 40 in Form einer elektrischen Heizplatte mit einer heizbaren Oberfläche zum Erwärmen des Betriebsfluidgemisches angeordnet.

[0039] Der Startbrenner 100a weist ferner einen Injektor 50 auf, der zum Einbringen des zweiten Betriebsfluids F2 in die Mischkammer 80 ausgestaltet ist. Der Injektor 50 ist axial stromaufwärts zum Katalysator 10 in Projektion mittig zum Heizmittel 40 angeordnet.

[0040] Bei einem Start des Brennstoffzellensystems 1000 wird über einen Betriebsfluid-Leitabschnitt 20 das erste Betriebsfluid F1 in Form von Luft in die Mischkammer 80 geführt. Außerdem wird durch den Injektor 50 das zweite Betriebsfluid F2 in Form eines Brennstoffs in die Mischkammer 80 gespritzt. Das Betriebsfluidgemisch wird durch das Heizmittel 40 erwärmt und

entsprechend vorgeheizt in den Katalysator 10 weitergeleitet. Dort wird das Betriebsfluidgemisch zumindest teilweise verbrannt. Verbranntes Fluid wird vom Katalysator 10 bzw. vom Startbrenner 100a in den Nachbrenner 200 geleitet. Dort kann es den Reformer 300 erwärmen.

[0041] Dem Reformer 300 wird über den Reformereingang 310 ein Brennstoffgemisch vom Verdampfer 600 zugeführt. Mittels des Reformerkatalysators 330 kann das Brennstoffgemisch, wie vorstehend beschrieben, in ein geeignetes Anoden-Zuführgas, beispielsweise Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid, umgewandelt werden. Das Anoden-Zuführgas wird dem Anodenbereich 410 des Brennstoffzellenstapels 400 über den Reformerausgang 320 zugeführt. Nach einer chemischen Reaktion im Brennstoffzellenstapel 400 wird dem Nachbrenner 200 über den Nachbrennereingang 210 Anoden-Abgas sowie Kathoden-Abgas zugeführt, welches im Nachbrenner 200 mittels des Nachbrennerkatalysators 230 verbrannt wird. Durch diese Verbrennung kann der Reformer 300 ebenfalls erwärmt werden. Die erhitzten Fluide bzw. Abgase des Brennstoffzellenstapels 400 werden, wie in Fig. 2 dargestellt, zusammen mit dem verbrannten Fluid aus dem Startbrenner 100a in den Nachbrenner 200 geführt. Hierzu ist zwischen dem Startbrenner 100a und dem Nachbrenner 200 ein geeigneter Fluid-Verbindungsabschnitt 800 ausgestaltet. Sobald der Reformer 300 eine definierte Betriebstemperatur erreicht hat, kann der Startbrenner 100a deaktiviert werden, d.h., in den Startbrenner 100a werden in diesem Fall kein Brennstoff und keine Luft mehr eingeleitet.

[0042] Das Heizmittel 40 steht mit einem Temperatursensor 240, der im Nachbrenner 200 angeordnet ist, in Kommunikationsverbindung. Ein Heizbetrieb des Heizmittels 40 kann deshalb abhängig von einer definierten Temperatur, die durch den Temperatursensor 240 ermittelt wird, aktiviert oder deaktiviert werden.

[0043] In Fig. 3 ist ein Startbrenner 100a für das in Fig. 1 dargestellte Brennstoffzellensystem 1000 gemäß der ersten Ausführungsform im Detail dargestellt. Der Startbrenner 100a weist einen Katalysator 10 mit einem Katalysatoreingang 11 und einem Katalysatorausgang 12 auf, wobei zwischen dem Katalysatoreingang 11 und dem Katalysatorausgang 12 ein Katalysebereich 13 ausgestaltet ist. Der Katalysebereich 13 ist in einer Durchgangsrichtung D vom Katalysatoreingang 11 zum Katalysatorausgang 12 von einer Katalysatorwandung 14 umgeben.

