DE3804659A1 - Water electrolysis system with a hydrogen and an oxygen gas outlet from an electrolytic cell - Google Patents
Water electrolysis system with a hydrogen and an oxygen gas outlet from an electrolytic cellInfo
- Publication number
- DE3804659A1 DE3804659A1 DE19883804659 DE3804659A DE3804659A1 DE 3804659 A1 DE3804659 A1 DE 3804659A1 DE 19883804659 DE19883804659 DE 19883804659 DE 3804659 A DE3804659 A DE 3804659A DE 3804659 A1 DE3804659 A1 DE 3804659A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- hydrogen
- gas
- oxygen
- liquid
- immersion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 76
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 61
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 61
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 36
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 20
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 10
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 29
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 35
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 abstract 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 14
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000009089 cytolysis Effects 0.000 description 2
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000009189 diving Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B15/00—Operating or servicing cells
- C25B15/02—Process control or regulation
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D16/00—Control of fluid pressure
- G05D16/20—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means
- G05D16/2006—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means
- G05D16/2066—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means using controlling means acting on the pressure source
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Wasserelektrolyseanlage mit ei nem Wasserstoff- und einem Sauerstoff-Gasauslaß aus einer Elektrolysezelle, wobei der Wasserstoffauslaß mit einer Wasserstoffgastauchung eines mit Flüssigkeit bereichsweise gefüllten Wasserstoffproduktbehälters und der Sauerstoff auslaß mit einer Sauerstoffgastauchung eines mit Flüssig keit bereichsweise gefüllten Sauerstoffproduktbehälters verbunden ist, wobei die beiden Produktbehälter über eine Flüssigkeitsleitung in kommunizierender Verbindung stehen und wenigstens parallel zur Wasserstoffgastauchung eine Si cherheitsgastauchung eines mit Flüssigkeit bereichsweise gefüllten Behälters geschaltet ist.The invention relates to a water electrolysis system with egg nem hydrogen and an oxygen gas outlet from one Electrolysis cell, the hydrogen outlet with a Hydrogen gas immersion in areas with liquid filled hydrogen product container and the oxygen outlet with an oxygen gas immersion one with liquid area filled oxygen product container is connected, the two product containers via a Liquid line in communicating connection and an Si at least parallel to the hydrogen gas immersion Safety gas immersion in areas with liquid filled container is switched.
Aus der DE-OS 36 03 244 ist eine derartige Wasserelektroly seanlage bekannt. Mit dieser Anlage können auf einfache Weise mittels Gastauchungen Sicherheitsrisiken vermieden werden, die z.B. dann auftreten können, wenn es bei der Wasserelektrolyse zu Verunreinigungen der gasförmigen Pro dukte kommt, was im Extremfall zu einer Explosion und da mit zur Zerstörung der Anlage führen kann. Diese Anlage un terscheidet sich demnach von herkömmlichen Anlagen ledig lich durch die wesentlich einfachere Sicherheitseinrich tung, der sonstige Aufbau der Elektrolyseanlage weicht von herkömmlichen Anlagen nicht ab. Such a water electrolyte is known from DE-OS 36 03 244 known plant. With this system you can easily Avoiding safety risks using gas dives e.g. can occur if it occurs at the Water electrolysis to contaminate the gaseous pro products, which in extreme cases leads to an explosion and there can lead to the destruction of the system. This facility un is therefore different from conventional systems Lich by the much simpler safety device tion, the other structure of the electrolysis plant differs conventional systems.
Der aus der Sicherheitseinrichtung austretende Wasserstoff steht mit einem Betriebsdruck von etwa 20 bis 50 mbar zur Verfügung, ein Druck, der in den meisten Einsatzfällen we sentlich zu klein ist. Bei bekannten Elektrolyseanlagen wird der produzierte Wasserstoff und je nach Bedarf auch der produzierte Sauerstoff deshalb je einem nachgeschalte ten Gasometer zugeführt. An einen solchen Gasometer ist dann ein Verdichter angeschlossen, der das Gas komprimiert und Vorratsbehältern oder einem Verbraucher zuführt. Dabei dient der Gasometer als Gasspeicher, welcher einen Aus gleich zwischen der variablen Gaserzeugung in der Elektro lysezelle und der konstanten Saugleistung des Verdichters herstellt. Außerdem wird durch den Gasometer ein konstan ter Druck in der Elektrolysezelle und auf der Saugseite des Verdichters gewährleistet.The hydrogen emerging from the safety device is available with an operating pressure of approximately 20 to 50 mbar Available, a pressure that we in most applications is considerably too small. In known electrolysis plants the hydrogen produced and, if necessary, also the oxygen produced is therefore one downstream gasometer. To such a gasometer then connected to a compressor that compresses the gas and supplies storage containers or a consumer. Here the gasometer serves as a gas storage, which has an off right between the variable gas generation in electronics lysis cell and the constant suction power of the compressor manufactures. In addition, the gasometer makes a constant ter pressure in the electrolysis cell and on the suction side of the compressor guaranteed.
