Zur Wasserstofferzeugung sind Dampf und eine kohlenwas- serstoffverbindung (CXHy/organische Verbindung, Kohlenwasser- stoffgemisch) bei hoher Temperatur an einem Katalysator zur Reaktion zu bringen.

Aus der EP 0 848 989 A2 ist ein Gleich-oder Gegenstrom- reaktor bekannt, der ein monolithisches Element mit vielen zueinander parallelen Kanälen enthält, die in zwei miteinander verschachtelte Gruppen eingeteilt sind. Eine Gruppe wird von den Reaktanden (Edukte) durchströmt, während die andere Gruppe von einem Brenngas-/Luftgemisch durchströmt wird.

Gehört Dampf zu den Reaktanden, ist dieser gesondert zu erzeugen.

Aus der US-PS 5,484,577 ist ein Reformer mit einer Brenn- kammer bekannt, die über einen Gasbrenner beheizt ist. In der Brennkammer ist ein im Wesentlichen zylindrisches Reaktions- gefäß angeordnet, dessen äußerer Mantel von der erzeugten Gas- flamme und den heißen Verbrennungsgasen beheizt ist. In dem Reaktionsgefäß sind in einem äußeren Ringebereich Katalysator- pellets angeordnet. Das Reaktionsgasgemisch strömt durch die Katalysatorpellets und durch einen zylindrischen Rückleitungs- kanal zu dem Gasaustritt.

Die Reaktanden werden gas-bzw. dampfförmig zugeführt.

Dies gilt auch für den Reformer gemäß US-PS 5,811,065, der mehrere Reformer zu einer Reformerbatterie zusammenfasst.

In letzter Zeit werden für die Bereitstellung von Wasser- stoff als Prozess-oder Schutzgas sowie zur Stromerzeugung mit Brennstoffzellen kleine Reformeranlagen benötigt, die eine Leistung von etwa 1 bis 200 Nm3/h Wasserstoff haben. Bei sol- chen Kompakt-Reformern wird auf verschiedene Weise versucht, den Wärmehaushalt zu optimieren.

Der Einsatz von Reformern zur Wasserstoffversorgung von Brennstoffzellen, insbesondere in Kleinkraftwerken im Bereich von 5 kW bis 20 kW, erfordert eine schnelle Anpassung der Was- sererzeugung an Lastwechsel. Die Wasserstoffausbeute soll der von Großanlagen entsprechen. Bei Erdgas als Ausgangsgas sind das etwa 2,5 bis 2,7 m3 Wasserstoff je m3 Erdgas. Dies ent- spricht einem Wirkungsgrad für die Energieumwandlung von 75 bis 80 % bezogen jeweils auf den unteren Heizwert.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen kompakten Reformer zu schaffen.

Der erfindungsgemäße Reformer erfüllt diese Forderung.

Der Reformer erzeugt Wasserstoff aus Wasser und Methan oder anderen Kohlenwasserstoffen im dampfförmigen (gasförmigen) Zustand bei höherer Temperatur an einem Katalysator. Zur Was- serverdampfung ist ein Verdampfungskühler vorgesehen. Zuge- führtes Wasser wird in dem Verdampfungskühler weitgehend mit der Wärme der ausströmenden Reaktionsprodukte (Reformat) ver- dampft.

Die Massenströme der Produkte und der Edukte sind zwangs- läufig gleich. Jede Änderung der Verdampfungsleistung bei Laständerung geht mit einer entsprechenden Änderung des Refor- matmassenstroms einher-entsprechend ändert sich der Lei- stungseintrag in den Verdampfungskühler. Alle Stoffströme in das Reaktionsgefäß hinein und aus diesem heraus sind immer zeitsynchron, wodurch eine lastgeführte Verdampfung möglich wird. Die thermische Trägheit des Reaktionsgefäßes und die Ansprechzeit für die Brenner zur Änderung der Heizleistung wirkt nicht hemmend auf die Laständerungsgeschwindigkeit. Im Gegenteil, bei einem Lastsprung wirkt die Wärmeträgheit des Reaktionsgefäßes als Wärmepuffer und macht eine besonders schnelle Laständerung gerade erst möglich. Laständerungen von 100% sind in wenigen Sekunden durchführbar.