[0044] Der Startbrenner 100a weist ferner einen Betriebsfluid-Leitabschnitt 20 zum Zuführen eines ersten Betriebsfluids F1, gemäß Fig. 3 in Form von Luft, zu dem Katalysatoreingang 11 auf. Der Betriebsfluid-Leitabschnitt ist 20 außerhalb des Katalysators 10 entlang der Katalysatorwandung 14 angeordnet. Genauer gesagt ist der Betriebsfluid-Leitabschnitt 20 unter anderem von einem Bereich am Katalysatorausgang 12 bis zu einem Bereich am Katalysatoreingang 11 entlang der Katalysatorwandung 14 angeordnet und ausgestaltet.

[0045] Der Betriebsfluid-Leitabschnitt 20 gibt entlang der Katalysatorwandung 14 eine Leitrichtung R für das Betriebsfluid vor, wobei die Leitrichtung R parallel und entgegengesetzt zur Durchgangsrichtung D verläuft. Die Katalysatorwandung 14 ist in Form eines Hohlzylinders, genauer gesagt in Form eines gestuften Hohlzylinders ausgestaltet. Der Betriebsfluid-Leitabschnitt 20 ist ringförmig um die Katalysatorwandung 14 herum ausgestaltet.

[0046] Gemäß der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist der Betriebsfluid-Leitabschnitt 20 abschnittsweise direkt an der Katalysatorwandung 14 angeordnet. Genauer gesagt ist die KataIysatorwandung 14 in der dargestellten Ausführungsform als Trennwand zwischen dem Betriebsfluid-Leitabschnitt 20 und dem Katalysebereich 13 ausgestaltet. Fig. 3 kann grundsätzlich auch dahingehend verstanden werden, dass ein Außenwandabschnitt der Katalysatorwandung 14 einen Teil des Betriebsfluid-Leitabschnitts 20 bildet.

[0047] Wie ferner in Fig. 3 dargestellt, ist in einer Betriebsfluid-Strömungsrichtung zwischen einem Endabschnitt des Betriebsfluid-Leitabschnitts 20 und dem Katalysatoreingang 11 ein perforierter Trennabschnitt 60 angeordnet, durch welchen das erste Betriebsfluid F1 vom BetriebsfluidLeitabschnitt 20 in Richtung des Katalysators 10 leitbar ist. Der perforierte Trennabschnitt 60 ist trichterförmig ausgestaltet. Perforiert bedeutet hier, dass der Trennabschnitt 60 mit Ausnehmungen ausgeführt ist, die z.B. regelmäßig in Form von Löchern oder Schlitzen oder anders geartet,

auch in verschiedenen Kombinationen unterschiedlicher Varianten, realisiert sind.

[0048] Außerdem ist in Fig. 3 dargestellt, dass der perforierte Trennabschnitt 60 an eine Stirnseite der Katalysatorwandung 14 angrenzt, wobei die Katalysatorwandung 14 in einem Bereich des Katalysatoreingangs 11 einen größeren Querschnitt bzw. einen größeren Querschnittdurchmesser als der Katalysebereich 13 aufweist und sich die Katalysatorwandung 14 von diesem Bereich in Durchgangsrichtung D über einen Teil des Katalysebereichs 13 beabstandet zum Katalysebereich 13 erstreckt. Zwischen einem Innenwandabschnitt der Katalysatorwandung 14 und dem Katalysebereich 13 befindet sich demnach ein Freiraum. Der Betriebsfluid-Leitabschnitt 20 sowie der perforierte Trennabschnitt 60 sind als monolithischer Bestandteil eines Gehäusekörpers 70 des Startbrenners 100a ausgestaltet.