Der Einsatz solcher Gasometer weist aber erhebliche Nach teile auf: Einerseits sind Gasometer sehr kostenaufwendig, andererseits unterliegt die Aufstellung von Gasometern be stimmten Sicherheitsvorschriften. So dürfen Gasometer nor malerweise nur außerhalb von Gebäuden im Freien aufge stellt werden und müssen von einer ausreichend großen Si cherheitszone umgeben sein. Die Aufstellung des Gasometers im Freien bedingt erhebliche Temperaturschwankungen des im Gasometer befindlichen Wasserstoffes. Wird beispielsweise der Gasometerinhalt durch Sonneneinstrahlung erwärmt, so wird der Wasserstoff im Gasometer mit Wasserdampf des un ter dem Gasometer befindlichen Beckenwassers gesättigt. Um dennoch eine vorbestimmte Wasserstoffmenge mit dem Verdich ter aus dem Gasometer zu befördern, ist deshalb ein größe rer Volumenstrom abzupumpen, so daß die Verdichter entspre chend größer ausgelegt werden müssen als für das Abpumpen und Komprimieren von reinem Wasserstoff.However, the use of such gasometers shows considerable evidence divide up: On the one hand, gasometers are very expensive, on the other hand, the installation of gasometers is subject to agreed safety regulations. So gasometers nor sometimes only outdoors outside of buildings are and must be of a sufficiently large Si security zone. The installation of the gasometer outdoors causes considerable temperature fluctuations in the Hydrogen located in the gasometer. For example the content of the gasometer is warmed by solar radiation, so the hydrogen in the gasometer with water vapor from the un the pool water in the gasometer is saturated. Around nevertheless a predetermined amount of hydrogen with the compression Transporting gas from the gasometer is therefore a major task Pump out rer volume flow so that the compressors correspond must be designed larger than for pumping and compressing pure hydrogen.
Der Einsatz eines Gasometers bedingt außerdem eine aufwen dige Steuer- und Regeleinrichtung der Elektrolyseanlage. Bei Gasentnahme aus den Speichern oder direkter Entnahme sinkt der Druck ab und der Verdichter muß gestartet wer den. Dabei darf der Start des Verdichters nur erfolgen, wenn der Gasometer voll ist. Dazu muß die Gaserzeugung in der Elektrolysezelle auf Nennleistung gebracht werden, aber auch bei Nennleistung der Gaserzeugung wird der Gaso meter aufgrund des größer ausgelegten Verdichters andau ernd leergepumpt, so daß der Verdichter zwischenzeitlich immer wieder abgestellt werden muß. Die Gasentnahme kann deshalb nur diskontinuierlich erfolgen. Außerdem muß ge währleistet sein, daß bei Ausfall der Gaserzeugung der Ver dichter sofort abgeschaltet und gegen Wiedereinschaltung gesichert wird.The use of a gasometer also requires a lot of effort control and regulating device of the electrolysis plant. When gas is withdrawn from the store or taken directly the pressure drops and the compressor must be started the. The compressor may only be started when the gasometer is full. To do this, the gas production in the electrolysis cell is brought to nominal power, but even at nominal output of gas generation, the gaso meters due to the larger compressor ernd pumped empty, so that the compressor in the meantime must be turned off again and again. The gas extraction can therefore only be carried out discontinuously. In addition, ge be guaranteed that in the event of failure of gas generation Ver immediately switched off and against reclosing is secured.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, mit welcher eine Wasserelektrolyseanlage mit wesentlich gerin gerem apparativen Aufwand und einfacherer Regelbarkeit bei Gewährleistung eines ausreichenden Sicherheitsstandardes betrieben werden kann.The object of the invention is to provide a solution with which is a water electrolysis system with significantly less less expenditure on equipment and easier controllability Ensuring an adequate security standard can be operated.
Diese Aufgabe wird mit einer Wasserelektrolyseanlage der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine vom Druck oberhalb der Wasserstoffgastauchung ab hängige Steuerung die Stromstärke der Elektrolysezelle dem jeweiligen Gasverbrauch entsprechend kontinuierlich derart steuert, daß der von der erzeugten Gasmenge bestimmte Druck oberhalb der Wasserstoffgastauchung im wesentlichen konstant gehalten wird.This task is accomplished with a water electrolysis system solved in accordance with the invention, that one depends on the pressure above the hydrogen gas immersion dependent control the current of the electrolysis cell respective gas consumption accordingly continuously controls that determined by the amount of gas generated Pressure above hydrogen gas immersion essentially is kept constant.
