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DE10149658B4 - Vorrichtung und Verfahren zur katalytischen Brenngasaufbereitung eines wasserstoffreichen Reformergases für eine Brennstoffzelle - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur katalytischen Brenngasaufbereitung eines wasserstoffreichen Reformergases für eine Brennstoffzelle Download PDF

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DE10149658B4
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Martin Gallinger
Jens Arik Almkermann
Dr.rer.nat. Mayer Jörg
Dr. Kah Michael
Dr. Kahlich Michael
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Audi AG
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Abstract

Vorrichtung zur katalytischen Brenngasaufbereitung eines wasserstoffreichen Reformergases für eine Brennstoffzelle, bestehend aus in Strömungsrichtung des Reformergases aufeinander folgend angeordneten Baustufen mit a) einer ersten Baustufe mit einem Niedertemperatur-Konverter (18), welche zur Durchführung einer Wassergas-Shift-Reaktion mit einem Katalysator beschichtet ist, und b) zumindest einer weiteren Baustufe mit mindestens einer kombinierten Gasreinigungsstufe (20), welche zur Durchführung der Wassergas-Shift-Reaktion und selektiven CO-Oxidation mit einem Katalysator beschichtet ist und eine steuerbare Luftzuführung (24) aufweist, wobei die Vorrichtung (10) bei einem Kaltstart mit konstanter Last anzufahren ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur katalytischen Brenngasaufbereitung eines wasserstoffreichen Reformergases für eine Brennstoffzelle mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen sowie ein dazugehöriges Verfahren zur katalytischen Brenngasaufbereitung mit den in Anspruch 15 genannten Merkmalen.
  • Brennstoffzellen sind elektrochemische Zellen, mit denen die chemische Energie eines geeigneten Brennstoffes mit Sauerstoff aus der Luft kontinuierlich in elektrische Energie gewandelt werden kann. Als Brennstoffe kommen hauptsächlich Wasserstoff, Methanol und Methan in Betracht. Gewöhnliche Kraftstoffe sind nicht direkt einsetzbar und müssen durch eine chemische Reformierungsreaktion in Wasserstoff umgewandelt werden. Letzterer Energieträger zeichnet sich jedoch durch seine gute Verfügbarkeit, geringeres Sicherheitsrisiko und geringen Logistikaufwand zur Bereitstellung des Treibstoffes aus.
  • Für den mobilen Einsatz von Brennstoffzellen eignen sich insbesondere so genannte Niedertemperatur-Brennstoffzellen. Diese Zellen können typischerweise mit 80 bis 100°C betrieben werden – unter Umständen besteht auch die Möglichkeit, diese Zellen bei Raumtemperatur zu betreiben (zum Beispiel eine Proton Exchange Membrane Full Cell (PEM-FC)). Als Katalysatoren für den elektrochemischen Prozess eignen sich Edelmetalle. Aufgrund ihrer Affinität zu Kohlenmonoxid muss dieses weitestgehend aus dem bereitgestellten Brenngas entfernt werden. Die Toleranzgrenze für Kohlenmonoxid an den derzeit verwendeten Anodenkatalysatoren liegt bei einer Betriebstemperatur der Brennstoffzelle von 80 bis 100°C bei etwa 10 CO-Teilchen pro 1 Million Katalysatorteilchen. Bei Bereitstellung eines Brenngases durch Reformingprozesse ist daher eine Gasreinigung beispielsweise mit selektiver CO-Oxidation notwendig.
  • Beim Benzin- oder Methanolreforming zur Brenngasaufbereitung erfolgt zunächst in einer ersten Stufe eine katalytische Reformierung mit Wasserdampf bei hohen Temperaturen. Das entstehende Wasserstoff-, Kohlendioxid- und Kohlenmonoxidgemisch wird in nachfolgenden katalytischen Stufen mit Wasser in Wasserstoff und Kohlendioxid umgesetzt. Ein verbleibender Rest von Kohlenmonoxid muss beispielsweise durch selektive Oxidation in der Gasreinigungsstufe entfernt werden. Eine hinreichende Gasreinigung ist bislang nur durch in Reihe geschaltete Stufen für die Wassergas-Shift-Reaktion und selektive CO-Entfernung erreichbar. Dies führt zum Einen zu einem erheblichen Bauraumbedarf und hohem Eigengewicht der Anlage und zum Anderen sind der Edelmetallbedarf und damit die Materialkosten für die katalytischen Komponenten einer solchen Anlage hoch.