[0049] Der dargestellte Startbrenner 100a weist einen Injektor 50 zum Einspritzen eines zweiten Betriebsfluids F2, vorliegend Methan oder ein methanhaltiges Betriebsfluid, Ethanol oder eine Ethanolmischung in eine Mischkammer 80 des Startbrenners 100a stromaufwärts des Katalysatoreingangs 11 auf. In der Mischkammer 80 kann das erste Betriebsfluid F1 mit dem zweiten Betriebsfluid F2 vermischt werden. Der perforierte Trennabschnitt 60, der die Mischkammer 80 umgibt oder im Wesentlichen umgibt, ist in Form eines Einspritztrichters des zweiten Betriebsfluids F2 bzw. etwas größer als dieser ausgestaltet. Der trichterförmige Trennabschnitt 60 ist koaxial zum Injektor 50 bzw. einer Einspritzdüse des Injektors 50 ausgestaltet. Hierbei sei zu erwähnen, dass es im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch möglich ist, an Stelle des ersten Betriebsfluids F1 das zweite Betriebsfluid F2 und an Stelle des zweiten Betriebsfluids F2 das erste Betriebsfluid F1 durch die entsprechenden Leitabschnitte zu führen.

[0050] Die Mischkammer 80 weist einen Umlenkabschnitt 81a zum Umlenken einer Strömungsrichtung des ersten Betriebsfluids F1 von der Leitrichtung R in die Durchgangsrichtung D auf. Der Umlenkabschnitt 81a überlappt sich gemäß Fig. 3 teilweise mit der Mischkammer 80.

[0051] Der Startbrenner 100a gemäß Fig. 3 weist stromaufwärts des Katalysatoreingangs 11 und stromabwärts der Mischkammer 80 ein Heizmittel 40 in Form eines plattenförmigen, elektrischen Heizmittels 40 zum Erwärmen einer Betriebsfluidmischung, die aus dem ersten Betriebsfluid F1 und dem zweiten Betriebsfluid F2 besteht, auf. Das Heizmittel 40 weist, wie der Katalysator 10, einen runden Querschnitt auf und ist direkt am Katalysatoreingang 11 angeordnet. Das Heizmittel 40 ist zum Heizen des Fluidgemisches aktivierbar. Für den Fall, dass das Vorheizen des Fluidgemisches nicht mehr benötigt wird, ist das Heizmittel 40 deaktivierbar.

[0052] Das erste Betriebsfluid F1 wird gemäß Fig. 3 durch einen Betriebsfluid-Zuführabschnitt 30 zugeführt, der außerhalb des Betriebsfluid-Leitabschnitts 20 entlang einer Außenwandfläche des Betriebsfluid-Leitabschnitts 20 angeordnet und ausgestaltet ist.

[0053] In Fig. 4 ist ein Startbrenner 100b gemäß einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Die zweite Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der ersten Ausführungsform. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden anschließend nur Unterscheidungsmerkmale zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform beschrieben.

[0054] Zunächst wurde gemäß der zweiten Ausführungsform auf den perforierten Trennabschnitt 60 verzichtet. Dadurch kann ein Druckverlust verhindert werden, der durch den perforierten Trennabschnitt 60 im Startbrenner 100b bzw. im Brennstoffzellensystem 1000 verursacht werden könnte. Der Umlenkabschnitt 81b dieser Ausführungsform weist einen Kurvenabschnitt bzw. einen sphärischen Abschnitt auf, durch welchen das erste Betriebsfluid F1 besonders reibungsarm in Richtung des Katalysatoreingangs 11 umleitbar und der Startbrenner 100b entsprechend wirkungsvoll betreibbar ist. Der Betriebsfluid-Zuführabschnitt 30 ist beabstandet zum BetriebsfluidLeitabschnitt 20 ausgestaltet. Außerdem ist in Fig. 4 dargestellt, dass innerhalb eines freien Strömungsquerschnitts des Betriebsfluid-Leitabschnitts 20 zwei Fluidführungselemente 15 zur definierten Strömungsbeeinflussung des ersten Betriebsfluids F1 ausgestaltet sind.