Mit dieser Ausbildung wird gegenüber herkömmlichen Elektro lyseanlagen eine wesentlich geringere Anzahl an Apparaten benötigt, da insbesondere kein Gasometer mehr erforderlich ist. Außerdem wird die Regelung wesentlich vereinfacht. Da bei wird der Wasserstoffproduktbehälter als Wasserstoff speicher benutzt und über den Gasdruck im Behälter die Stromstärke der Elektrolysezelle und damit die Gaserzeugung dem Verbrauch entsprechend direkt gesteuert. Dadurch kann der Elektrolyseanlage kontinuierlich Produkt entnommen wer den. Durch die Verwendung der bekannten Parallelschaltung von Wasserstoffgastauchung und Sicherheitsgastauchung ist außerdem eine ausreichende Sicherheit der Anlage gewährlei stet, da der Wasserstoff bei Überschreiten eines maximalen Druckes in der Anlage durch die Sicherheitstauchung aus tritt. This training is compared to conventional electrical lysis systems a significantly smaller number of devices required, especially since no gasometer is required is. In addition, the regulation is simplified considerably. There at is the hydrogen product container as hydrogen memory used and the gas pressure in the container Current of the electrolysis cell and thus the gas generation controlled directly according to consumption. This can product is continuously removed from the electrolysis system the. By using the known parallel connection of hydrogen gas immersion and safety gas immersion also ensure adequate system security steadily, since the hydrogen is exceeded when a maximum Pressure in the system due to the safety diving occurs.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese hen, daß die Stromstärke der Elektrolysezelle mittels ei nes den Druck oberhalb der Wasserstoffgastauchung messen den Steuergerätes geregelt wird. Mit diesem Steuergerät wird jederzeit der Druck oberhalb der Wasserstoffgastau chung gemessen und die Stromstärke der Elektrolysezelle entsprechend eingestellt. Sinkt beispielsweise der Druck aufgrund einer Gasentnahme kurzfristig ab, so wird entspre chend die Stromstärke vergrößert und die benötigte Gasmen ge produziert, so daß sich der vorgegebene Druck wieder einstellt.In an expedient embodiment of the invention, it is provided hen that the current of the electrolytic cell by means of egg Measure the pressure above the hydrogen gas immersion the control unit is regulated. With this control unit the pressure is above the hydrogen gas congestion at all times measurement and the current of the electrolytic cell set accordingly. For example, the pressure drops due to a gas withdrawal in the short term, will be respected accordingly the current strength increases and the required gas volume ge produced so that the predetermined pressure again sets.
Es kann auch vorgesehen sein, daß die Stromstärke der Elek trolysezelle mittels eines das Niveau der Wasserstoffgas tauchung messenden Steuergerätes geregelt wird. Weicht der Niveaustand vom für den benötigten Druck entsprechenden Ni veau ab (zu hohes Niveau bei zu niedrigem Druck), so wird die Stromstärke der Elektrolysezelle entsprechend verän dert.It can also be provided that the current of the elec trolysis cell by means of a level of hydrogen gas immersion measuring control unit is regulated. Gives way to Level of the Ni corresponding to the required pressure veau ab (too high level with too low pressure), so change the current of the electrolytic cell accordingly different.
Je nach Anwendungsfall ist vorgesehen, daß in der Wasser stoffaustrittsleitung aus dem Wasserstoffproduktbehälter ein Ventil und/oder ein parallel geschalteter Verdichter mit Verdichtermotor angeordnet ist. Reicht der von der Län ge der Wasserstoffgastauchung abhängige Wasserstoffdruck für den Verbraucher bereits aus, so wird der Wasserstoff über das Ventil abgegeben, andernfalls wird das Gas mit dem Verdichter auf einen höheren Druck verdichtet.Depending on the application, it is provided that in the water Substance outlet line from the hydrogen product container a valve and / or a compressor connected in parallel is arranged with a compressor motor. Reaches the Län hydrogen pressure dependent on hydrogen gas immersion already out for the consumer, so is the hydrogen dispensed through the valve, otherwise the gas is with compresses the compressor to a higher pressure.
Bei Einsatz des Verdichters ist vorgesehen, daß der Ver dichtermotor erst nach Einstellung einer vorbestimmten Stromstärke der Elektrolysezelle startbar ist. Dadurch ist gewährleistet, daß der Verdichter erst bei voller Gaserzeu gung arbeitet, so daß ein Druckabfall im Wasserstoffpro duktbehälter vermieden wird.When using the compressor it is provided that the Ver seal motor only after setting a predetermined Current of the electrolytic cell can be started. This is ensures that the compressor only when the gas is full supply works so that a pressure drop in the hydrogen pro product container is avoided.
Dabei ist es zweckmäßig, daß der Verdichtermotor bei Unter schreiten einer vorbestimmten Stromstärke in der Elektroly sezelle abschaltet. Bei einer Störung der Stromversorgung der Elektrolysezelle wird somit ein Absaugen des Wasser stoffes aus dem Wasserstoffproduktbehälter vermieden.It is useful that the compressor motor at the bottom exceed a predetermined current in the electroly switches off the cell. In the event of a power failure the electrolysis cell is thus sucking off the water avoided from the hydrogen product container.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung bei spielsweise näher erläutert. Diese zeigt in der einzigen Figur ein Prinzipschaltbild einer Wasserelektrolyseanlage.The invention is below with reference to the drawing explained in more detail, for example. This shows in the only one Figure shows a schematic diagram of a water electrolysis plant.
Eine Wasserelektrolyseanlage weist eine Elektrolysezelle 1 mit Kathode 2 und Anode 3 sowie Diaphragma 4 auf. Ein Was serstoffgasauslaß 5 mündet in einen Wasserstoff-Elektrolyt abscheider 6 und ein Sauerstoffgasauslaß 7 in einen Sauer stoff-Elektrolytabscheider 8. Vom Wasserstoff-Elektrolytab scheider 6 ist eine Elektrolytrückführleitung 9 und vom Sauerstoff-Elektrolytabscheider 8 eine Elektrolytrückführ leitung 10 in die Elektrolysezelle 1 geführt.A water electrolysis system has an electrolysis cell 1 with a cathode 2 and anode 3 and a diaphragm 4 . A What serstoffgasauslaß 5 opens into a hydrogen electrolyte separator 6 and an oxygen gas outlet 7 in an oxygen electrolyte separator 8th From the hydrogen electrolyte separator 6 , an electrolyte return line 9 and from the oxygen electrolyte separator 8, an electrolyte return line 10 is guided into the electrolytic cell 1 .
Am Wasserstoff-Elektrolytabscheider 6 ist eine Wasserstoff leitung 11 angeordnet, die in eine Wasserstoffgastauchung 12 eines Wasserstoffproduktbehälters 13 sowie in eine pa rallele Sicherheitsgastauchung 14 eines Behälters 15 mün det. Dabei sind die Behälter 13 und 15 mit Flüssigkeit be reichsweise gefüllt, wobei die Flüssigkeitshöhe in beiden Behältern übereinstimmt, was durch die Niveaulinien 16 und 17 in der Zeichnung dargestellt ist. Die Sicherheitsgastau chung 14 weist eine etwas längere Eintauchtiefe auf als die Wasserstoffgastauchung 12, so daß der Wasserstoff im störungsfreien Betrieb durch die Wasserstoffgastauchung 12 strömt.At the hydrogen electrolyte separator 6 , a hydrogen line 11 is arranged, the mün det in a hydrogen gas immersion 12 of a hydrogen product container 13 and in a pa rallel safety gas immersion 14 of a container 15 . The containers 13 and 15 are filled with liquid be rich, the liquid level in both containers matches, which is shown by the level lines 16 and 17 in the drawing. The Sicherheitsgastau chung 14 has a slightly longer penetration depth, so that the hydrogen in the trouble-free operation flows as the Wasserstoffgastauchung 12 through the Wasserstoffgastauchung 12th
Oberhalb der Wasserstoffgastauchung 12 im Wasserstoffpro duktbehälter 13 ist ein den Druck messendes Steuergerät 18 angeordnet, das über eine Leitung 19 mit einer Stromversor gung 20 der Elektrolysezelle 1 verbunden ist. Alternativ kann am Wasserstoffproduktbehälter 13 auch ein das Niveau der Flüssigkeit messendes Steuergerät 21 angeordnet sein, das über eine Leitung 22 mit der Stromversorgung 20 verbun den ist.Above the hydrogen gas immersion 12 in the hydrogen product container 13 , a pressure-measuring control unit 18 is arranged, which is connected via a line 19 to a power supply 20 of the electrolytic cell 1 . Alternatively, a level may be arranged the liquid measuring controller 21 at the hydrogen product container 13, the verbun via a line 22 to the power supply 20 is the.
Vom Wasserstoffproduktbehälter 13 führt eine Wasserstoff austrittsleitung 23 weg, die ein Ventil 24 und einen dazu parallel geschalteten Verdichter 25 aufweist. Der Verdich ter 25 wird von einem Motor 26 angetrieben, der über eine Leitung 27 mit der Stromversorgung 20 verbunden ist.A hydrogen outlet line 23 leads away from the hydrogen product container 13 and has a valve 24 and a compressor 25 connected in parallel therewith. The compressor ter 25 is driven by a motor 26 which is connected via a line 27 to the power supply 20 .
Oberhalb des Flüssigkeitsniveaus 17 im Behälter 15 ist ei ne Wasserstoffableitung 28 angeordnet, die in die Umgebung über das Dach eines nicht dargestellten Anlagegebäudes ge führt ist.Above the liquid level 17 in the container 15 ei ne hydrogen discharge line 28 is arranged, which leads to the environment via the roof of a plant building, not shown.
Am Sauerstoff-Elektrolytabscheider 8 ist eine Sauerstoff leitung 29 angeordnet, die in eine Sauerstoffgastauchung 30 eines Sauerstoffproduktbehälters 31 mündet. Der Sauer stoffproduktbehälter 31 ist bereichsweise mit Flüssigkeit gefüllt, was durch die Niveaulinie 32 in der Zeichnung an gedeutet ist. Dabei entspricht das Niveau 32 dem Niveau 16 und 17 in den Behältern 13 und 15. Die Eintauchlänge der Sauerstoffgastauchung 30 stimmt mit der der Wasserstoffgas tauchung 12 überein. Oberhalb des Flüssigkeitsniveaus 32 ist eine Sauerstoffableitung 33 angeordnet, die wie die Leitung 28 über Dach geführt ist.At the oxygen electrolyte separator 8 , an oxygen line 29 is arranged, which opens into an oxygen gas immersion 30 of an oxygen product container 31 . The oxygen product container 31 is partially filled with liquid, which is indicated by the level line 32 in the drawing. The level 32 corresponds to the levels 16 and 17 in the containers 13 and 15 . The immersion length of the oxygen gas immersion 30 corresponds to that of the hydrogen gas immersion 12 . An oxygen discharge line 33 is arranged above the liquid level 32 and, like the line 28 , is led over the roof.
Die Flüssigkeit wird aus einem nicht dargestellten Reser voir über eine Leitung 34 in den Wasserstoffproduktbehäl ter 13 geführt. Über eine Flüssigkeitsleitung 35 steht der Wasserstoffproduktbehälter 13 in kommunizierender Verbin dung mit dem Sauerstoffproduktbehälter 31. Der Sauerstoff produktbehälter 31 weist einen Überlauf 36 auf, über den die Flüssigkeit über eine Leitung 37 in den Behälter 15 eintritt. Auf demselben Niveau wie der Überlauf 36 ist am Behälter 15 ein Überlauf 38 angeordnet, der in eine Lei tung 39 mündet, durch welche die Flüssigkeit aus der Anla ge austreten kann.The liquid is fed from a reservoir, not shown, via a line 34 into the hydrogen product container 13 . Via a liquid line 35 , the hydrogen product container 13 is in communicating connection with the oxygen product container 31 . The oxygen product container 31 has an overflow 36 through which the liquid enters the container 15 via a line 37 . At the same level as the overflow 36 , an overflow 38 is arranged on the container 15 , which opens into a line 39 through which the liquid can escape from the system.
Die Funktionsweise der Elektrolyseanlage ist die folgende:The operation of the electrolysis plant is as follows:
Beim Anfahren der Anlage wird die Stromstärke der Stromver sorgung 20 auf Nennstärke eingestellt. In der Elektrolyse zelle 1 wird dadurch gasförmiger Wasserstoff und Sauer stoff produziert, welcher vermischt mit dem Elektrolyten in die Elektrolytabscheider 6 bzw. 8 gelangt. Aufgrund der Eintauchlängen der Wasserstoffgasabtauchung 12 und der Sauerstoffgasabtauchung 30 in den Behältern 13 und 31 kön nen die Gase erst aus den Gastauchungen austreten, wenn der hydrostatische Druck überwunden worden ist. Dabei ist beispielsweise eine Eintauchtiefe von etwa 5 Metern vorge sehen, so daß zum Austreten der Gase ein Gasdruck von 0,5 bar notwendig ist. Da die Eintauchlängen der beiden Gastau chungen 12 und 30 gleich sind, ist gewährleistet, daß der Druck im Wasserstoff-Elektrolytabscheider 6 und im Sauer stoff-Elektrolytabscheider 8 jederzeit gleich groß ist und somit auch in der Elektrolysezelle 1 keine Druckunterschie de zwischen der Kathode 2 und der Anode 3 auftreten kön nen. When starting the system, the current strength of the power supply 20 is set to the nominal strength. In the electrolysis cell 1 , gaseous hydrogen and oxygen is thereby produced, which, mixed with the electrolyte, reaches the electrolyte separators 6 and 8 , respectively. Due to the immersion lengths of the hydrogen gas immersion 12 and the oxygen gas immersion 30 in the containers 13 and 31, the gases can only emerge from the gas immersions when the hydrostatic pressure has been overcome. Here, for example, an immersion depth of about 5 meters is easily seen, so that a gas pressure of 0.5 bar is necessary to escape the gases. Since the immersion lengths of the two gas ducts 12 and 30 are the same, it is ensured that the pressure in the hydrogen electrolyte separator 6 and in the oxygen electrolyte separator 8 is the same at all times and thus also in the electrolytic cell 1 no pressure difference between the cathode 2 and the anode 3 may occur.
Sobald sich in den Elektrolytabscheidern 6 und 8 und den Gasleitungen 11 und 29 ein ausreichender Druck aufgebaut hat, tritt der Sauerstoff aus der Sauerstoffabtauchung 30 in den Sauerstoffproduktbehälter 31 ein und wird über die Leitung 33 über Dach aus der Anlage geführt. Der Wasser stoff dagegen gelangt in den flüssigkeitsfreien Raum des Wasserstoffproduktbehälters 13, der größer ausgebildet ist als in den Behältern 15 und 31 und als Speicher vorgesehen ist, und kann zunächst nicht aus der Leitung 23 austreten, da sowohl das Ventil 24 geschlossen als auch der Verdich termotor 26 abgeschaltet ist. Durch die fortlaufende Gas produktion in der Elektrolysezelle 1 baut sich deshalb im Wasserstoffproduktbehälter 12 ein zunehmender Wasserstoff druck auf. Durch diese Druckzunahme wird die Flüssigkeit im Wasserstoffproduktbehälter 13 nach unten verdrängt, so daß der Niveaustand 16 nach unten absinkt.As soon as a sufficient pressure has built up in the electrolyte separators 6 and 8 and the gas lines 11 and 29 , the oxygen from the oxygen immersion 30 enters the oxygen product container 31 and is led out of the system via the line 33 via the roof. The hydrogen, on the other hand, gets into the liquid-free space of the hydrogen product container 13 , which is larger than in the containers 15 and 31 and is provided as a storage device, and cannot initially exit from the line 23 , since both the valve 24 is closed and the compression Termotor 26 is switched off. Due to the continuous gas production in the electrolysis cell 1 , an increasing hydrogen pressure builds up in the hydrogen product container 12 . As a result of this pressure increase, the liquid in the hydrogen product container 13 is displaced downward, so that the level 16 drops downward.
Über die Leitung 35 wird die verdrängte Flüssigkeit in den Sauerstoffproduktbehälter 31 befördert und tritt durch den Überlauf 36 aus dem Behälter 31 aus. Über die Leitung 37 gelangt anschließend die verdrängte Flüssigkeit in den Be hälter 15 und wird über den Überlauf 38 und die Ableitung 39 aus der Anlage geführt. Durch die Überläufe 36 und 38 ist gewährleistet, daß der hydrostatische Druck in den Be hältern 31 und 15 einen Maximalwert von etwa 0,5 bar bei einer Eintauchlänge der Gastauchungen 14 und 30 von 5 m nicht überschreiten kann. Sobald sich im Wasserstoffpro duktbehälter 13 der maximal mögliche Gasdruck von 0,5 bar aufgebaut hat und kein Wasserstoff über die Leitung 23 ent nommen wird, wird über das den Druck messende Steuergerät 18 die Stromversorgung 20 der Elektrolysezelle 1 gedros selt bzw. abgestellt. Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß anstelle des den Druck messenden Steuergerätes 18 die Steuerfunktion der Stromversorgung 20 vom den Ni veaustand 16 der Flüssigkeit messenden Steuergerät 21 über nommen wird.The displaced liquid is conveyed into the oxygen product container 31 via the line 35 and exits the container 31 through the overflow 36 . Via the line 37 , the displaced liquid then enters the loading container 15 and is guided via the overflow 38 and the discharge line 39 from the system. The overflows 36 and 38 ensure that the hydrostatic pressure in the containers 31 and 15 loading cannot exceed a maximum value of approximately 0.5 bar with an immersion length of the gas dips 14 and 30 of 5 m. As soon as the maximum possible gas pressure of 0.5 bar has built up in the hydrogen product container 13 and no hydrogen is removed via the line 23 , the power supply 20 of the electrolysis cell 1 is throttled or turned off via the pressure-measuring control unit 18 . Alternatively, it can also be provided that instead of the pressure-measuring control device 18, the control function of the power supply 20 is assumed by the control device 21 , which measures the level 16 of the liquid.
Wenn das Ventil 24 geöffnet ist und Wasserstoff vom Ver braucher abgenommen wird, beginnt der Druck im Wasserstoff produktbehälter zu fallen bzw. der Niveaustand der Flüssig keit aufgrund der kommunizierenden Verhindung 35 mit dem Sauerstoffproduktbehälter 31 zu steigen. Über das Steuerge rät 18 bzw. 21 wird daraufhin automatisch die Stromstärke der Stromversorgung 20 geregelt, so daß kontinuierlich die über das Ventil 24 abgenommene Wasserstoffmenge in der Elektrolysezelle 1 produziert wird und der Druck im Wasser stoffproduktbehälter 13 seinen Sollwert wieder erreicht. Dabei kommt es durch die genaue Steuerbarkeit nicht zu Druckschwankungen im Wasserstoffproduktbehälter 13.When the valve 24 is opened and hydrogen is removed from the consumer, the pressure in the hydrogen product container begins to drop or the level of the liquid increases due to the communicating connection 35 with the oxygen product container 31 . About the Steuerge advises 18 or 21 , the current of the power supply 20 is then automatically controlled so that the amount of hydrogen removed via the valve 24 is continuously produced in the electrolytic cell 1 and the pressure in the hydrogen product container 13 reaches its setpoint again. The precise controllability does not result in pressure fluctuations in the hydrogen product container 13 .