  • Ein Brennstoffzellensystem mit einer Brennstoffzelle, um einen wasserstoffreichen Strom mit Sauerstoff elektrochemisch zu reagieren und Elektrizität zu erzeugen, ist aus der Druckschrift DE 100 54 139 A1 bekannt. Dabei weist der wasserstoffreiche Strom eine erste Konzentration an Kohlenmonoxid auf, die von der Brennstoffzelle tolerierbar ist. Außerdem ist ein erster Reaktor, der oberstromig der Brennstoffzelle angeordnet und zur Erzeugung eines wasserstoffreichen Brennstoffstroms mit einer zweiten Konzentration an Kohlenmonoxid, die grösser als die erste Konzentration ist, ausgebildet. Ein Wasser-Gas-Shiftreaktor ist zwischen dem katalytischen Reaktor und der Brennstoffzelle angeordnet und dazu ausgebildet, die zweite Konzentration auf eine dritte Konzentration an Kohlenmonoxid, die der ersten Konzentration näher liegt, zu verringern. Der Wasser-Gas-Shiftreaktor umfasst ein Einlassende und ein Auslassende, wobei ein erstes Katalysatorbett benachbart zu dem Einlassende und ein zweites Katalysatorbett benachbart zu dem Auslassende angeordnet ist. Außerdem ist das zweite Katalysatorbett unterstromig des ersten Katalysatorbettes angeordnet und derart ausgebildet, um den Strom mit einer CO-Konzentration von weniger als etwa 2 Volumen-% aufzunehmen. Eine Sauerstoffeinführvorrichtung ist zum Einführen von Sauerstoff in das zweite Katalysatorbett während eines normalen Systembetriebs vorgesehen, um den Sauerstoff mit dem Kohlenmonoxid in dem zweiten Bett reagieren zu lassen und das Kohlenmonoxid in dem zweiten Bett zu verbrauchen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur katalytischen Brenngasaufbereitung zu schaffen, die mit geringerem Gewicht und Volumen und niedrigeren Kosten den Einsatz von Brennstoffzellen in mobilen Systemen verbessert. Weiterhin soll ein Verfahren geschaffen werden, mit dem der Betrieb einer solchen Vorrichtung unter Kaltstartbedingungen oder unter Volllast optimiert wird.
  • Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung zur katalytischen Brenngasaufbereitung mit den in dem Anspruch 1 genannten Merkmalen sowie das Verfahren mit den in dem Anspruch 15 genannten Merkmalen gelöst. Die Vorrichtung besteht aus in Strömungsrichtung des Reformergases aufeinander folgend angeordneten Baustufen mit
    • a) einer ersten Baustufe mit einem Niedertemperatur-Konverter, welche zur Durchführung einer Wassergas-Shift-Reaktion mit einem Katalysator beschichtet ist, und
    • b) zumindest einer weiteren Baustufe mit mindestens einer kombinierten Gasreinigungsstufe, welche zur Durchführung der Wassergas-Shift-Reaktion und selektiven CO-Oxidation mit einem Katalysator beschichtet ist und eine steuerbare Luftzuführung aufweist.
  • Durch Verwendung geeigneter Edelmetallkatalysatoren, die sowohl die Wassergas-Shift-Reaktion als auch die selektive CO-Oxidation katalysieren, wird durch eine Zusammenfassung der möglichen Funktionalitäten der Katalysatoren in einer gemeinsamen kombinierten Gasreinigungsstufe eine Reduzierung von Bauraum, Gewicht und Katalysatormasse ermöglicht. Im Normalbetrieb der Brenngasaufbereitung kann durch die aufgezeigte Anordnung sowohl ein hinreichend hoher Wasserstoffgehalt erzielt werden als auch die CO-Konzentration ausreichend abgesenkt werden. Unter besonderen Betriebsbedingungen, wie beispielsweise einem Kaltstart oder Volllast, lässt sich durch gezielte Luftzuführung der erhöhte CO-Anteil im Brenngas selektiv aufoxidieren. Beim Kaltstart wird die Vorrichtung vorzugsweise mit konstanter Last angefahren, um eine optimale Verweilzeit des Reformergases am Katalysator zu gewährleisten. Falls erforderlich, wird Luft in die kombinierte Gasreinigungsstufe eingeblasen, um durch die freiwerdende Wärme der CO-Oxidation schneller die notwendige Betriebstemperatur zu erreichen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist dem Niedertemperatur-Konverter ein Wärmeaustauscher vorgeschaltet, der das Reformergas auf die Betriebstemperatur des Niedertemperatur-Konverters abkühlt. Der Wärmeaustauscher ist nicht oder kann optional im Bereich der Reformer-Gasführung mit einer geringen Katalysatorbeladung beschichtet sein. In letzterem Fall wird die Möglichkeit geschaffen, bei gleichzeitiger Kühlung in geringerem Umfang eine Wasserstoffgenerierung über die (exotherme) Wassergas-Shift-Reaktion zu bewirken. Bevorzugt ist ferner, dass der Wärmetauscher und der Niedertemperatur-Konverter einen gemeinsamen Kühlkreislauf besitzen, wobei eine Förderrichtung des Kühlmediums im Wärmetauscher als auch im Niedertemperatur-Konverter, bevorzugt im Gegenstrom zur Führungsrichtung des Reformergases, verläuft.
  • Eine weitere Einsparung von Gewicht und Bauraum wird vorzugsweise dadurch erzielt, dass der Wärmeaustauscher und der Niedertemperatur-Konverter zu einer baulichen Einheit zusammengefasst sind. Denkbar ist auch, den Niedertemperatur-Konverter und die mindestens eine kombinierte Gasreinigungsstufe zu koppeln. Vorzugsweise können alle drei Komponenten – also der Wärmeaustauscher, der Niedertemperatur-Reformer und die kombinierte Gasreinigungsstufe – zu einer kompakten und geringen Bauraum benötigenden, baulichen Einheit zusammengefasst werden.
  • Ferner ist bevorzugt, dass dem Wärmeaustauscher ein Konverter vorgeschaltet ist. Dieser kann entweder mit Hinsicht auf eine adiabatische Reaktionsführung oder eine isotherme Reaktionsführung ausgelegt sein. Im letzteren Fall sind Hochtemperatur-Konverter bevorzugt, deren Betriebstemperaturen im Bereich von 350 bis 500°C liegen.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der kombinierten Gasreinigungsstufe eine zusätzliche, wahlweise ansteuerbare Gasreinigungsstufe zur selektiven CO-Oxidation nachgeordnet ist. Die Gasreinigungsstufe ist vorzugsweise zur isothermen Reaktionsführung ausgelegt und weist eine Kühlung auf, deren Kühlmedium im Gleichstrom zur Führungsrichtung des Reformergases gefördert wird. Diese zusätzliche Gasreinigungsstufe wird immer dann angesteuert, wenn das Reformergas trotz selektiver CO-Oxidation in den vorgeschalteten Baustufen noch einen zu hohen Kohlenmonoxid-Anteil aufweist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die kombinierte Gasreinigungsstufe mit einer Katalysatormasse, die unterhalb der theoretisch für eine maximale katalytische Aktivität bei Volllast notwendigen Katalysatormasse liegt (Auslegungsgrenze), beschichtet. Bei Lastanforderungen, die oberhalb der Auslegungsgrenze liegen, wird darin zur Senkung des CO-Niveaus Luft über die Luftzufuhr der kombinierten Gasreinigungsstufe eingeblasen. Damit lässt sich die benötigte Edelmetallmasse für die Katalysatoren reduzieren.
  • Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnung, die in schematischer Weise eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt, näher erläutert.
  • Die Figur zeigt schematisch eine Vorrichtung 10 zur katalytischen Brenngasaufbereitung eines wasserstoffreichen Reformergases für eine nachgeschaltete Brennstoffzelle. Zur Brennstoffaufbereitung findet in diesem Falle zunächst eine katalytische Reformierung eines fossilen Brennstoffes oder Methanols in einem hier nicht dargestellten, vorgeschalteten Reformer statt. Das austretende Reformergas besteht im Wesentlichen aus Wasserstoff, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid und muss in den nachfolgenden katalytischen Stufen mit Wasser weitestgehend zu Wasserstoff und Kohlendioxid umgesetzt werden. Um eine Inhibierung der Edelmetallkomponenten der Brennstoffzelle zu verhindern, muss insbesondere der Kohlenmonoxid-Anteil stark abgesenkt werden.
  • Hierzu tritt das den Reformer verlassende Reformergas zunächst in einen Hochtemperatur-Konverter 12 ein, der die Gleichgewichtsreaktion H2O + CO ↔ CO2 + H2 in Richtung der Produkte CO2 und H2 verschiebt (Wassergas-Shift-Reaktion). Der Hochtemperatur-Konverter 12 kann adiabatisch als auch isotherm – insbesondere unter Temperaturen im Bereich von 350 bis 500°C – betrieben werden.
  • Nach Durchlaufen des Hochtemperatur-Konverters 12 tritt das Reformergas in eine kombinierte Baueinheit 14 ein, bestehend aus einem Wärmeaustauscher 16, einem als Niedertemperatur-Konverter 18 ausgestalteten zweiten Konverter und einer oder mehreren (hier zwei) kombinierten Gasreinigungsstufen 20. Der eingangsseitig befindliche Wärmeaustauscher 16 hat zur Aufgabe, das aus dem Hochtemperatur-Konverter 12 austretende Reformergas auf die Betriebstemperatur der nachfolgenden Komponenten abzukühlen, die vorzugsweise bei einer Temperatur von 250 bis 300°C betrieben werden. Um eine effektive Abkühlung des Reformergases zu erreichen, ist der Wärmeaustauscher 16 nicht oder allenfalls nur mit geringen, gegenüber dem nachfolgenden Konverter 18 deutlich niedrigeren Katalysatormengen beschichtet. Bei höheren Katalysatormengen würde die freiwerdende Wärme der in Richtung CO2/H2 exotherm verlaufenden Wassergas-Shift-Reaktion der zu erzielenden Kühlung entgegenwirken. Die Baueinheit 14 weist eine räumlich getrennte Reformergas- und Kühlmedienführung auf, die sich über alle Baustufen der Baueinheit 14 erstreckt. Vorzugsweise wird das Kühlmedium in einem Kühlkreislauf 22 durch den Wärmeaustauscher 16 und den Niedertemperatur-Konverter 18 jeweils nach dem Gegenstromprinzip und durch die kombinierten Gasreinigungsstufen 20 im Gleichstromprinzip geleitet.
  • Der Niedertemperatur-Konverter 18 ist zur Durchführung der Wassergas-Shift-Reaktion katalytisch beschichtet. Auch die nachfolgend angeordneten, kombinierten Gasreinigungsstufen 20 tragen eine derartige Beschichtung. Zusätzlich soll die Beschichtung in letztgenannten Komponenten auch zur selektiven CO-Oxidation bei Luftzufuhr dienen, was durch geeignete Katalysatorwahl ermöglicht wird. Unter normalen Betriebsbedingungen ist ein ausreichend hoher Umsatz von Kohlenmonoxid über die Wassergas-Shift-Reaktion ohne zusätzliche Luftzufuhr möglich. Erst, wenn infolge erhöhter Lastanforderungen oder bei einem Kaltstart der CO-Anteil des Reformergases ansteigt, kann die CO-Oxidation durch Luftzufuhr zugeschaltet werden. Dazu weisen die kombinierten Gasreinigungsstufen 20 eine gemeinsame Luftzuführung 24 auf.