Die Verdampfung des Wassers und gegebenenfalls des Brennstoffs erfolgt am Eingang des Reformers im Wesentlichen durch das abzukühlende Reformat. Nur ein Bruchteil der erfor- derlichen Wärme wird bei Bedarf dem Abgas des Brenners entnom- men, wodurch die Verdampfertemperatur geregelt werden kann.

Der Verdampfungskühler ist vorzugsweise als Spaltverdamp- fer ausgebildet, bei dem der Eingangskanal und der Ausgangs- kanal als schraubenförmige Spaltkanäle ausgebildet sind. Der Eingangskanal wird vorzugsweise zwischen der Innenwandfläche 'des Reaktionsgefäßes und einen Einsatzkörper ausgebildet. Der Ausgangskanal führt vorzugsweise an der Innenwandfläche des Einsatzkörper entlang. Die Zuführung von Wasser und Brennstoff erfolgt vorzugsweise über Kapillaren in den gemeinsamen Ein- gangskanal. Es erfolgt somit die Verdampfung eines Wasser- /Brennstoff-Gemischs. Der Brennstoff kann gasförmig oder flüs- sig sein. Auftretende Zerstäubereffekte unterstützen die Ver- dampfung.

Das Reaktionsgefäß ist vorzugsweise so ausgebildet, dass es auch bei hohen Temperaturen (z. B. bis 1000°C) hohen Drücken (z. B. 10 oder 20 bar) widersteht. Dazu ist es vorzugsweise als zylindrisches Druckgefäß ausgebildet. Es ermöglicht die Abgabe von Wasserstoff unter Druck zur Durchführung einer Gasreini- gung z. B. mit einem Membranverfahren-eine Nachverdichtung kann entfallen. Aufgrund des geringeren Volumens der Edukte ist das Verdichten auf der Zuführseite des Reformers mit we- sentlich weniger Verdichterenergie (Faktor 5) zu erreichen, als bei Nachverdichtung hinter dem Reformer.

Der Verdampfer wird hauptsächlich durch das Reformat be- heizt. Zusätzlich kann eine Abgasbeheizung durch die Wandung des Reaktionsgefäßes erfolgen. Dadurch wird es möglich, die Verdampfertemperatur genau zu regulieren. Es werden vorzugs- weise über 90 % der Verdampferleistung aus der Wärmeenergie des Reformats bestritten. Nur ein Teil der Verdampfungswärme wird durch Wärmeleitung des Reaktionsgefäßes und durch einen Abgasteilstrom ergänzt. Dadurch kann der Verdampfungskühler auch beim Start der Anlage oder im Leerlauf auf der gewünsch- ten Temperatur gehalten werden. Dazu kann in einem entspre- chenden Abgasteilstromkanal, der beispielsweise an der Außen- fläche des Reaktionsgefäßes entlangführt, eine Regulierein- richtung (Temperaturregler) vorgesehen sein. Der Wirkungsgrad der Energieumwandlung liegt bei bis zu 80 % oder mehr.

Der Wärmetauscher ist vorzugsweise in dem Druckgefäß an- geordnet, so dass in dem Eingangskanal und dem Ausgangskanal nahezu gleiche Drücke herrschen. Der Wärmetauscher ist somit kräftefrei.

Der Brenner zur Beheizung des Reaktionsgefäßes ist vor- zugsweise ein die Abgaswärme ausnutzender Brenner, beispiels- weise ein Rekuperatorbrenner oder ein Regeneratorbrenner. Der Brenner kann anhand der Brennraumtemperatur geregelt werden.

Eine Anpassung an den jeweiligen Wärmebedarf des Reformers ergibt sich somit automatisch. Temporäre Unterschiede zwischen Wärmebedarf und Wärmelieferung werden durch die in dem Refor- mer gespeicherte Wärme ausgeglichen.

Der Brennraum kann für die flammenlose Oxidation einge- richtet sein. Dazu werden kleinräumige Wirbel und Zirkulatio- nen vermieden, die zur Ausbildung und Haltung von Flammen die- nen könnten. Es ergibt sich damit ein NOx-armer und verschleiß- armer Betrieb. Außerdem sind Schwankungen des Heizwerts des Brenngases unkritisch.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind ein oder meh- rere Reaktionsgefäße sowie ein oder mehrere Brenner konzen- trisch zueinander angeordnet. Beispielsweise ist ein zentral angeordneter Brenner von mehreren Reaktionsgefäßen umgeben.

Umgekehrt kann auch ein Reaktionsgefäß von mehreren Brennern umgeben sein oder diese in einer Ausnehmung aufnehmen. In bei- den Fällen sind das oder die Reaktionsgefäße sowie der oder die Brenner von einer Seite her in einen vorzugsweise zylind- rischen Raum des Gehäuses eingeführt. Dies ergibt eine kompak- te Ausbildung der gesamten Einrichtung und gestattet eine ver- einfachte Regelung. Beispielsweise kann auf eine Regelung der Abgasteilströme zur Anpassung an unterschiedliche Lastfälle verzichtet werden. Weiter lassen sich Wärmeverluste reduzie- ren.

Das Reaktionsgefäß kann aus Keramik ausgebildet sein, was die Verschleißfestigkeit gegen Korrosion bei hohen Temperatu- ren noch wesentlich erhöht. Bei einer bevorzugten Ausführungs- form weist es einen in dem Brennraum ragenden schlankeren Teil auf, in dem der eigentliche Reformingprozess zwischen 700 und 1200°C stattfindet. Bedarfsweise kann es einen Abschnitt mit größerem Durchmesser aufweisen, der Platz für Katalysatoren für den Pre-Reformingprozess (300 bis 500°C) zur Aufspaltung von langkettigen CXHy in CH4 schafft und den Verdampfungskühler aufnimmt. Dieser ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet. Sein Innenraum, der bei einer Temperatur zwischen 200 und 400°C liegt, können ein Katalysator zur Durchführung einer Shiftre- aktion oder ein ausgangsseitiger Membranfilter zur Zurückhal- tung von Kohlenmonoxid angeordnet sein.

Der Verdampfungskühler gestattet eine schnelle und be- darfsgerechte Verdampfung des Wassers und gegebenenfalls des Brennstoffs. Solange Wasser flüssig ist hält es den Verdampfer unterhalb seiner druckabhängigen Siedetemperatur von 100 bis 180°C. Dies ermöglicht andererseits eine schockartige Abküh- lung des Reformats (Quenchcooling). Dadurch wird Rußbildung, die an Flächen mit Temperaturen zwischen 400 und 600°C auf- tritt, konsequent vermieden.

Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen : Figur 1 ein Reformersystem mit Reformer in schematischer, längs geschnittener Darstellung, Figur 2 eine abgewandelte Ausführungsform des Reformers nach Figur 1, Figur 3 eine abgewandelte Ausführungsform eines Reformers mit Beheizung durch Regenerativbrenner in schemati- scher Darstellung, Figur 4 einen Reformer mit Keramik-Reformer-Rohr und Shift- reaktor, Figur 5 einen Reformer mit Keramik-Reformer-Rohr und Trenn- membrankörper in schematischer und teilweise ge- schnittener Darstellung, Figur 6 eine abgewandelte Ausführungsform eines Reformers in längsgeschnittener, schematischer Darstellung, Figur 7 den Reformer nach Figur 6 in quergeschnittener Dar- stellung, Figur 8 eine weitere Ausführungsform des Reformers in längs- geschnittener, schematischer Darstellung und Figur 9 den Reformer nach Figur 8 in quergeschnittener, schematischer Darstellung.

Figur 1 zeigt eine Reforming-Anlage 1 mit Reformer 2 zur Erzeugung von Wasserstoff aus Brennstoff und Wasser. Dem Re- former 2 ist eine PSA 3 (Pressure Swing Adsorption, d. h.

Druckwechseladsorptionsanlage) zur Abscheidung von CO nach- geschaltet. Die PSA 3 weist mehrere Adsorptionssäulen 4 auf, die periodisch von dem Reformat durchströmt und rückgespült werden. Restgase werden über eine Leitung 5 dem Reformer 2 zugeführt.

Der Reformer 2 weist ein z. B. zylindrisches Gehäuse 6 mit einem Wärme-Isoliermantel 7 auf. Dieser umschließt einen z. B. zylindrischen Heiz-oder Brennraum 8, an dessen Stirnseite 9 ein Brenner 11 angeordnet ist. Der Brenner 11 ist an die Lei- tung 5 sowie eine Brennstoffleitung 12 angeschlossen. Über eine Leitung 14 wird dem Brenner 11 Luft zugeführt. Abgase verlassen den Brenner 11 über eine Abgasleitung 15. Der Bren- ner 11 weist einen Rekuperator 16 auf, der außen einen ring- förmigen Abgaskanal 17 und innen einen Luftzuführungskanal 18 begrenzt. Der Rekuperator 16 dient der Ausnutzung der Abgas- wärme. Sie wird auf die zuströmende Luft und gegebenenfalls auf den Brennstoff übertragen.

An der dem Brenner 11 gegenüber liegenden (unteren) Stirnseite 19 des Brennraums 8 weist der Isoliermantel 7 einen zylindrischen Durchgang 21 auf, in dem koaxial zu dem Brenner 11 ein chemischer Reaktor 22 angeordnet ist, der in den Brenn- raum 8 ragt. Der Reaktor 22 weist als Reaktionsgefäß ein end- seitig geschlossenes Rohr 23 z. B. aus hitzebeständigem Stahl oder einem anderen geeigneten Metall auf, dessen geschlossenes Ende zu dem Brenner 11 weist. Der Brenner 11 kann davon abwei- chend an jeder beliebigen, geeigneten Stelle des Brennraums 8 angeordnet werden.

Das Rohr 23 ist an seinem offenen Ende an einem Kopf 24 gefasst, über den die Edukte zugeführt und die Produkte abge- führt werden. Dazu dienen eine Leitung 25, die über eine Was- serpumpe 26 mit Wasser des gewünschten Drucks (z. B. 10 bar) und der gewünschten Menge beaufschlagt wird, sowie eine Lei- tung 27 für Brennstoff. Diese ist mit der Brennstoffleitung 12 verbunden, wobei eine Brennstoffpumpe 28 dazu dient, Brenn- stoff in der gewünschten Menge und mit dem gewünschten Druck (10 bar) in den Reaktor 22 zu fördern. An dem Kopf 24 ist eine Reformatleitung 29 vorgesehen, die über einen Reformatkühler 31 zu der PSA 3 führt. Außerdem ist an dem Kopf 24 eine Ab- gasleitung 32 mit einem Regulierventil 33 vorgesehen (z. B. ein Thermostatventil) über die bedarfsweise Abgas aus dem Brenn- raum 8 über einen ringspaltförmigen Kanal 34 an dem Rohr 23 entlang nach außen geführt werden kann.

In dem Rohr 23 ist unmittelbar im Anschluss an den Kopf 24 ein als Verdampfer dienender Verdampfungskühler 35 angeord- net. Zu diesem gehört ein rohrförmiger, an seiner Außenseite mit ein oder mehreren flachen Gewindegängen, versehener Rohr- körper 36, dessen Außenseite mit der Innenwandung des Rohrs 23 einen Eingangskanal 37 begrenzt. Dieser führt die Edukte in einen spaltförmigen, schraubenförmigen Kanal und dann an der äußeren Mantelfläche eines ringförmigen Wärmeisolationselement 38 vorbei in den Reaktionsraum des Reaktors 22, in dem ein Katalysator 39 angeordnet ist. Der Katalysator 39 füllt den Reaktionsraum nahezu vollständig aus. Er weist einen zentralen Kanal auf, durch den ein Sammelrohr 41 zu dem Verdampfungsküh- ler 35 zurückführt. Es ist an seinem dem Katalysator 39 durch- ragenden Ende mit Gaseintrittsöffnungen versehen und ist an- sonsten geschlossen. Es mündet in den Innenraum des Verdamp- fungskühlers 35, in dem ein Einsatzkörper 42 angeordnet ist.

Dessen etwa zylindrische Mantelfläche begrenzt mit der Innen- wandung des Verdampfungskühlers 35 einen spaltförmigen und vorzugsweise schraubenförmig gewundenen Ausgangskanal 43, der zu der Reformatleitung 29 führt.

Die insoweit beschriebene Reforming-Anlage 1 eignet sich insbesondere für die Wasserstofferzeugung im Bereich von 1 bis 200m3/h. Sie arbeitet wie folgt : In Betrieb wird der Brennraum 8 durch den Brenner 11 auf einer Temperatur von 800°C bis 1200°C gehalten. Die über den Abgaskanal 17 ausströmenden Abgase erwärmen die über den Luft- zuführungskanal 18 im Gegenstrom einströmende Verbrennungsluft auf bis zu 800°C, wodurch die Abgaswärme genutzt wird. In dem Brennraum kann sich eine Flamme ausbilden. Bei entsprechender Vermeidung kleinräumiger Wirbel, kann auch eine flammenlose Oxidation erreicht werden.

Das in den Brennraum 8 ragende Ende des Rohrs 23 und der Katalysator 39 werden somit auf eine Temperatur zwischen 700°C und 1200°C erhitzt. Das durchströmende Gemisch aus Wasser (H2O) und Brennstoff (CH4 oder CXHy) reagiert hier vorwiegend zu Was- serstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserdampf. Außer- dem können Reste des Brennstoffs in dem Reformat enthalten sein, das nun durch das Sammelrohr 41 durch eine zentrale Öff- nung des Wärmeisolationselements 38 hindurch zu dem Verdamp- fungskühler 35 geführt wird. Hier kommt das Reformat im We- sentlichen noch ungekühlt, d. h. mit der gleichen Temperatur an, mit der es den Katalysator 39 verlassen hat (deutlich über 600°C). Es tritt mit dieser Temperatur in den Ausgangskanal 43 ein. Weil der Verdampfungskühler 35 durch das im Gegenstrom durch den Eingangskanal 37 einströmende flüssige Wasser (das bei 10 bar erst bei 180°C siedet) im Ganzen auf einer Tempera- tur von kaum mehr als 200°C gehalten wird, erfährt das in den Ausgangskanal 43 eintretende Reformat eine Schockkühlung (Quenchcooling). Es durchläuft den Temperaturbereich von 500 bis 600°C sehr schnell, so dass nahezu keine Rußbildung durch Zerfall von CO auftritt. Sein Wärmeinhalt wird zur Gegenstrom- Wasserverdampfung genutzt. Das abgekühlte Reformat verlässt den Reaktor 22 über die Reformatleitung, wird in dem Reformat- kühler 31 zur Wasserabscheidung nochmals etwas gekühlt und tritt mit dem Reaktordruck von etwa 10 bar in die jeweils ak- tiv geschalteten Adsorptionssäulen 4 ein. Ist eine solche Säu- le mit dem verbleibenden Kohlenmonoxid gesättigt, wird sie rückgespült. Das CO wird auf diese Weise über die Leitung 5 zu dem Brenner 11 geführt. Dieser Vorgang ist als Druckwechsel- absorbtion bekannt. Über eine Ausgangsleitung 44 verlässt ge- reinigter Wasserstoff die Reforming-Anlage l.

Sprunghafte Änderungen des Wasserstoffbedarfs erfordern eine sprunghafte Änderung der Förderung der Wasserpumpe 26 und der Brennstoffpumpe 28. Dadurch wird der Laständerung folgend der Massenstrom sowohl in dem Eingangskanal 37 als auch in dem Ausgangskanal 43 geändert. Durch die Änderung des Durchsatzes in dem Ausgangskanal 43 ist sofort die Verdampferleistung in dem Eingangskanal 37 angepasst. Die Dampferzeugung spricht somit unverzögert auf den geänderten Dampfbedarf an. Die Rege- lung des Brenners 11 kann dagegen deutlich träger ausfallen, ohne die Leistungsfähigkeit der Reforming-Anlage 1 zu beein- trächtigen. Es genügt, wenn der Brenner 11 so geregelt wird, dass der Brennraum 8 auf einer ausreichend hohen (konstanten) Temperatur gehalten wird.

Das Wasser (und gegebenenfalls flüssiger Brennstoff) wird in dem Eingangskanal 37 im Gegenstrom zu dem ausfließenden Reformat verdampft. Das kalte Wasser im Eingangskanal kühlt unmittelbar auch das Rohr 23 und vermeidet somit Wärmelei- tungsverluste. Der Wärmeinhalt des Reformats deckt den über- wiegenden Teil des für die Wasserverdampfung erforderlichen Wärmestroms.

Z. B. ist die Bilanz wie folgt : 1 Nm3/h CH4 ; 20 200OC :-0,088 kW 1,6 kg/h H ; 20 ~ 200°C (inkl. Verdampfen) :-1 237 kW - 1, 325 kW 5 Nm3/h Reformat, 900 ~-300°C + 1,237 kW Der Fehlbetrag von 0,088 kW (-7%) wird zum Teil ausgegli- chen durch die Wärmeleitung im Reformerrohr und durch einen geringen Abgasteilstrom aus der Heizkammer.