Aus der Elektrolyseanlage kann somit ohne Zwischenschal tung eines Speichers, wie eines Gasometers, direkt Wasser stoff mit einem Gasdruck von etwa 0,5 bar kontinuierlich entnommen werden. Wird die Wasserstoffentnahme über die Leitung 23 plötzlich gestoppt, so wird über die Steuergerä te 18 bzw. 21 automatisch die Stromversorgung 20 der Elek trolysezelle 1 unterbrochen. Tritt dabei kurzzeitig ein größerer Gasdruck als 0,5 bar auf, so gelangt der Wasser stoff über die Sicherheitsgastauchung 14 und die Leitung 28 über Dach aus der Anlage, so daß in der Anlage niemals ein größerer Druck als 0,5 bar auftreten kann.Hydrogen with a gas pressure of about 0.5 bar can thus be removed continuously from the electrolysis system without the interposition of a storage device, such as a gasometer. If the hydrogen removal via line 23 is suddenly stopped, the power supply 20 of the electrolysis cell 1 is automatically interrupted via the control units 18 and 21, respectively. If a gas pressure greater than 0.5 bar occurs briefly, the hydrogen passes through the safety gas immersion 14 and the line 28 via the roof from the system, so that a pressure greater than 0.5 bar can never occur in the system.
Wird vom Verbraucher Wasserstoff mit einem höheren Druck als 0,5 bar benötigt, so wird der Wasserstoff durch den Verdichter 25 komprimiert. Dabei ist der Verdichtermotor 26 so mit der Stromversorgung 20 der Elektrolysezelle 1 ge koppelt, daß der Verdichtermotor 26 erst nach Einstellung der vorbestimmten Nennstromstärke der Stromversorgung 20 startbar ist. Außerdem ist gewährleistet, daß bei Unter schreiten der Nennstromstärke der Stromversorgung 20 der Verdichtermotor 26 sofort abschaltet.If hydrogen is required by the consumer at a pressure higher than 0.5 bar, the hydrogen is compressed by the compressor 25 . The compressor motor 26 is coupled to the power supply 20 of the electrolytic cell 1 in such a way that the compressor motor 26 can only be started after the predetermined nominal current of the power supply 20 has been set. It also ensures that when the nominal current of the power supply 20 falls below, the compressor motor 26 switches off immediately.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Wei tere Ausgestaltungen der Erfindung sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So kann durch Verlängerung der Eintauchtiefe der Gasabtauchungen auch ein noch höherer Wasserstoffdruck erreicht werden. Außerdem kann, wenn auch der Sauerstoff als Produkt gewünscht wird, die Anlage ent sprechend erweitert werden.The invention is of course not based on that in the Drawing shown embodiment limited. Wei tere embodiments of the invention are possible without the To leave basic ideas. So by extending the Immersion depth of the gas submersion also an even higher one Hydrogen pressure can be reached. Also, if so the oxygen is desired as a product, the system ent be expanded accordingly.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19883804659 DE3804659A1 (en) | 1988-02-15 | 1988-02-15 | Water electrolysis system with a hydrogen and an oxygen gas outlet from an electrolytic cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19883804659 DE3804659A1 (en) | 1988-02-15 | 1988-02-15 | Water electrolysis system with a hydrogen and an oxygen gas outlet from an electrolytic cell |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3804659A1 true DE3804659A1 (en) | 1989-08-17 |
| DE3804659C2 DE3804659C2 (en) | 1990-06-28 |
Family
ID=6347444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19883804659 Granted DE3804659A1 (en) | 1988-02-15 | 1988-02-15 | Water electrolysis system with a hydrogen and an oxygen gas outlet from an electrolytic cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3804659A1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000070262A1 (en) * | 1999-05-12 | 2000-11-23 | Stuart Energy Systems Corporation | Hydrogen fuel replenishment process and system |
| US6745105B1 (en) | 1999-05-12 | 2004-06-01 | Stuart Energy Systems Corporation | Energy distribution network |
| US7030770B2 (en) | 2003-02-28 | 2006-04-18 | Stuart Energy Systems Corporation | Hydrogen storage system and power system incorporating same |
| WO2006113073A1 (en) * | 2005-04-12 | 2006-10-26 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | System for accurately weighing solids and control mechanism for same |
| US10214821B2 (en) | 2012-05-28 | 2019-02-26 | Hydrogenics Corporation | Electrolyser and energy system |
| AT524442B1 (en) * | 2021-07-01 | 2022-06-15 | H2i GreenHydrogen GmbH | Plant for carrying out an electrolysis |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3603244A1 (en) * | 1986-02-03 | 1987-08-06 | Ht Hydrotechnik Gmbh | Safety device for electrolysis cells |
-
1988
- 1988-02-15 DE DE19883804659 patent/DE3804659A1/en active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3603244A1 (en) * | 1986-02-03 | 1987-08-06 | Ht Hydrotechnik Gmbh | Safety device for electrolysis cells |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7565224B2 (en) | 1999-05-12 | 2009-07-21 | Stuart Energy Systems Corp. | Energy distribution network |
| WO2000070262A1 (en) * | 1999-05-12 | 2000-11-23 | Stuart Energy Systems Corporation | Hydrogen fuel replenishment process and system |
| US6912450B2 (en) | 1999-05-12 | 2005-06-28 | Stuart Energy Systems Corp. | Energy distribution network |
| US7062360B2 (en) | 1999-05-12 | 2006-06-13 | Stuart Energy Systems, Inc. | Energy distribution network |
| US7519453B2 (en) | 1999-05-12 | 2009-04-14 | Stuart Energy Systems Corp. | Energy distribution network |
| US6745105B1 (en) | 1999-05-12 | 2004-06-01 | Stuart Energy Systems Corporation | Energy distribution network |
| US7181316B2 (en) | 1999-05-12 | 2007-02-20 | Stuart Energy Systems Corp. | Energy distribution network |
| US7030770B2 (en) | 2003-02-28 | 2006-04-18 | Stuart Energy Systems Corporation | Hydrogen storage system and power system incorporating same |
| US8156957B2 (en) | 2005-04-12 | 2012-04-17 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | System for accurately weighing solids and control mechanism for same |
| WO2006113073A1 (en) * | 2005-04-12 | 2006-10-26 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | System for accurately weighing solids and control mechanism for same |
| US10214821B2 (en) | 2012-05-28 | 2019-02-26 | Hydrogenics Corporation | Electrolyser and energy system |
| US10435800B2 (en) | 2012-05-28 | 2019-10-08 | Hydrogenics Corporation | Electrolyser and energy system |
| US11268201B2 (en) | 2012-05-28 | 2022-03-08 | Hydrogenics Corporation | Electrolyser and energy system |
| US11761103B2 (en) | 2012-05-28 | 2023-09-19 | Hydrogenics Corporation | Electrolyser and energy system |
| AT524442B1 (en) * | 2021-07-01 | 2022-06-15 | H2i GreenHydrogen GmbH | Plant for carrying out an electrolysis |
| AT524442A4 (en) * | 2021-07-01 | 2022-06-15 | H2i GreenHydrogen GmbH | Plant for carrying out an electrolysis |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3804659C2 (en) | 1990-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3284131B1 (en) | Process and device for operating a fule cell system with synthetic air | |
| DE2203258A1 (en) | System and method for suppressing reactions in a fuel tank | |
| WO2010054827A1 (en) | Device and method for regulating the gas supply or the gas transport in a gas storage system | |
| DE3804659C2 (en) | ||
| DE2540845A1 (en) | DEVICE FOR GASIFYING LIQUIDS | |
| DE3837354C2 (en) | ||
| EP3799667B1 (en) | Method for treating hydrogen and oxygen-containing residual gases of fuel cells and residual gas treatment system | |
| WO2019141602A1 (en) | Fuel cell system having a medium pressure tap associated with the compressor and use of such a fuel cell system | |
| DE10253281A1 (en) | Electrochemical cell system, has phase separation apparatus in fluid communication with electrochemical cell stack and water discharge, and control device in communication with sensor | |
| DE2836464B2 (en) | Hydrogen / oxygen fuel battery | |
| DE102021204210A1 (en) | Method for operating a fuel cell system, control unit | |
| WO2023001421A1 (en) | Method for operating an electrolysis plant, and electrolysis plant | |
| DE102022109043A1 (en) | Device for preparing an electrolyte liquid | |
| DE102019003257B4 (en) | Device, method and use of the device for inertizing or maintaining inertization of a room and aircraft or spacecraft | |
| DE1571960B1 (en) | PROCESS FOR CIRCULATING A LIQUID ELECTROLYTE IN A GALVANIC CELL, FOR EXAMPLE A FUEL CELL AND ARRANGEMENT FOR PERFORMING THE PROCESS | |
| DE102018219373A1 (en) | Electrolysis device and method for operating an electrolysis device | |
| DE102021204028A1 (en) | Method for operating a fuel cell system, control unit | |
| DE1528921C3 (en) | Dosing pump for electrolyzable liquid | |
| EP1936726A1 (en) | Fuel cell assembly and method for operating a fuel cell | |
| DE102014018121A1 (en) | Method for supplying fuel | |
| DE10308473A1 (en) | Fuel cell stack for generation of electrical energy incorporates cooling system, and uses atmospheric oxygen as oxidator and air compressed to high pressure | |
| EP0016316A1 (en) | Compressor-controlled expansion tank | |
| DE1496191C3 (en) | Fuel battery | |
| DE19703728A1 (en) | Fuel cell unit with drainage device | |
| WO2024104912A1 (en) | Method for inerting a cathode and an anode of a fuel cell stack, control device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ZIEM, WERNER, 4700 HAMM, DE |
|
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |