ES2986368T3 - Electrolizador con carcasa de celda hecha de lámina metálica - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a una celda de electrólisis (1) que comprende una carcasa de celda (2) y un separador en forma de lámina (3), en donde una cámara de ánodo (4) y una cámara de cátodo (5) separadas por el separador en forma de lámina (3) están definidas por la carcasa de celda (2) y en donde la cámara de ánodo (4) y la cámara de cátodo (5) comprenden un ánodo (6) y un cátodo (7), respectivamente, caracterizada porque la carcasa de celda (2) comprende al menos dos láminas de lámina metálica (8, 9) que tienen cada una una región de borde circunferencial (10, 11), en donde las láminas de lámina metálica (8, 9) están fijadas entre sí en las regiones de borde (10, 11) mediante una unión adhesiva eléctricamente aislante (12) entre las láminas de lámina metálica (8, 9), y en donde el separador en forma de lámina (3) está montado en la celda al estar incluido en la unión adhesiva (12) entre las regiones de borde (10, 11), y un electrolizador que comprende una pluralidad de dichas celdas de electrólisis (1). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Electrolizador con carcasa de celda hecha de lámina metálica

Antecedentes de la invención

La invención se refiere a un electrolizador de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Un tipo de electrolizadores bipolares para la producción a gran escala de hidrógeno (es decir, en el rango de megavatios) por electrólisis de agua alcalina y/o cloro por electrólisis de cloro - álcali es el denominado diseño de elemen to único.

En un electrolizador de diseño de elemento único, cada celda de electrólisis es una unidad sellada por separado. La carcasa de cada celda de electrólisis se compone de dos medias carcasas que se atornillan una a la otra en sus regiones de borde, con un separador y juntas interpuestas. De esta manera, cada semicarcasa forma una semicelda de la celda de electrólisis, estando las semiceldas separadas por el separador. La fuerza de sellado para sellar la celda de electrólisis es proporcionada por la pluralidad de pernos distribuidos circunferencialmente a lo largo de las regiones del borde de los elementos de la celda. El separador puede ser una membrana de intercambio iónico o un diafragma poroso, dependiendo de la finalidad prevista del electrolizador. Debe evitarse de forma fiable un cortocir cuito entre las dos semicarcasas que forman la carcasa de cada celda de electrólisis, para lo cual, además de las juntas, se interpone al menos una capa de material aislante de la electricidad en las regiones de los bordes antes del sellado. Las celdas de electrólisis suelen estar suspendidas desde arriba en un bastidor de celdas y se presionan unas contra otras por medio de un dispositivo de compresión para formar una pila bipolar.

Por medio del documento US 2011/0259735 A1 se conoce un electrolizador de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. Los documentos DE 19641 125 A1 y US 6.282.774 B1 muestran otros ejemplos de celdas de elec trólisis del tipo de elemento único de electrolizadores bipolares.

Las celdas de electrólisis conocidas de diseño de elemento único tienen la desventaja de que requieren una canti dad sustancial de material metálico de alto grado, típicamente níquel y/o titanio, para que la carcasa de la celda proporcione estabilidad dimensional a las celdas de electrólisis de elemento único. La resistencia del material de la carcasa de la celda se elige de forma que pueda soportar el peso de la celda en condiciones de funcionamiento, es decir, cuando está llena de electrolito. Este diseño da lugar a un peso considerable de las carcasas de las celdas y a elevados costes de material.

El documento JP 2006 004754 Adescribe una pila de combustible de electrolito polimérico. El agua generada que bloquea el flujo de gas hidrógeno puede provocar una falta de uniformidad en la reacción del electrodo y una caída repentina de la potencia de la batería de esta pila de combustible. El documento US 6087033 A describe otra pila de combustible de electrolito polimérico.

Breve resumen de la invención

El objeto de la invención es proporcionar un electrolizador capaz de alojar celdas de electrólisis ligeras con costes de material reducidos.

Este objeto se consigue mediante un electrolizador con las características de la reivindicación 1.