  • Das aufgereinigte Reformergas kann über geeignete Gaswege 26 entweder direkt der Brennstoffzelle zugeführt werden oder – falls erforderlich – einer nachgeschalteten, weiteren Gasreinigungsstufe 28 zur selektiven CO-Oxidation zugeführt werden. Die Gasreinigungsstufe 28 wird vorzugsweise in Kombination mit einem Kühlkreislauf 30 isotherm betrieben und über eine Luftzuführung 32 mit Luft versorgt. Die Kühlung dieser optional zuschaltbaren Gasreinigungsstufe 28 erfolgt nach dem Gleichstromprinzip.
  • Beim Kaltstart kann das System mit konstanter Last angefahren werden, wodurch eine CO-Feinreinigung bei optimaler Verweilzeit des Reformergases über dem selektiven CO-Oxidationskatalysator ermöglicht wird, Eine lastwechselbedingte, an CO-Oxidationskatalysatoren bekannte Rückshift-Problematik durch CO-Akkumulation kann damit umgangen werden. Zudem arbeiten der Hochtemperatur-Konverter 12 und die nachfolgende Baueinheit 14 bei kleiner konstanter Anfahrtslast effektiver.
  • Die Baueinheit 14 ist bezüglich der katalytischen Masse/Kapazität nicht für Spitzenlast ausgelegt, um sowohl Bauvolumen und Gewicht als auch die Edelmetallkosten deutlich zu reduzieren. Die Katalysatormasse liegt unterhalb der theoretisch für eine maximale katalytische Aktivität bei Volllast notwendigen Katalysatormasse (Auslegungsgrenze). Je nach Lastbetrieb kann nach Lastanforderungen, die oberhalb der Auslegungsgrenze liegen, Luft über die Luftzuführung 24 in die kombinierte Gasreinigungsstufe 20 eingeblasen werden. Der zu hohe CO-Gehalt, der bei Lastanforderungen im Spitzenlastbereich durch die nicht mehr am Katalysator für die Wassergas-Shift-Reaktion ausreichende Menge resultiert, wird oxidativ auf das erforderliche, brennstoffzellenkompertible CO-Niveau gesenkt.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Vorrichtung zur katalytischen Brenngasaufbereitung
    12
    Hochtemperatur-Konverter
    14
    Baueinheit
    16
    Wärmeaustauscher
    18
    Niedertemperatur-Konverter
    20
    kombinierte Gasreinigungsstufe
    22
    Kühlkreislauf
    24
    Luftzuführung
    26
    Gaswege
    28
    Gasreinigungsstufe
    30
    Kühlkreislauf
    32
    Luftzuführung

Claims (21)

  1. Vorrichtung zur katalytischen Brenngasaufbereitung eines wasserstoffreichen Reformergases für eine Brennstoffzelle, bestehend aus in Strömungsrichtung des Reformergases aufeinander folgend angeordneten Baustufen mit a) einer ersten Baustufe mit einem Niedertemperatur-Konverter (18), welche zur Durchführung einer Wassergas-Shift-Reaktion mit einem Katalysator beschichtet ist, und b) zumindest einer weiteren Baustufe mit mindestens einer kombinierten Gasreinigungsstufe (20), welche zur Durchführung der Wassergas-Shift-Reaktion und selektiven CO-Oxidation mit einem Katalysator beschichtet ist und eine steuerbare Luftzuführung (24) aufweist, wobei die Vorrichtung (10) bei einem Kaltstart mit konstanter Last anzufahren ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Niedertemperatur-Konverter (18) ein Wärmeaustauscher (16) vorgeschaltet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustauscher (16) keine Katalysatorbeschichtung zur Durchführung der Wassergas-Shift-Reaktion aufweist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustauscher (16) eine geringe Katalysatorbeschichtung zur Durchführung der Wassergas-Shift-Reaktion aufweist, die gegenüber dem nachfolgenden Niedertemperatur-Konverter (18) mit einer niedrigeren Katalysatormenge beschichtet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustauscher (16) und der Niedertemperatur-Konverter (18) einen gemeinsamen Kühlkreislauf (22) aufweisen.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustauscher (16) und der Niedertemperatur-Konverter (18) zu einer baulichen Einheit zusammengefasst sind.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Niedertemperatur-Konverter (18) und die mindestens eine kombinierte Gasreinigungsstufe (20) zu einer baulichen Einheit zusammengefasst sind.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustauscher (16), der Niedertemperatur-Konverter (18) und die mindestens eine kombinierte Gasreinigungsstufe (20) zu einer baulichen Einheit (14) zusammengefasst sind.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wärmeaustauscher (16) ein Hochtemperatur-Konverter (12) vorgeschaltet ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochtemperatur-Konverter (12) zur adiabatischen Reaktionsführung ausgelegt ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochtemperatur-Konverter (12) zur isothermen Reaktionsführung ausgelegt ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochtemperatur-Konverter (12) für Betriebstemperaturen im Bereich von 350 bis 500°C ausgelegt ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der kombinierten Gasreinigungsstufe (20) eine zusätzliche, wahlweise ansteuerbare Gasreinigungsstufe (28) zur selektiven CO-Oxidation nachgeordnet ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasreinigungsstufe (28) zur isothermen Reaktionsführung ausgelegt ist.
  15. Verfahren zur katalytischen Brenngasaufbereitung eines wasserstoffreichen Reformergases für eine Brennstoffzelle, bei dem das Reformergas durch in Strömungsrichtung des Reformergases aufeinander folgend angeordneten Baustufen mit a) einer ersten Baustufe mit einem Niedertemperatur-Konverter (18), welche zur Durchführung einer Wassergas-Shift-Reaktion mit einem Katalysator beschichtet ist, und b) zumindest einer weiteren Baustufe mit mindestens einer kombinierten Gasreinigungsstufe (20), welche zur Durchführung der Wassergas-Shift-Reaktion und selektiven CO-Oxidation mit einem Katalysator beschichtet ist und eine steuerbare Luftzuführung (24) aufweist, geleitet wird, wobei die Vorrichtung (10) zur katalytischen Brenngasaufbereitung des wasserstoffreichen Reformergases bei einem Kaltstart mit konstanter Last angefahren wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Förderrichtung des Kühlmediums im Niedertemperatur-Konverter (18) im Gegenstrom zum Reformergas verläuft.
  17. Verfahren nach den Ansprüchen 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass dem Niedertemperatur-Konverter (18) ein Wärmeaustauscher (16) vorgeschaltet wird und eine Förderrichtung des Kühlmediums im Wärmeaustauscher (16) im Gegenstrom zum Reformergas verläuft.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Förderrichtung des Kühlmediums in der mindestens einen kombinierten Gasreinigungsstufe (20) im Gleichstrom zum Reformergas verläuft.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der kombinierten Gasreinigungsstufe (20) eine zusätzliche, wahlweise ansteuerbare Gasreinigungsstufe (28) zur selektiven CO-Oxidation nachgeordnet wird und eine Förderrichtung des Kühlmediums in der Gasreinigungsstufe (28) im Gleichstrom zum Reformergas verläuft.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Kaltstart Luft in die kombinierte Gasreinigungsstufe (20) eingeblasen wird.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) mit einer Katalysatormasse unterhalb einer theoretisch für eine maximale katalytische Aktivität bei Volllast notwendigen Katalysatormasse beschichtet wird (Auslegungsgrenze) und bei Lastanforderungen, die oberhalb der Auslegungsgrenze liegen, Luft über die Luftzuführung (24) der kombinierten Gasreinigungsstufe (20) eingeblasen wird.
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