[0055] Durch Figuren 1 bis 4 wird ein Verfahren zum Erwärmen eines Betriebsfluids F1 in einem Brennstoffzellensystem 1000 dargestellt. Bei dem Verfahren wird das Betriebsfluidgemisch von der Mischkammer 80 auf das Heizmittel 40 und von dort in den Katalysator 10 geleitet. Genauer

gesagt wird das erste Betriebsfluid F1 durch den Betriebsfluid-Leitabschnitt 20 außerhalb des Katalysators 10 entlang der Katalysatorwandung 14 über die gesamte Länge der Katalysatorwandung 14 in Richtung des Katalysatoreingangs 11 geleitet.

[0056] In Fig. 5 ist ein Katalysator 10 mit einem Katalysatoreingang 11, einem Katalysatorausgang 12 und einer Katalysatorwandung 14 dargestellt. Außerdem zeigt Fig. 5 ein Heizmittel 40, das direkt am Katalysatoreingang 11 angeordnet ist. Wie in Fig. 5 weiter zu erkennen ist, sind an der Katalysatorwandung 14 plattenförmige, lineare Fluidführungselemente 15 zur definierten Strömungsbeeinflussung eines ersten Betriebsfluids F1 ausgestaltet. Die Fluidführungselemente 15 sind stoffschlüssig mit der Katalysatorwandung 14 verbunden und stehen von dieser radial hervor. Die Fluidführungselemente 15 erstrecken sich in ihrer Längsrichtung parallel zur Durchgangsrichtung D. Wenn ein solcher Katalysator 10 in einem wie in Fig. 3 oder Fig. 4 dargestellten Startbrenner 100a bzw. 100b verwendet wird, sind die Fluidführungselemente 15 innerhalb eines Strömungsquerschnitts bzw. eines freien Strömungsquerschnitts des Betriebsfluid-Leitabschnitts 20 ausgestaltet.

BEZUGSZEICHENLISTE

10 Katalysator

11 Katalysatoreingang

12 Katalysatorausgang

13 Katalysebereich

14 Katalysatorwandung

15 Fluidführungselement

20 Betriebsfluid-Leitabschnitt 30 Betriebsfluid-Zuführabschnitt 40 Heizmittel

50 Injektor

60 perforierter Trennabschnitt 70 Gehäusekörper

80 Mischkammer

81a Umlenkabschnitt

81b Umlenkabschnitt

100a Startbrenner

100b Startbrenner

200 Nachbrenner

210 Nachbrennereingang

220 Nachbrennerausgang 230 Nachbrennerkatalysator 240 Temperatursensor

300 _Reformer

310 Reformereingang

320 Reformerausgang

330 _ Reformerkatalysator

400 Brennstoffzellenstapel 410 Anodenbereich

420 Kathodenbereich

500 Wärmetauscher

600 Verdampfer

700 Heiz- bzw. Hotbox

800 Fluid-Verbindungsabschnitt 1000 Brennstoffzellensystem

D Durchgangsrichtung

F1 Betriebsfluid

F2 zweites Betriebsfluid

R Leitrichtung

Claims

Patentansprüche

1. Startbrenner (100a; 100b) für ein Brennstoffzellensystem (1000), aufweisend einen Katalysator (10) mit einem Katalysatoreingang (11) und einem Katalysatorausgang (12), wobei zwischen dem Katalysatoreingang (11) und dem Katalysatorausgang (12) ein Katalysebereich (13) für eine katalytische Reaktion eines Betriebsfluidgemisches ausgestaltet ist, und eine Mischkammer (80), in welcher das Betriebsfluidgemisch durch Vermischen wenigstens eines ersten Betriebsfluids (F1) mit wenigstens einem zweiten Betriebsfluid (F2) erzeugbar ist, wobei stromaufwärts des Katalysatoreingangs (11) und stromabwärts der Mischkammer (80) ein plattenförmig oder im Wesentlichen plattenförmig ausgestaltetes Heizmittel (40) zum Erwärmen des Betriebsfluidgemisches angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass nur eine Oberseite des plattenförmigen Heizmittels (40) direkt heizbar ist.

2. Startbrenner (100a; 100b) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizmittel (40) ein elektrisches Heizmittel (40) aufweist.

3. Startbrenner (100a; 100b) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nur eine dem Katalysatoreingang (11) abgewandte Oberseite des plattenförmigen Heizmittels (40) direkt heizbar ist.

4. Startbrenner (100a; 100b) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizmittel (40) eine Aktivierungseinheit aufweist, durch welche ein Heizbetrieb des Heizmittels (40) aktivierbar und deaktivierbar ist.

5. Startbrenner (100a; 100b) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass ein Injektor (50), der zum Einbringen des wenigstens einen zweiten Betriebsfluids (F2) in die Mischkammer (80) ausgestaltet ist, stromaufwärts zum Katalysatoreingang (11) in Projektion mittig oder im Wesentlichen mittig zum Heizmittel (40) angeordnet ist.

6. Startbrenner (100a; 100b) nach einem der voranstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Katalysebereich (13) in einer Durchgangsrichtung (D) vom Katalysatoreingang (11) zum Katalysatorausgang (12) von einer Katalysatorwandung (14) umgeben ist, wobei außerhalb des Katalysators (10) zumindest abschnittsweise entlang der Katalysatorwandung (14) ein Betriebsfluid-Leitabschnitt (20), zum Zuführen des ersten Betriebsfluids (F1) zu dem Katalysatoreingang (11), ausgestaltet ist.

7. Startbrenner (100a; 100b) nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Betriebsfluid-Leitabschnitt (20) entlang der Katalysatorwandung (14) eine Leitrichtung (R) für das erste Betriebsfluid (F1) vorgibt, wobei die Leitrichtung (R) zumindest abschnittsweise parallel oder im spitzen Winkel und entgegengesetzt zur Durchgangsrichtung (D) verläuft.

8. Startbrenner (100a; 100b) nach Anspruch 6 oder 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Katalysatorwandung (14) zumindest abschnittsweise in Form eines Hohlzylinders ausgestaltet ist und der Betriebsfluid-Leitabschnitt (20) wenigstens teilweise ringförmig, Zumindest abschnittsweise um die Katalysatorwandung (14) herum, ausgestaltet ist.

9. Startbrenner (100a; 100b) nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

dass die Mischkammer (80) einen Umlenkabschnitt (81a; 81b), zum Umlenken einer Strömungsrichtung des ersten Betriebsfluids (F1) von der Leitrichtung (R) in die Durchgangsrichtung (D), aufweist.

10. Brennstoffzellensystem (1000) mit einem Startbrenner (100a; 100b) nach einem der voranstehenden Ansprüche, ferner aufweisend einen Nachbrenner (200) und einen Reformer (300), wobei der Nachbrenner (200) zum Erwärmen des Reformers (300) und der Startbrenner (100a; 100b) zum Erwärmen des Nachbrenners (200) angeordnet und ausgestaltet sind.

11. Verfahren zum Erwärmen eines Betriebsfluidgemisches in einem Brennstoffzellensystem (1000) nach Anspruch 9, wobei das Betriebsfluidgemisch von der Mischkammer (80) auf das Heizmittel (40) und von dort in den Katalysator (10) geleitet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Betriebsfluid (F1) durch den Betriebsfluid-Leitabschnitt (20) außerhalb des Katalysators (10) zumindest abschnittsweise entlang der Katalysatorwandung (14), insbesondere über die gesamte Länge der Katalysatorwandung (14), in Richtung des Katalysatoreingangs (11) geleitet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 12,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Heizmittel (40) mit einem Temperatursensor (240) zum Ermitteln einer Temperatur im Brennstoffzellensystem (1000), insbesondere in einem Nachbrenner (200) des Brennstoffzellensystems (1000), in Kommunikationsverbindung steht, wobei ein Heizbetrieb des Heizmittels (40) abhängig von einer definierten Temperatur, die durch den Temperatursensor (240) im Brennstoffzellensystem (1000) bzw. im Nachbrenner (200) ermittelt wird, aktiviert oder deaktiviert wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen