Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING A REFORMER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/067966
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a controller (12) for the time-based control of a reformation process of a reformer (14) for reforming fuel. The controller (12) comprises a means (34) for receiving data with respect to fuel quality and means (32) for receiving data with respect to a scope of use of the reformer (14) in active operation. In addition, the controller (12) comprises a means (12) for evaluating said data and for determining a starting time of a regeneration of the reformer (14) and/or a time duration of the regeneration of the reformer (14) and/or a frequency of the regeneration of the reformer (14). Furthermore, a means is provided, which is used to generate and transmit a control signal encompassing information about the determined starting time and/or the determined time duration and/or the frequency to a controller of the reformer (14). The invention further relates to reformation systems (10), which comprise the controller (12) according to the invention, and to a method for the time-based control (12) of a reformation process of a reformer (14) for reforming fuel.

Inventors:
KAH STEFAN (DE)
Application Number:
PCT/DE2008/001658
Publication Date:
June 04, 2009
Filing Date:
October 08, 2008
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
ENERDAY GMBH (DE)
KAH STEFAN (DE)
International Classes:
G05B17/02; H01M8/06
Foreign References:
US20040020125A12004-02-05
DE10152083A12002-07-04
US20070077462A12007-04-05
Attorney, Agent or Firm:
SCHUMACHER & WILLSAU (München, DE)
Download PDF:
Claims:

ANSPRUCHE

1. SteuerungsVorrichtung (12) zur zeitlichen Steuerung eines Reformierungsvorgangs eines Reformers (14) zur Reformierung von Kraftstoff, dadurch gekennzeichnet, dass die SteuerungsVorrichtung (12) umfasst:

- ein Mittel (34) zum Empfang von Daten über eine Kraftstoffqualität ;

ein Mittel (32) zum Empfang von Daten über einen Nut- zungsumfang des Reformers (14) in einem Wirkbetrieb;

ein Mittel (12) zum Auswerten dieser Daten und zum Ermitteln eines Beginnzeitpunkt einer Regenerierung des Reformers (14) und/oder einer Zeitdauer der Regenerierung des Reformers (14) und/oder einer Frequenz der Regenerierung des Reformers (14) ; und

ein Mittel zum Erzeugen und übermitteln eines Steuersignals mit einer Information über den ermittelten Beginnzeitpunkt und/oder der ermittelten Zeitdauer und/oder der Frequenz an eine Steuerung des Reformers (14) .

2. Steuerungsvorrichtung (12) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (34) zum Empfang von Daten über eine Kraftstoffqualität dazu ausgebildet ist, Daten über eine Konzentration von polyzyklischen Aromaten in dem Kraftstoff zu empfangen und dass das Mittel (36) zum Aus-

werten dazu ausgebildet ist, die empfangenen Daten über die Konzentration an polyzyklischen Aromaten auszuwerten.

3. Steuerungsvorrichtung (12) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (34) zum Empfang von Daten über eine Kraftstoffqualität dazu ausgebildet ist, Daten über ein Mischungsverhältnis eines Kraftstoffgemischs zu empfangen und dass das Mittel (36) zum Auswerten dazu ausgebildet ist, die empfangenen Daten über das Mischungsver- hältnis auszuwerten.

4. Steuerungsvorrichtung (12) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (36) zum Auswerten dazu ausgebildet ist, bei der Auswertung für jede von zwei oder mehr Mischungskomponenten eines Kraftstoffgemischs jeweils eine eigene Konzentration an polyzyklischen Aromaten zu berücksichtigen.

5. SteuerungsVorrichtung (12) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (36) zum

Auswerten dazu ausgebildet ist, bei der Auswertung einen oder mehrere weitere Parameter zu berücksichtigen, die eine Verkokungsgeschwindigkeit beeinflussen, insbesondere einen Außenluftdruck, eine Temperatur des zugeführten und/oder erzeugten Kraftstoffs, eine Betriebstemperatur des Reformers (14) , eine Luftfeuchtigkeit des zugeführten und/oder erzeugten Kraftstoffs, einen Kohlendioxidgehalt des zugeführten und/oder erzeugten Kraftstoffs, einen Stickoxidgehalt des erzeugten Kraftstoffs und/oder einen Kohlenmono- xidgehalt des erzeugten Kraftstoffs und/oder eine Druckdifferenz am Reformer (14) und/oder einen Betriebswirkungsgrad des Reformers (14) .

6. Reformiersystem (10), gekennzeichnet durch

einen Sensor (28) zur Ermittlung einer Kraftstoffqua- lität und zur Bereitstellung einer Information über die ermittelte Kraftstoffqualität ;

eine Steuerungsvorrichtung (12) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Empfang und zur Auswertung der vom Sensor (28) bereitgestellten Information über die er- mittelte Kraftstoffqualität ; und

eine Reformiereinheit (12, 22, 24), die eine Regenerierung zu einem Zeitpunkt beginnt, der von dem von der Steuerung (12) ermittelten Beginnzeitpunkt und/oder von der von der Steuerung ermittelten Frequenz abhängig ist.

7. Reformiersystem (10), gekennzeichnet durch

- einen Sensor (28) zur Ermittlung einer Kraftstoffqualität und zur Bereitstellung einer Information über die ermittelte Kraftstoffqualität ;

eine Steuerungsvorrichtung (12) gemäß einem der An- sprüche 1 bis 5 zum Empfang und zur Auswertung der vom

Sensor (28) bereitgestellten Information über die ermittelte Kraftstoffqualität; und

eine Reformiereinheit (12, 22, 24) , die eine Regene- rierung zu einem Zeitpunkt beendet, der von der von der Steuerung (12) ermittelten Zeitdauer und/oder von der Steuerung (12) ermittelten Frequenz abhängig ist.

8. Reformiersystem (10) gemäß Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Reformiereinheit (12, 22, 24) , die eine Regenerierung zu einem Zeitpunkt beginnt, der von dem von der Steuerung (12) ermittelten Beginnzeitpunkt abhängig ist.

9. Verfahren zur zeitlichen Steuerung (12) eines Refor- mierungsvorgangs eines Reformers (14) zur Reformierung von Kraftstoff, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Erfassung einer Information über Kraftstoffqualität und Kraftstoffmenge eines einem Reformers (14) zugeführten Kraftstoffs und/oder eines von dem Reformer (14) bereitgestellten Reformats;

- Berechnung eines Beginnzeitpunkt und/oder einer Zeitdauer und/oder einer Frequenz;

Durchführung einer Regenerierung des Reformers (12) beginnend mit dem berechneten Beginnzeit punkt und/oder entsprechend der berechneten Zeitdauer und/oder mit der berechneten Frequenz .

Description:

Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung eines Reformers

Die Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung zur zeitlichen Steuerung eines Reformierungsvorgangs eines Reformers zur Reformierung von Kraftstoff.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Reformiersystem.

Außerdem betrifft die Erfindung ein weiteres Reformiersystem.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur zeitlichen Steuerung eines Reformierungsvorgangs eines Reformers zur Reformierung von Kraftstoff .

Reformer werden dazu benutzt, mittels eines chemischen Um- wandlungsyerfahrens Wasserstoff für Kraftstoffzellen aus Kraftstoff wie Dieselkraftstoff zu erzeugen. Aufgrund einer Unvollständigkeit der chemischen Umsetzung sammelt sich während des Wirkbetriebs des Reformers Koks auf einer Katalysatoroberfläche des Reformers an. Durch diesen auch als Verkokung oder Vergiftung bezeichneten Vorgang, wird die aktive Oberfläche des Reformierkatalysators verringert . Die Ablagerung muss deshalb von Zeit zu Zeit durch eine sogenannte Entkokung wieder rückgängig gemacht werden. Zur Verringerung der auf dem Reformierkatalysator abgelagerten Kohlenstoffmenge schlägt die DE 101 52 083 Al vor, die Reformiereinheit so zu betreiben, dass sie in im Wesentlichen regelmäßigen Zeitabständen für eine Zeitdauer von mehreren Sekunden in einen Kohlenstoffentfernungsbetrieb wechselt, der auch als Regenerierbetrieb bezeichnet wird. Dazu wird die zugeführte Luftmenge vorübergehend erhöht, wodurch der Koks mit Sauerstoff verbrannt wird. Um zu vermeiden, dass

der Regenerierbetrieb durchgeführt wird, wenn die akkumulierte Menge des abgelagerten Kohlenstoffs noch gering ist, und dann durch unnötiges Ausführen des Regenerierbetriebs Rohkraftstoff vergeudet wird, schlägt die Druckschrift fol- gendes Verfahren vor. Mit einem Durchflussmesser wird die in die Reformiereinheit eingespeiste Menge des Rohkraftstoffs gemessen. Ausgehend von der so gemessenen Rohkraftstoffmenge berechnet eine Steuerungsroutine die wahrscheinlich abgelagerte Menge der kohlenstoffhaltigen Reststoffe. Die Steuerungsroutine vergleicht diese Menge mit einem

Schwellenwert und veranlasst dann und nur dann eine Kohlenstoffentfernung, wenn der Schwellenwert überschritten wurde. Trotz dieser Maßnahmen kommt es bei dem konventionellen Re- formiersystem vor, dass eine Regenerierung auch dann durchgeführt wird, wenn der Verkokungsgrad der Katalysatoroberfläche des Reformers noch sehr gering ist, so dass eine Regenerierung zu früh erfolgt . Damit wird Kraftstoff verschwendet .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerungs- vorrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht, in einem Reformiersystem einen höheren Gesamtwirkungsgrad zu erreichen. Das heißt, dass mit dem Reformiersystem, bezogen auf dieselbe Menge Rohkraftstoff, mehr Reformat erzeugt werden soll.

Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Reformiersystem mit diesem Vorteil bereitzustellen.

Außerdem ist es eine Aufgabe der Erfindung, für ein Reformiersystem ein Steuerungsverfahren mit diesem Vorteil bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst .

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung baut auf einer gattungsgemäßen Steuerungsvorrichtung dadurch auf, dass die Vorrichtung ein Mittel zum Empfang von Daten über eine Kraftstoffqualität umfasst.

Weiterhin umfasst die Steuerungsvorrichtung ein Mittel zum Empfang von Daten über einen Nutzungsumfang des Reformers in einem Wirkbetrieb und ein Mittel zum Auswerten dieser Daten und zum Ermitteln eines Beginnzeitpunkts einer Rege- nerierung des Reformers und/oder einer Zeitdauer der Regenerierung des Reformers und/oder einer Frequenz der Regenerierung des Reformers. Außerdem umfasst die Steuerungsvorrichtung ein Mittel zum Erzeugen und übermitteln eines Steuersignals mit einer Information über den ermittelten Beginnzeitpunkt und/oder der ermittelten Zeitdauer und/oder der Frequenz an eine Steuerung des Reformers .

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Steuerungsvorrichtung ist das Mittel zum Empfang von Daten über eine Kraftstoffqualität dazu ausgebildet, Daten über eine

Konzentration von polyzyklischen Aromaten in dem Kraftstoff zu empfangen und es ist ein Mittel zum Auswerten dazu ausgebildet, die empfangenen Daten über die Konzentration an polyzyklischen Aromaten auszuwerten. Durch die Erfassung der Konzentration an polyzyklischen Aromaten in dem Kraftstoff wird ein Parameter berücksichtigt, der für die Ablagerungsgeschwindigkeit von kohlenstoffhaltigen Reststoffen auf der Katalysatoroberfläche besonders repräsentativ ist.

In einer auch bevorzugten Ausführungsform der Steuerungsvorrichtung ist das Mittel zum Empfang von Daten über eine Kraftstoffqualität dazu ausgebildet ist, Daten über ein Mi- schungsverhältnis eines Kraftstoffgemischs zu empfangen und dass das Mittel zum Auswerten dazu ausgebildet ist, die empfangenen Daten über das Mischungsverhältnis auszuwerten. Mit Kenntnis des Mischungsverhältnisses des Kraftstoffgemischs kann anhand eines für jeden Kraftstoffanteil vorbe- kannten Anteils an polyzyklischen Aromaten mittelbar der für die Ablagerungsgeschwindigkeit verantwortliche mittlere Anteil von polyzyklischen Aromaten im Kraftstoff bestimmt werden.

Außerdem ist eine Ausführungsform der Steuerungsvorrichtung vorteilhaft, bei der das Mittel zum Auswerten dazu ausgebildet ist, in der Auswertung für jede von zwei oder mehr Mischungskomponenten eines Kraftstoffgemischs jeweils eine eigene Konzentration an polyzyklischen Aromaten zu berück- sichtigen. Hierdurch ist eine noch präzisere Abschätzung des eingetretenen Ablagerungsgrads möglich.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der Steuerungsvorrichtung ist das Mittel zum Auswerten dazu ausge- bildet, bei der Auswertung einen oder mehrere weitere Parameter zu berücksichtigen, die eine Verkokungsgeschwindigkeit beeinflussen, insbesondere einen Luftdruck, eine Temperatur des zugeführten und/oder erzeugten Kraftstoffs, eine Betriebstemperatur des Reformers, eine Luftfeuchtigkeit des zugeführten und/oder erzeugten Kraftstoffs, einen Kohlendioxidgehalt des zugeführten und/oder erzeugten Kraftstoffs, einen Stickoxidgehalt des erzeugten Kraftstoffs und/oder einen Kohlenmonoxidgehalt des erzeugten Kraft-

Stoffs (Reformats) und/oder eine Druckdifferenz am Reformer und/oder ein Betriebswirkungsgrad des Reformers . Hierdurch kann berücksichtigt werden, dass die Ablagerungsgeschwindigkeit von weiteren Einflussparametern abhängt.

Die Erfindung baut auf einem gattungsgemäßen Reformiersystem dadurch auf, dass das Reformiersystem einen Sensor zur Ermittlung einer Kraftstoffqualität und zur Bereitstellung einer Information über die ermittelte Kraftstoffqualität umfasst. Weiterhin umfasst das Reformiersystem eine erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung zum Empfang und zur Auswertung der vom Sensor bereitgestellten Information über die ermittelte Kraftstoffqualität . Außerdem ist das Reformiersystem dazu ausgebildet, eine Regenerierung zu einem Zeitpunkt zu beginnen, der von dem von der Steuerung ermittelten Beginnzeitpunkt und/oder von der von der Steuerung ermittelten Frequenz abhängig ist.

Die Erfindung baut auf einem gattungsgemäßen Reformiersys- tem dadurch auf, dass das Reformiersystem einen Sensor zur Ermittlung einer Kraftstoffqualität und zur Bereitstellung einer Information über die ermittelte Kraftstoffqualität umfasst. Weiterhin umfasst das Reformiersystem eine erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung zum Empfang und zur Aus- Wertung der vom Sensor bereitgestellten Information über die ermittelte Kraftstoffqualität . Außerdem beendet das Reformiersystem eine Regenerierung zu einem Zeitpunkt, der von der von der Steuerung ermittelten Zeitdauer und/oder von der Steuerung ermittelten Frequenz abhängig ist .

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reformiersystems beginnt eine Regenerierung zu einem Zeit-

punkt, der von dem von der Steuerung ermittelten Beginnzeitpunkt abhängig ist.

Die Erfindung baut auf einem gattungsgemäßen Reformierver- fahren dadurch auf, dass das Verfahren zur zeitlichen Steuerung eines Reformierungsvorgangs eines Reformers zur Reformierung von Kraftstoff einen Erfassungsschritt, einen Berechnungsschritt und einen Regenerierungsschritt umfasst. Im Erfassungsschritt wird eine Information über Kraftstoff- gualität und Kraftstoffmenge eines einer Reformiereinheit zugeführten Kraftstoffs und/oder eines von der Reformiereinheit bereitgestellten Kraftstoffs erfasst. Im Berechnungsschritt wird ein Beginnzeitpunkt und/oder eine Zeitdauer und/oder eine Frequenz berechnet. Im Regenerierungs- schritt wird eine Regenerierung des Reformers beginnend mit dem berechneten Beginnzeitpunkt und/oder entsprechend der berechneten Zeitdauer und/oder mit der berechneten Frequenz durchgeführt .

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden

Zeichnungen anhand besonders bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.

Es zeigt :

Fig. 1 einen relativen Grad an Rußbildung auf einem Reformierkatalysator bei der partiellen Oxidation von unterschiedlichen Mitteldestillaten;

Fig. 2 einen relativen Grad an Rußbildung bei Verwendung von Kohlenwasserstoffgemischen bei der Dieselre- formierung,-

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungs- form des erfindungsgemäßen Reformiersystems mit einer erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung.

Im Folgenden werden Merkmale der in den Figuren dargestellten Anordnungen beschrieben, welche in einer gemeinsamen Ausführungsform verwirklicht sein können.

Der Zeitpunkt, zu dem eine Regeneration erforderlich ist, hängt von dem Vergiftungsgrad, d.h. von der Menge des auf dem Katalysator abgelagerten Koks ab. Der Vergiftungsgrad hängt damit einerseits von der Menge des dem Reformer 12 zur Reformierung zugeführten Kraftstoffs ab. Andererseits hängt der Vergiftungsgrad auch von der Art des eingesetzten Kraftstoffgemischs ab. Fig. 1 zeigt einen Rußbildungsgrad auf einem Reformierkatalysator bei der partiellen Oxidation von unterschiedlichen Mitteldestillaten. Die Bandbreite der diesbezüglich untersuchten Mitteldestillate reichte von synthetischem GTL-Dieselkraftstoff mit einem PAK-Gehalt von 0,06 % m/m bis hin zum Heizöl mit einem PAK-Gehalt von 11,2 % m/m. GTL-Dieselkraftstoff ist ein Kraftstoff, der mittels eines chemischen UmwandlungsVerfahrens aus Gas, insbesondere Erdgas, gewonnen wird (GTL = Gas to Liquids) . Es wurde auch Biodiesel mit einem PAK-Gehalt von 0 % betrachtet. Demzufolge führten arctic-Diesel (0,63% (m/m)) oder aber

Biodiesel (0 %) zu sehr geringer Rußablagerung auf dem Katalysator. Bei der partiellen Oxidation von unterschiedlichen Mitteldestillaten an edelmetallhaltigen Reformierkatalysatoren wurde erstmalig gefunden, dass die Rußmasse line- ar mit dem Gehalt an polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) zunahm.

Fig. 2 zeigt einen relativen Grad an Rußbildung auf einem

Reformierkatalysator bei der partiellen Oxidation von folgenden binären Mitteldestillatgemischen beziehungsweise von folgendem Modellkraftstoffgemisch: DKl: fossiler Dieselkraftstoff nach DIN EN 590 (gemäßigte Klimazone), RME: Rapsölmethylester (Biodiesel nach EN 14214) , arctic-DK: fossiler Dieselkraftstoff nach DIN EN 590 (arktische Klimazone) und HMN: Hexamethylnonan . Untersuchungen zur Verkokung von edelmetallbasierten Reformierkatalysatoren bei der partiellen Oxidation von Kraftstoffgemischen ergaben, dass die Rußmasse sich bei Einsatz von Gemischen durch das Mischungsverhältnis sowie die Rußbildung der reinen Mischungskomponenten beschreiben lässt. Wie die Figur beispielhaft zeigt, wurde dies für Gemische von arctic-Diesel beziehungsweise Bio diesel wie auch für einen Diesel für gemäßigte Klimazonen festgestellt. Die lineare Korrelation wurde auch für Modellkraftstoffgemische gefunden, wie exemplarisch am System Cetan und Hexamethylnonan (HMN) dargestellt.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reformiersystems 10 mit einer erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung 12. Das Reformiersystem 10 umfasst einen Reformer 14, dem als Edukte ü- ber eine erste Leitung 16 ein kohlenwasserstoffhaltiger Rohkraftstoff zugeführt wird und über eine zweite Leitung

16 ein Oxidationsmittel wie Luft oder Sauerstoff. Im Wirkbetrieb des Reformers 14 erfolgt eine unvollständige Verbrennung, die als "Reformierung" bezeichnet wird. Ein Produkt der Reformierung ist ein Fluid, das "Reformat" ge- nannt wird. In einer Ausführungsform des Reformiersystems

10 ist das Reformat im Wesentlichen reiner Wasserstoff, der zum Antrieb eines BrennstoffZellensystems geeignet ist. Das Reformat wird aus dem Reformer 14 über eine dritte Leitung

20 zu dem Verwendungsort des Reformats, beispielsweise einem Brennstoffzellensystem, weitergeleitet.

Beim Betrieb des Reformers 14 im Reformierbetrieb lagern sich mit der Zeit immer mehr kohlenstoffhaltige Reststoffe (Ruß, Koks) auf der Katalysatoroberfläche des Katalysators des Reformers 14 ab, was als Verkokung oder Vergiftung des Reformierkatalysators bezeichnet wird. Damit werden die wirksame Katalysatoroberfläche und die Leistungsfähigkeit des Katalysators verringert. Deshalb ist es nach Erreichen einer bestimmten Menge angesammelten Koks auf der Katalysatoroberfläche notwendig, den Koks zumindest teilweise wieder von der Katalysatoroberfläche zu entfernen. Dies erfolgt durch Erhöhung des Oxidationsmittelanteils im Ver- hältnis zu dem Kraftstoff in einer zweiten eigens dafür vorgesehenen Betriebsart des Reformers 14, die als Reformierbetrieb bezeichnet wird. Aufgrund der Zuführung des mageren Kraftstoff-Oxidationsmittel-Gemischs erfolgt die Verbrennung bei einer höheren Temperatur, so dass damit auch die auf der Katalysatoroberfläche abgelagerten kohlenstoffhaltigen Reststoffe verbrannt werden und die daraus entstehenden Verbrennungsprodukte durch Konvektion des heißen Fluids im Reformer 14 aus dem Reformer 14 herausbefördert werden.

Die Umschaltung auf Reformerbetrieb wird durch eine Steuerungsvorrichtung 12 veranlasst, indem diese mittels eines ersten Drosselventils 22 in der ersten Leitung 16 die pro Zeiteinheit dem Reformer 14 zugeführte Kraftstoffmenge, das heißt den Kraftstofffluss, verringert und/oder, indem die

Steuerungsvorrichtung 12 mittels eines zweiten Drosselventils 24 in der zweiten Leitung 18 die dem Reformer 14 pro Zeiteinheit zugeführte Oxidationsmittelmenge, das heißt den

Oxidationsmittelfluss, erhöht.

Die erfindungsgemäße SteuerungsVorrichtung 12 berechnet einen Ablagerungsgrad der auf der Katalysatoroberfläche des Reformers 14 abgelagerten kohlenstoffhaltigen Reststoffe anhand von Messdaten, die während der Zeiträume, in denen seit dem letzten Reformiervorgang ein Reformierbetrieb durchgeführt wurde, von der Steuerungsvorrichtung 12 er- fasst wurden. Dazu ist auf der ersten Leitung mindestens eine DurchflussmengenmessVorrichtung 26 zur Erfassung der dem Reformer 14 während des Reformierbetriebs zugeführten Kraftstoffmenge und eine Kraftstoffqualitätsmessvorrichtung 28 zur Erfassung der Art und/oder der Qualität und/oder des Mischungsverhältnisses des dem Reformer 14 während des Re- formierbetriebs zugeführten Kraftstoffs angeordnet. Während des Reformierbetriebs empfängt die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung 12 Daten von der Durchflussmengenmessvor- richtung 26 über ein Mittel 32 zum Empfang von Daten über einen Nutzungsumfang des Reformers 14 und von der Kraft- stoffqualitätsmessvorrichtung 28 über ein Mittel 34 zum

Empfang von Daten über eine Kraftstoffqualität . Diese Daten können mit weiteren Parametern gewichtet werden. Beispielsweise kann die Steuerungsvorrichtung 12 berücksichtigen, dass niedrigere Betriebstemperaturen auftreten können, wenn das Reformiersystem 10 gestartet wird, und dass dann die Ablagerungsgeschwindigkeit von kohlenstoffhaltigen Rest- stoffen in der Regel schneller geschieht. Um solche weiteren Einflussparameter zu berücksichtigen, kann die Steuerungsvorrichtung 12 über weitere Messvorrichtungen 30 wei- tere Einflussparameter erfassen. Abgesehen von der Berücksichtigung weiterer Einflussparameter, integriert die Steuerungsvorrichtung 12 über die seit der letzten Regenerierung erfolgten Reformierzeiten ein Produkt aus dem Kraft-

stoffmengenfluss, beispielsweise in Kubikmillimeter Kraftstoff pro Sekunde, mit einem kraftstoffartabhängigen Rußbildungsfaktor, wie dem PAK-Wert. Der von der Steuerungsvorrichtung 12 so berechnete Integrationswert ist ein Maß für einen geschätzten Ablagerungsgrad für die auf der Katalysatoroberfläche des Reformers 14 abgelagerten kohlenstoffhaltigen Reststoffe. Die Steuerungsvorrichtung 12 vergleicht das Integrationsergebnis fortlaufend mit einem vorgegebenen oder einstellbaren Schwellenwert. Für die Auswer- tungen und den Vergleich umfasst die Steuerungsvorrichtung 12 ein Mittel 36 zum Auswerten der erfassten Daten. Bei ü- berschreiten des Schwellenwerts leitet die Steuerungsvorrichtung 12 einen Reformierbetrieb in der beschriebenen Weise ein. Es sind auch Reformiersysteme bekannt, die - beispielsweise durch kurzzeitiges Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr - periodisch getaktet im wieder in den Regenerierbetrieb wechseln. Solche Reformiersysteme können erfindungsgemäß dadurch weitergebildet werden, dass die Steuerungsvorrichtung 20 das Taktverhältnis (Dauer eines Regene- riervorgangs im Verhältnis zu der Reformierzeit zwischen zwei zeitlich benachbarten Regeneriervorgängen) oder die Frequenz dieser Taktung in Abhängigkeit von der Kraftstoff- art, insbesondere des PAK-Wertes des verwendeten Kraftstoffs, ändert. So kann die Summe der Regenerierzeiten im Verhältnis zu der Summe der Reformierzeiten fortlaufend an die tatsächlich verwendete Kraftstoffart angepasst werden.

Durch die beschrieben Maßnahmen wird der Tatsache Rechnung getragen, dass die Leistung eines bordeigenen SOFC-Systems (SOFC = Solid Oxide Fuel Cell) aufgrund wechselnder Qualitäten der Kraftstoffe, die dem SOFC-System zugeführt werden, variieren kann. Ein Beispiel für Kraftstoffe mit unterschiedlicher Qualität sind Dieselkraftstoffe, welche in

unterschiedlichem Maße zur Rußbildung auf dem Katalysator des Reformers beitragen können. Mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen und dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Einfluss von schwankenden Kraftstoffqualitäten auf die Ruß- bildung auf einem partiellen Oxidationskatalysator quantifiziert und in einer Regelung eines SOFC-Systems zu berücksichtigt, damit eine rechtzeitige und doch nicht unnötig frühzeitige Katalysatorregeneration eingeleitet werden kann.

Mit einer sensorischen Erfassung des PAK-Gehaltes des dem SOFC-System zugeführten Kraftstoffes kann also die Rußbildung des aktuellen Kraftstoffes berechnet werden. Es wurden Gemische mit einem schwefelfreien und spezifizierten Die- selkraftstoff (DKl) untersucht > wie im Folgenden beschrieben wird. Demnach kann bei Einsatz von Kraftstoffgemischen die Rußbildung anhand der Kenntnis des Mischungsverhältnisses der Mischungskomponenten und deren PAK-Gehalten abgeschätzt werden. Zu diesem Zwecke können Sensoren eingesetzt werden, welche den PAK-Gehalt und Mischungsverhältnisse erfassen. Der Sensor kann im Fahrzeugtank beziehungsweise in den Zuleitungen zum SOFC-System beziehungsweise im SOFC- System selbst platziert werden. Beispielsweise ist in der Fahrzeugtechnik ein Sensor bekannt, welcher den Anteil von Biokraftstoff in fossilem Kraftstoff ermittelt, um den Motor auf das Kraftstoffgemisch optimal abzustimmen. Da die Anteile der Zumischungen teilweise gesetzlich geregelt sind, kann bei Kenntnis des Grenzwertes auf einen Sensor zur Ermittlung des Mischungsverhältnisses unter Umständen verzichtet werden. Beispielhaft ist hierfür die Beimischung von Biodiesel zu fossilem Dieselkraftstoff, welche aktuell in der EU auf 5% begrenzt ist. Für die Mischungskomponenten basierend auf Bio kraftstoffen beziehungsweise syntheti-

sehen Kraftstoffen wie beispielsweise Biodiesel beziehungsweise GTL ist die Rußbildung quasi null, da sie keine PAK enthalten. Bei fossilen Dieselkraftstoffen kann der PAK- Gehalt abgeschätzt werden. Im einfachsten Fall kann dabei auf die maximal zulässige PAK-Konzentration, welche in den vorhandenen Kraftstoffnormen definiert ist, zurückgegriffen werden, beispielsweise 11% in der DIN EN590. Bei Kenntnis der marktüblichen PAK-Konzentrationen kann von realistischeren Abschätzungen ausgegangen werden. So enthielten beispielsweise die in Deutschland raffinierten Mitteldestillate [DGMK-Forschungsbericht 583-2] PAK-Konzentrationen von bis zu 2 bis 5 % m/m, während der gesetzlich spezifizierte Grenzwert (DIN EN 590) von 11 % m/m deutlich höher liegt. Analoge Betrachtungen können auf beliebige Zielmärk- te für die SOFC-Systeme ausgedehnt werden. Liegen der Regelung des SOFC-Systems keine sensorischen Informationen hinsichtlich des Mischungsverhältnisses vor, so kann die Rußbildung vereinfacht durch Abschätzung des worst-case- Szenarios erfasst werden, also hier: 100% fossiler Diesel- kraftstoff mit dem maximal im Einsatzgebiet des SOFC-

Systems erlaubten PAK-Gehalt. Diese Abschätzung führt dann zwangsläufig dazu, dass der Reformer öfter als notwendig regeneriert werden wird, um einen betriebssicheren Rußab- brand zu gewährleisten. Die Rußbildung eines Dieselkraft- Stoffes in katalytischen Reformern kann anhand von obigen Ausführungen in sehr guter Näherung anhand der PAK- Konzentration des Kraftstoffes beziehungsweise seiner Komponenten quantifiziert werden. Soweit verfügbar kann ein PAK-Sensor verwendet werden.

Optional lässt sich die Rußbildung von Kraftstoffgemischen anhand des Mischungsverhältnisses und der Komponenten-PAK- Gehalte ermitteln. Diese Kenngrößen können in einem Rege-

lungskonzept zur Einleitung der Reformerregeneration berücksichtigt werden. Liegen die sensorischen Informationen nicht vor, können realitätsnahe Abschätzungen vorgenommen werden .

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.

Bezugszeichenliste :

10 Reformiersystem

12 Steuerungsvorrichtung 14 Reformer

16 erste Leitung für kohlenstoffhaltigen Rohkraftstoff

18 zweite Leitung für Oxidationsmittel

20 dritte Leitung für Reformat

22 erstes Drosselventil in erster Leitung 24 zweites Drosselventil in zweiter Leitung

26 Durchflussmengenmessvorrichtung

28 Kraftstoffqualitätsmessvorrichtung

30 weitere Messvorrichtungen

32 Mittel zum Empfang von Daten über einen Nutzungsumfang des Reformers

34 Mittel zum Empfang von Daten über eine Kraftstoffquälitat

36 Mittel zum Auswerten empfangener Daten