Der Abgasteilstrom wird beispielsweise durch ein Ther- mostatventil in der Abgasleitung 32 reguliert. Der Abgasteil- strom hat insbesondere für das Anfahren der Reforming-Anlage 1 Bedeutung. Beim Starten liefert er die nötige Verdampfungs- energie für das Wasser solange bis ein ausreichender Reformat- strom vorliegt. Danach verlässt das Abgas den Brennraum 8 vor- wiegend durch den Abgaskanal 17.

In Figur 2 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Er- findung veranschaulicht. Soweit Übereinstimmung mit der vor- beschriebenen Reforming-Anlage 1 besteht, wird unter Zugrunde- legung gleicher Bezugszeichen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen. Der in Figur 2 veranschaulichte Reformer 2a weist einen vergrößerten Brennraum 8 auf, in den mehrere beispiels- weise auf einem zu dem Brenner 11 konzentrischen Kreis ange- ordnete Reaktoren 22 ragen. Jeder Reaktor 22 hat seinen eige- nen Verdampfer-er ist insoweit eine Kompletteinheit. Diese arbeiten wie vorstehend beschrieben. Die Reforming-Anlage 1 ist modular aufgebaut. Die Zusammenfassung mehrerer Reaktoren 22 zu einer Reaktorenbatterie eröffnet die Möglichkeit der Abdeckung eines weiten Leistungsspektrums unter Verwendung einheitlicher Reaktoren 22 durch entsprechende Anpassung von deren Anzahl (Baukastenprinzip). Die Brennraumgestaltung er- möglicht, wie in Figur 2 durch Pfeile 46 angedeutet ist, die Ausbildung einer großräumigen Rezirkulation, so dass die Wär- meerzeugung durch flammenlose Oxidation möglich wird.

Wie Figur 3 weiter veranschaulicht, kann der Brenner 11 alternativ als Regenerativ-Brenner ausgelegt sein. Bei ansons- ten identischer Ausbildung weist dieser Reformer 2b, zwei Re- generatoren 47,48 auf, die abwechselnd und im Gegentakt von Abgas und Luft durchströmt werden. Die Steuerung übernimmt ein Abgas-Luft-Umschaltventil 49. Der Brennstoff wird beim Start- betrieb über Brennstoffleitungen 12 zugeführt, die durch die Regeneratoren 47,48 führen. Das Restgas wird über die Leitung 5 direkt in den Brennraum 8 gegeben und oxidiert flammenlos.

Der Reformer 2b gestattet eine besonders gute Ausnutzung der Brennstoffenergie.

Weiter ist es möglich, anstelle des Rohrs 23 ein z. B. zylindrisches keramisches Reformerrohr vorzusehen. Es kann auch die Form des Reformerrohrs 51 haben (siehe Reformer 2c in Figur 4 mit Metall-oder Keramikrohr). Der Vorzug der Keramik liegt in einer hohen Verschleißfestigkeit bei hoher Tempera- tur. Wie Figur 4 veranschaulicht, kann ein oberer, den Kataly- sator 39 enthaltender Abschnitt einen geringeren Durchmesser aufweisen als das übrige Reformerrohr 51. Der direkten Behei- zung ist nur der schlankere Abschnitt ausgesetzt. In einem kegelförmigen Übergangsbereich des Reformerrohrs 51 ist ein Strahlungsschirm 52 angeordnet, um eine unkontrollierte Behei- zung des übrigen Teils zu vermeiden. Der Strahlungsschirm 52 ist ein wärmeisolierender Ring, der mit dem Reformerrohr 51 einen Spaltkanal einschließt. Dieser geht in den ringspaltför- migen Kanal 34 über, der zu dem Thermostatregler 33 führt.

In dem geweiteten Abschnitt des Reformerrohrs 51 kann unmittelbar oberhalb des Verdampfungskühlers 35 ein Pre- Reforming-Katalysator 54 angeordnet sein, der zur Aufspaltung von längerkettigen Kohlenwasserstoffen im Temperaturbereich von 300°C bis 500°C zu Methan dienen kann. Damit eignet sich der Reformer 2c insbesondere für flüssige Kohlenwasserstoffe, die über einen Kapillarkanal (Leitung 27) zugeführt werden.

Ebenso wird, wie bei allen Ausführungsformen, Wasser (Leitung 25) über einen Kapillarkanal in den gemeinsamen Eingangskanal 37 eingedüst, um mit dem Brennstoff gemeinsam verdampft zu werden.

Der Reformer 2c enthält zusätzlich einen Shift-Katalysa- tor 55, der zur Nachoxidation von Kohlenmonoxid mit Wasser zu Kohlendioxid und Wasserstoff dient. Der Shift-Katalysator 55 ist in einem von dem Einsatzkörper 42 umschlossenen Innenraum 56 angeordnet. Dieser ist unmittelbar mit den Ausgangskanal 43 verbunden. Der Shift-Katalysator ist einer Hülse und einem Lochboden 57 so aufgenommen, dass er von dem Reformat zwangs- durchströmt wird.

Das Reformerrohr 51 ist an dem Kopf 24 mit einem Ring- flansch gehalten. Dieser steht in Folge der Kühlung durch das zuströmende Wasser relativ kühl. Es können elastische Dichtun- gen verwendet werden.

Anstelle des Shift-Katalysators 55 kann, wie Figur 5 ver- anschaulicht, bei einem entsprechenden Reformer 2d, eine auf einem Stützrohr 58 oder mehreren Stützrohren gehaltene Trenn- membran 59 (Palladium-Silber) vorgesehen sein. Diese kann zur Abtrennung von CO dienen und findet hier die geeignete Tempe- ratur vor. Restgas wird durch einen gesonderten Restgaskanal 60 aus dem Innenraum 55 ausgeleitet und beispielsweise dem Brenner 11 wieder zugeführt. Der Restgaskanal ist an dem Fuß der Trennmembran 59 angeordnet. Zur Abschirmung des Restgaska- nals 60 zuströmendem Reformat ist eine Rohrhülse 61 vorgese- hen, die wie die Trennmembran 59 von dem Boden des Kopfs 24 aufragt und mit der Trennmembran 59 einen Ringspalt festlegt.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Figur 6 und 7 veranschaulicht. Die im Zusammenhang mit Figur 1 gegebe- ne Beschreibung gilt unter Zugrundelegung gleicher Bezugszei- chen entsprechend. Jedoch unterscheidet sich der Reformer 2 nach Figur 6 von dem Reformer nach Figur 1 wie folgt : Der Isoliermantel 7 weist lediglich an der Stirnseite 19 des Brennraums 8 den Durchgang 21 auf, durch den sowohl der Reaktor 22 als auch Brenner lla bis llh (Figur 7), die eine Brennergruppe 111 bilden, in den Innenraum des Isoliermantels 7 ragen. Der Reaktor 22 ist als doppelwandiges, becherförmiges Gefäß mit einer Außenwand 22a und einer Innenwand 22b ausge- bildet, die konzentrisch zueinander angeordnet sind. Der zwi- schen beiden becherförmigen Wänden 22a, 22b ausgebildete Zwi- schenraum bildet den Reaktorinnenraum. Dieser ist durch eine rohrförmige Wand 141, die konzentrisch zwischen der Außenwand 22a und der Innenwand 22b sitzt und sich nahezu über die ge- samte zylindrische Länge des Reaktors 22 erstreckt, in einen ringförmigen Zuströmkanal (innen) und einen ringförmigen Aus- strömkanal (außen) unterteilt. Zwischen der Innenwand 22b und der Wand 141 sitzt der Katalysator 39. Die Wand 141 bildet eine Wärmetauscherwand, an der die Produkte und die Edukte im Gegenstrom Wärme austauschen.

Die Außenwand 22a und die Innenwand 22b sowie die Wand 141 sind an Halteringen 101,102,103 befestigt, die axial übereinander gestapelt, aneinander anliegen. Jeder Haltering 101,102,103 ist mit einer Ringnut 104,105,106 versehen, die als Fluidkanal dient und über einen Spalt mit dem jeweils angeschlossenen Innenvolumen kommuniziert. Dazu ist der jewei- lige Haltering 101,102,103 außen in Axialrichtung gemessen höher als innen. Die Reformatleitung 29 führt in die Ringnut 104. Die Leitung 25 führt in die Ringnut 105 und die Abgaslei- tung 32 führt in die Ringnut 106. Letztere kommuniziert mit dem von der becherförmigen Innenwand 22b umschlossenen Innen- raum. Dieser bildet zugleich den Brennraum 8, in dem die Bren- ner lla bis llh konzentrisch zu einer Längsmittelachse A an- geordnet sind. In dem Brennraum 8 ist ein Leitrohr 107 ange- ordnet, dessen Durchmesser geringer ist als der Kreis auf dem die Brenner lla bis llh angeordnet sind. Es erzwingt eine großräumige Rezirkulationsströmung in dem Brennraum 8 zu Er- möglichung einer flammenlosen Oxidation.

Die Brenner lla bis llh sind untereinander gleich ausge- bildet. Sie weisen jeweils ein sich zur Mündung hin verjüngen- des, endseitig an einem Haltering 108 gehaltenes Rekuperator- rohr 109 auf, dessen innerer Kanal über eine Ringnut 110 an die Leitung 14 zur Luftzuführung angeschlossen ist und das den Wärmeaustausch zwischen Abgasen und Frischluft im Gegen- strom bewirkt. Jedes Rekuperatorrohr 109 umschließt innen ein Brennstoffzuführungsrohr 112. Dieses ist in einem Haltering 114 gefasst, der mit den anderen Halteringen 101,102,103, 108 einen Stapel bildet. Dieser ist nach außen hin mit einer relativ dicken Isolierscheibe 115 abgedeckt. Durch die Iso- lierscheibe 115 und den aus Halteringen gebildeten Stapel hin- durch erstrecken sich ein Temperatursensor 116 und ein Zünd- brenner 117 in den Brennraum 8.

Die Besonderheit dieser Ausführungsform liegt darin, dass die Brennkammer 8 von dem Reaktor 22 umschlossen ist. Ein von dem Isoliermantel 7 umschlossener Innenraum 8a umschließt sei- nerseits den Reaktor 22, wobei seine Wandung jedoch keinen direkten Kontakt mit den heißen Verbrennungsgasen hat. Das wärmeisolierende Gehäuse kann somit kostengünstig aufgebaut werden. Es zeigt sich, dass diese Ausführungsform insbesondere bei sehr kleiner Reformerleistung von beispielsweise weniger als 1 Nm3H2/h vorteilhaft ist. Versuche haben gezeigt, dass bei dieser Anordnung die Regelung der Abgasteilströme zur Ergän- zung der Verdampferleistung (siehe Figur 1, Regulierventil 33) entfallen kann.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Refor- mers 2 ist in den Figuren 8 und 9 veranschaulicht. Während der Reformer nach Figur 6 eine Innenbeheizung aufweist, ist der Reformer nach Figur 8 mit Außenbeheizung versehen. Der ähnlich wie nach Figur 1 aufgebaute Reaktor 22 wird, wie insbesondere Figur 9 veranschaulicht, von Brennern lla bis llh umgeben.

Diese sind prinzipiell wie gemäß Figur 6 aufgebaut. Ihre Reku- peratorrohre 16 enden in einer Düse zur Erzeugung einer groß- räumigen Rezirkulationsströmung. Um diese in den Brennraum 8 entsprechend zu führen, ist in diesem konzentrisch zu dem Re- aktor 22 ein Leitrohr 118 angeordnet. Im Übrigen wird unter Zugrundelegung gleicher Bezugszeichen auf die vorstehenden jeweiligen Beschreibungsteile verwiesen. Der Zündbrenner 117 ist seitlich an einem radialen Durchbruch des Isoliermantels 7 angeordnet und mündet somit radial in den Brennraum 8.

Auch diese Ausführungsform des Reformers 2 ist kompakt und eignet sich insbesondere für kleine Leistungen. Auf eine Regulierung eines Abgasteilstroms, der die Verdampferleistung ergänzt, kann verzichtet werden.

Ein Reformer 2, der schnelle Laständerungen bis zu 100 % im Zeitraum von wenigen Sekunden ermöglicht und der Wasser- stoff durch Dampfreformation aus Kohlenwasserstoffen herstel- len soll, weist einen Verdampfungskühler zur Kühlung des Re- formats und zur Dampferzeugung auf. Der Verdampfungskühler 34 ist in dem Reformer 2 an dem Ende seines Reaktionsgefäßes an- geordnet. Er hält das entsprechende Rohrende kühl und nutzt die Reformatabwärme zur Dampferzeugung. Auch sind schnelle Lastwechsel möglich, weil eine Erhöhung der Wassereinleitung sofort auch eine Erhöhung des Reformatanfalls und somit eine Erhöhung der Heizleistung zur Folge hat.