Por la presente, se proporciona un electrolizador que comprende un bastidor de celdas y una pila de celdas. La pila de celdas comprende una pluralidad de celdas de electrólisis apiladas en una dirección axial. La pila de celdas com prende un dispositivo de compresión para comprimir las celdas de electrólisis de la pila de celdas en la dirección axial con el fin de mantener la conexión eléctrica en serie de las celdas. La pila de celdas se monta en el bastidor de celdas con la dirección axial extendida horizontalmente. De acuerdo con la invención, las celdas de electrólisis de la pila de celdas están configuradas como sigue.

El electrolizador comprende una carcasa de celdas y un separador en forma de lámina, en el que una cámara anódica y una cámara catódica separadas por el separador en forma de lámina están definidas por la carcasa de celdas. La cámara anódica y la cámara catódica comprenden un ánodo y un cátodo, respectivamente. De acuerdo con la invención, la carcasa de la celda comprende al menos dos láminas de metal, cada una de las cuales tiene una re gión de borde circunferencial. Las láminas metálicas se fijan unas a las otras en las zonas de los bordes por medio de una unión adhesiva de aislamiento eléctrico entre las láminas metálicas. El separador en forma de lámina se monta en la celda incluyéndose en la unión adhesiva entre las regiones de los bordes. Una unión adhesiva de acuerdo con esta divulgación es cualquier unión mantenida por fuerzas de adhesión entre las partes unidas y un material de unión, que proporciona un elemento de conexión entre las partes unidas.

Ventajosamente, el electrolizador comprende un nuevo concepto de sellado para la carcasa de la celda mediante una unión adhesiva con el uso de láminas metálicas como material primario para la carcasa de la celda. De este modo, la función de la carcasa de la celda se reduce al propósito de delimitar las cámaras de la celda de electrólisis de una manera conductora eléctricamente . La estabilidad dimensional de la celda ya no la proporciona la carcasa de la celda, sino únicamente un pila de celda, en la que la celda se posiciona en el electrolizador. El uso de láminas metálicas reduce la cantidad y el peso del material metálico necesario para la carcasa a una fracción inferior al 15% en comparación con la técnica anterior. Además, el sellado mediante una unión adhesiva reduce el peso de la celda, ya que no se necesitan pernos ni barras de armazón. El nuevo diseño de la celda también facilita la automatización de su montaje.

En ciertas realizaciones de la invención, la unión adhesiva puede ser proporcionada por medio de un adhesivo cura do químicamente o un adhesivo seco a base de disolvente. Los adhesivos de curado químico y a base de disolven tes tienen la ventaja de una unión adhesiva especialmente fuerte, capaz de soportar altas temperaturas y/o produc tos químicos agresivos.

En otras realizaciones, la unión adhesiva es proporcionada por un material termoplástico. Los materiales termoplásticos tienen la ventaja de que permiten abrir y volver a sellar la celda de electrólisis de forma fácil y no destructiva. Para fines de mantenimiento, como por ejemplo la sustitución de los separadores, las regiones del borde pueden calentarse de nuevo hasta que el material termoplástico se encuentre de nuevo en estado termoplástico y los ele mentos de la celda puedan ser separados. Para sellar las celdas de electrólisis se prefieren materiales termoplásticos que contengan polipropileno (PP), en particular polipropileno atáctico (PP - R), y/o policloruro de vinilo (PVC).

Preferiblemente, las láminas metálicas tienen un grosor inferior o igual a 0,2 mm. Se prefieren láminas metálicas especialmente finas como carcasa de la celda no sólo para reducir la cantidad total de material requerido, sino tam bién para mejorar la flexibilidad de la carcasa de la celda, lo que resulta ventajoso para establecer una conexión eléctrica plana extensiva de celdas adyacentes cuando se comprimen una pluralidad de celdas en una pila de cel das.

Las celdas de electrólisis pueden ser preferiblemente de forma rectangular, cuadrada, hexagonal o redonda.

En particular, la invención se refiere a un electrolizador que comprende celdas de electrólisis de escala industrial utilizadas para la electrólisis de agua alcalina o la electrólisis de cloro - álcali. Por lo tanto, el separador de la celda de electrólisis de acuerdo con la invención preferiblemente tiene una superficie de 0,5 m2 a 4 m2. Además, la celda de electrólisis está configurada preferiblemente para densidades de corriente de al menos 3 kA/m2.

En las realizaciones de la invención, la carcasa de la celda está recubierta en el lado exterior en las regiones del borde con una capa eléctricamente aislante. Una capa de aislamiento eléctrico en las regiones del borde de la car casa de la celda es particularmente preferida para reducir las corrientes parásitas en las celdas que van a funcionar en un depósito lleno de un líquido de barrera. Incluso si el líquido de barrera se elige para que tenga una resistencia eléctrica elevada, no se pueden excluir las corrientes parásitas en la unión de las regiones de los bordes, en particu lar si se produce alguna contaminación del líquido de barrera con electrolito procedente del interior de las celdas. En una configuración de este tipo, un revestimiento de aislamiento eléctrico de las caras exteriores de las regiones del borde será ventajoso para reducir las corrientes parásitas.

Preferiblemente, la pila de celdas proporciona al menos una superficie límite interior para la pila de celdas, cuya superficie límite proporciona estabilidad dimensional a la pila de celdas soportando las celdas de electrólisis al me nos lateralmente y desde abajo. Aunque las láminas metálicas utilizadas para la carcasa de la celda suelen ser lo suficientemente robustas como para ser manipuladas cuando la celda está vacía, no proporcionan suficiente estabi lidad dimensional por sí solas cuando se llenan con un electrolito líquido, es decir, cuando están en funcionamiento. Por lo tanto, esta función se transfiere preferiblemente al bastidor de celdas. La superficie límite interior del bastidor de celdas que soporta las celdas de electrólisis al menos lateralmente y desde abajo consigue un equilibrio de pre sión entre el exterior y el interior de la lámina metálica, de forma que la superficie límite disipa las fuerzas gravitatorias del electrolito y/o cualquier presión adicional aplicada al electrolito. La superficie límite interior puede disipar esas fuerzas estando en contacto directo con la superficie exterior de las carcasas de la celdas, o indirectamente mediante un medio intermediario que rellene el espacio entre la superficie exterior de las carcasas de la celdas y la superficie límite interior de la pila de celdas.

En realizaciones preferidas, el bastidor de celdas comprende un depósito con una pared de depósito, en el que la pila de celdas se coloca dentro del depósito y la pared del depósito forma la al menos una superficie límite interior para la pila de celdas, y en el que el depósito se llena con un líquido de barrera eléctricamente no conductor que proporciona estabilidad dimensional de la pila de celdas a la pila de celdas sumergida en el líquido de barrera. El líquido de barrera del depósito es capaz de proporcionar un equilibrio de presión entre el electrolito líquido de la celda y su exterior, aliviando de esta manera las tensiones que se producen en el interior del material de las láminas metálicas. En particular, se prefiere que el líquido de barrera tenga una densidad comprendida entre / - 40% de la densidad del electrolito líquido, con el fin de lograr una distribución en altura similar de la presión debida a la grave dad.

Preferiblemente, el depósito es un recipiente a presión con una sección transversal redonda. A continuación, la con figuración permite una electrólisis a una presión elevada o incluso alta. El recipiente a presión forma una cubierta protectora exterior de geometría sencilla, para la que es comparativamente fácil cumplir la normativa sobre recipien tes a presión, mientras que las celdas individuales contenidas dentro del recipiente no tienen que diseñarse de acuerdo con estas mismas regulaciones.

Además, se prefiere que el electrolizador comprenda un sensor de conductividad para controlar la conductividad eléctrica del líquido de barrera. En funcionamiento normal, la conductividad del líquido de barrera debe ser inferior a un valor umbral especificado. El aumento de la conductividad por encima de este umbral indica un fallo, en particular una fuga de una de las celdas, ya que la fuga de electrolito de las celdas aumentará la conductividad del líquido de barrera.

En realizaciones preferidas, el líquido de barrera contiene un líquido indicador para indicar fugas de electrolito de la pila de celdas mediante un cambio de color. Alternativa o adicionalmente, el valor de pH del líquido de barrera puede ser monitorizado mediante un sensor de pH.

En otras realizaciones preferidas, el depósito está conectado a un circuito de circulación del líquido de barrera, en el que el circuito de circulación comprende un intercambiador de calor para calentar y/o enfriar el líquido de barrera. Generalmente, el proceso de electrólisis genera calor residual. Este calor residual puede extraerse, al menos en parte, enfriando el líquido de barrera por medio del intercambiador de calor. Durante la puesta en marcha, puede ser preferible calentar el líquido de barrera para alcanzar rápidamente una temperatura de funcionamiento preferida. Ventajosamente, se proporciona un sensor de presión para monitorizar la presión en el depósito, en el que el sensor de presión está conectado a una unidad de control configurada para controlar la presión del líquido de barrera ajus tando una presión aplicada desde una fuente de presión externa al depósito. En particular, el control de presión puede utilizarse para ajustar la presión de la barrera en el depósito a la presión del electrolito en las celdas, es decir, con el fin de mantener la presión diferencial entre el interior y el exterior de las celdas por debajo de un umbral espe cificado. La presión de la fuente externa puede aplicarse mediante un medio auxiliar gaseoso. En particular, se pre fiere un medio auxiliar que sea inerte con respecto a los productos de la electrólisis. En caso de electrólisis cloro -alcalina o de agua alcalina, el medio auxiliar preferido es, por ejemplo, el nitrógeno.

En otras realizaciones preferidas, el depósito está completamente lleno del líquido de barrera y sellado para un control autógeno de la presión del líquido de barrera. Por lo tanto, no hay esencialmente ninguna fase gaseosa den tro del depósito fuera de las celdas de electrólisis. Debido a la flexibilidad de las carcasas de las celdas, la presión del líquido de barrera seguirá automáticamente la presión del electrolito dentro de las celdas, por lo que las carcasas de las celdas se deformarán para mantener el equilibrio de presiones.

Otras ventajas de la invención se describen a continuación con referencia a las realizaciones que se muestran en los dibujos que se acompañan.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra esquemáticamente tres celdas de electrólisis,

la figura 2 muestra esquemáticamente una primera realización del electrolizador de acuerdo con la invención, en la que las celdas de electrólisis están apiladas soportadas desde los lados y desde abajo por una superficie límite de un bastidor de celdas,

la figura 3 muestra esquemáticamente una segunda realización del electrolizador de acuerdo con la invención, en la que una pila de celdas de electrólisis está montada en un depósito lleno de un líquido de barrera con un control de presión externa,

la figura 4 muestra esquemáticamente una tercera realización del electrolizador de acuerdo con la invención, en la que una pila de celdas de electrólisis está montada en un depósito cerrado lleno de un líquido de barrera con un control de presión autógeno,

las figuras 5A a 5C muestran esquemáticamente tres configuraciones diferentes de celdas de electrólisis montadas en un depósito de sección redonda.

Descripción detallada de la invención

En los dibujos, las mismas partes se identifican sistemáticamente con los mismos signos de referencia y, por lo tan to, se describen y se hace referencia a ellas solamente una sola vez.

La figura 1 muestra tres celdas de electrólisis 1 apiladas una sobre otra. Cada celda de electrólisis 1 consta de una carcasa 2 y un separador 3 en forma de lámina. Una cámara anódica 4 y una cámara catódica 5 están definidas por la carcasa 2 de la celda y separadas una de la otra por el separador 3 en forma de lámina. La cámara anódica 4 y la cámara catódica 5 comprenden un ánodo 6 y un cátodo 7, respectivamente.

La carcasa 2 de la celda comprende al menos dos hojas de lámina metálica 8, 9 cada una de las cuales tiene una región de borde circunferencial 10, 11. Las láminas metálicas 8, 9 se fijan una a la otra en las regiones de los bordes 10, 11 mediante una unión adhesiva aislante de la electricidad 12 entre las láminas metálicas 8, 9. El separador en forma de lámina 3 se monta en la celda incluyéndose en la unión adhesiva 12 entre las regiones de los bordes 10, 11.

Preferiblemente, las láminas metálicas 8, 9 tienen un grosor inferior o igual a 0,1 mm.

El ánodo 6 y el cátodo 7 están formados preferiblemente por una malla de cables, en particular una malla tejida. En comparación con las mallas fabricadas a partir de un metal expandido, los cables tienen la ventaja de no tener bor des afilados, que podrían dañar las láminas metálicas 8, 9.

La unión adhesiva 12 puede proporcionarse mediante un adhesivo curado químicamente o un adhesivo seco a base de disolvente. Alternativamente, la unión adhesiva 12 puede ser proporcionada por un material termoplástico.

Cuando se apilan unas sobre otras y se comprimen en dirección axial, las celdas de electrólisis 1, debido a sus car casas flexibles 2 de láminas metálicas 8, 9, forman una superficie de contacto extendida entre la cámara anódica 4 y la cámara catódica 5 de una celda 1 adyacente. En la superficie de contacto existirá preferiblemente un equilibrio de presiones entre la presión p1 en las cámaras anódicas 4 y la presión p2 en las cámaras catódicas 5. Además, existe un equilibrio de presiones entre las presiones interiores p1 y p2 y la presión exterior p0 de las celdas 1. Preferible mente, las presiones p1, p2 y p0 se ajustan para que sean iguales hasta diferencias relativas del 10%, con el fin de reducir la tensión del material dentro de las láminas de metal 8, 9. Preferiblemente, las diferencias de presión entre las presiones p1, p2 y p0 no superan los 0,5 bar(g).

Como se muestra en la figura 1, la carcasa 2 de la celda está revestida en realizaciones preferidas en el lado exte rior en las regiones del borde 10, 11 con una capa eléctricamente aislante 13. Una capa aislante 13 en el exterior de la lámina metálica 8, 9 en la región del borde, en particular en la zona sin contacto de las celdas adyacentes 1, es útil para evitar la corriente parásita en caso de un líquido de barrera que sea o se convierta (por ejemplo, por una ligera fuga durante el funcionamiento) en un líquido aislante imperfecto. Por supuesto, debido al requisito de que haya una superficie de contacto entre las celdas adyacentes 1, siempre habrá una imperfección en el extremo de la capa de aislamiento 13, en la que las corrientes parásitas podrían producir daños. Pero las capas aislantes 13 redu cen la sección transversal para el flujo de corrientes parásitas y, por lo tanto, reducen las corrientes parásitas en general.

En la figura 2, se muestra un electrolizador 100 que comprende un bastidor de celdas 110 y una pila de celdas 120. La pila de celdas 120 comprende una pluralidad de celdas de electrólisis 1 apiladas en una dirección axial A. La pila de celdas 110 comprende un dispositivo de compresión 111 para comprimir las celdas de electrólisis 1 de la pila de celdas 120 en la dirección axial A con el fin de mantener la conexión eléctrica de las celdas 1 en serie. La pila de celdas 120 está montada en la pila de celdas 110 con la dirección axial A extendiéndose horizontalmente.

Para instalar las celdas 1 en la pila de celdas 120 existen diferentes posibilidades: Por ejemplo, las celdas 1 pueden suspenderse individualmente de un bastidor superior (no mostrado) de la pila de celdas 110. Alternativamente, las celdas 1 pueden apilarse unas sobre otras mientras la pila de celdas está en posición vertical con la dirección axial A extendiéndose verticalmente. Una vez que todas las celdas 1 de la pila 120 están preapiladas y se aplica la fuerza de compresión a la pila 120, la pila completa 120 se coloca en el estado operativo, es decir, con la dirección axial A extendiéndose horizontalmente.

La pila de celdas 110 que se muestra en la figura 2 proporciona una superficie límite interior 112 para la pila de cel das 120, cuya superficie límite 112 proporciona estabilidad dimensional a la pila de celdas 120 soportando las celdas de electrólisis 1 al menos lateralmente y desde abajo.

Para el funcionamiento del electrolizador 100, una fuente de alimentación 170, 171 está conectada a las carcasas 2 de las celda más externas de la pila 120. Además, las cámaras anódica y catódica 4, 5 de las celdas están conecta das a cabezales de entrada 172 y a cabezales de salida 173 para el suministro y la descarga de electrolito, así como para la descarga de los productos de electrólisis. Los cabezales de entrada y salida 172, 173 se extienden preferi blemente dentro del depósito 113, de manera que se minimice el número de aberturas en el depósito 113. No obs tante, en principio también pueden utilizarse cabezales externos al depósito. Para la conexión con los cabezales de entrada y salida 172, 173 se termo - sueldan accesorios de un material más sólido a aberturas dentro de las láminas metálicas 8, 9. Estos accesorios se conectan a los cabezales, por ejemplo, mediante una conexión roscada, una conexión de boquilla de manguera o una conexión de junta.

En la figura 3 se muestra una segunda realización de un electrolizador 100 de acuerdo con la invención, en la que la pila de celdas 110 comprende un depósito 113 con una pared de depósito 114, en el que la pila de celdas 120 está colocada dentro del depósito 113. La pared 114 del depósito forma la superficie límite interior 112 de la pila 120 de la celda. El depósito 113 se llena con un líquido de barrera 130 no conductor de electricidad que transporta la estabili dad dimensional de la pila de celdas 110 a la pila de celdas 120 sumergida en el líquido de barrera 130. En particu lar, el depósito 113 puede ser un recipiente a presión de sección redonda. Por ejemplo, puede utilizarse agua des mineralizada como líquido de barrera 130.

El depósito 113 consiste originalmente de al menos dos partes que se unen después de instalar la pila de celdas 120 en el depósito 113. En el ejemplo de la figura 3, el depósito 113 está dividido transversalmente a la dirección axial A en tres partes, es decir, una parte central y dos tapas, que están unidas una a la otra por dos bridas 115 por medio de pernos. Para su instalación, las celdas de electrólisis 1 se cuelgan preferiblemente en un bastidor (no representa do) de la pila de celdas 120 de forma desplazable axialmente. A continuación, el bastidor se introduce en el depósito abierto 113 por un lado. Por último, el depósito se cierra atornillando las bridas 115.

El dispositivo de compresión 111 puede colocarse completamente dentro del depósito 113 como se muestra en la figura 3. En este caso, la estanqueidad del depósito 113 se consigue más fácilmente, lo que resulta especialmente ventajoso si el depósito 113 está diseñado como recipiente a presión. Alternativamente, el dispositivo de compresión 111 puede extenderse parcialmente hacia el exterior del depósito 113, por ejemplo, teniendo una varilla de acciona miento que se extienda hacia el exterior.

El depósito 113 está conectado a un bucle de circulación 150 del líquido de barrera 130, en el que el bucle de circu lación 150 comprende un intercambiador de calor 151 para calentar y/o enfriar el líquido de barrera 130. El bucle de circulación 150 comprende además una bomba 152 para hacer circular el líquido de barrera 130.

Para el control de la presión del líquido de barrera 130, se proporciona un sensor de presión 160 para monitorizar la presión en el depósito 113. El sensor de presión 160 está conectado a una unidad de control 161 configurada para controlar la presión del líquido de barrera 130 ajustando una presión aplicada desde una fuente de presión externa 162 al depósito. La fuente de presión externa 162 puede proporcionar, por ejemplo, un gas inerte como el nitrógeno al depósito 113. Preferentemente, la presión p0 del líquido de barrera 130 se controla de forma que sea igual a las presiones p1, p2 dentro de las cámaras anódica y catódica 4, 5 hasta una diferencia de presión relativa máxima del 10%.

También se puede utilizar un sensor de presión 160 para monitorizar la presión del líquido de barrera 130, con el fin de detectar incidentes tales como eventos repentinos de presión (por ejemplo, por pequeñas igniciones). El control mediante un sensor de presión 160 del líquido de barrera 130 es más sensible que el control, por ejemplo, de la presión en los cabezales de salida 173, ya que el líquido de barrera 130 es prácticamente incompresible en compa ración con las porciones de gas en los cabezales de salida 173.

El electrolizador 100 puede comprender además un sensor de conductividad 140 para controlar la conductividad eléctrica del líquido de barrera 130.

Además, el líquido de barrera 130 contiene un líquido indicador para indicar fugas de electrolito de la pila de celdas 120 mediante un cambio de color. Un cambio de color de este tipo puede reconocerse, por ejemplo, por medio de una ventana de inspección 116 o utilizando conductos al menos parcialmente transparentes dentro del bucle de circulación 150.

En todos los demás aspectos, la descripción de la primera realización mostrada en la figura 2 es aplicable en conse cuencia a la segunda realización mostrada en la figura 3.

La figura 4 muestra una tercera realización de un electrolizador 100 de acuerdo con la invención. La tercera realiza ción difiere de la segunda en que el depósito 113 está completamente lleno con el líquido de barrera 130 y sellado para un control autógeno de la presión del líquido de barrera 130. Por lo tanto, el depósito 113 no contiene una fase gaseosa fuera de la pila de celdas 120 y no está conectado a un bucle de circulación de líquido de barrera. En este caso, debido a la incompresibilidad de los líquidos en comparación con los gases, la presión del líquido de barrera 130 seguirá la presión de los medios en el interior de las celdas de electrólisis 1, de forma que se mantenga un equi librio de presión en las carcasas 2 de las celdas.

A modo de ejemplo, el depósito de la figura 4 está dividido longitudinalmente y atornillado en una brida horizontal 115. También podría ser factible unir las piezas del depósito mediante soldadura; sin embargo, el mantenimiento de la pila de celdas 120 se vería perjudicado.

En todos los demás aspectos, la descripción de la primera y segunda realizaciones mostradas en las figuras 2 y 3 es aplicable a la tercera realización mostrada en la figura 4, en consecuencia. En particular, el electrolizador de la figura 4 tendrá cabezales de entrada y salida similares a los de la figura 3, que no se muestran por simplicidad en la figura 4.

Las figuras 5A a 5C ilustran diferentes geometrías posibles de las celdas de electrólisis 1 dentro de los depósitos 113 de las realizaciones segunda y tercera mostradas en las figuras 3 y 4. Generalmente, debido al uso de un líqui do de barrera 130 para mediar el efecto estabilizador dimensional de la pared del depósito 114 a las carcasas 2 de las celdas, la sección transversal de las celdas 1 puede elegirse independientemente de la sección transversal del depósito. Dentro de un depósito 113 de sección redonda, se prefieren en particular las celdas de electrólisis 1 de forma rectangular o cuadrada (figura 5A), hexagonal (figura 5B) o redonda (figura 5C).

Lista de signos de referencia

1 celda de electrólisis

2 carcasa de la celda

3 separador en forma de hoja

4 cámara de ánodo

5 cámara de cátodo

6 ánodo

7 cátodo

8, 9 lámina de metal

10, 11 región del borde

12 unión adhesiva

13 capa de aislamiento eléctrico

100 electrolizador

110 bastidor de celdas

111 dispositivo de compresión

112 superficie límite

113 depósito

114 pared del depósito

115 brida

116 ventana de inspección

120 pila de celdas

130 líquido de barrera

140 sensor de conductividad

150 bucle de circulación

151 intercambiador de calor

152 bomba

160 sensor de presión

161 unidad de control

162 fuente de presión externa

170, 171 suministro eléctrico

172 cabezales de entrada

173 cabezales de salida

A dirección axial

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Electrolizador que comprende un bastidor de celdas (110) y una pila de celdas (120), en el que la pila de celdas (120) comprende una pluralidad de celdas de electrólisis (1) apiladas en una dirección axial (A), en el que el bastidor de celdas (110) comprende un dispositivo de compresión (111) para comprimir las celdas de electróli sis (1) de la pila de celdas (120) en la dirección axial (A) con el fin de mantener la conexión eléctrica de las cel das (1) en serie, y en el que la pila de celdas (120) está montada en el bastidor de celdas (110) con la dirección axial (A) extendida horizontalmente, y en el que cada una de las celdas de electrólisis (1) comprende una car casa de celda (2) y un separador en forma de lámina (3) en las que una cámara anódica (4) y una cámara ca tódica (5) separadas por el separador en forma de lámina (3) están definidas por la carcasa de celda (2) y en las que la cámara anódica (4) y la cámara catódica (5) comprenden un ánodo (6) y un cátodo (7), respectiva mente,que se caracteriza porquela carcasa de celda (2) comprende al menos dos láminas de metal (8, 9) cada una de las cuales tiene una región de borde circunferencial (10, 11), en la que las láminas de metal (8, 9) están fijadas unas a las otras en las regiones de borde (10, 11) por medio de una unión adhesiva (12) de ais lamiento eléctrico entre las láminas de metal (8, 9), y en la que el separador en forma de lámina (3) está mon tado en la celda mediante su inclusión en la unión adhesiva (12) entre las regiones de borde (10, 11).

2. Electrolizador de acuerdo con la reivindicación 1,que se caracteriza porquela unión adhesiva (12) está pro porcionada por un adhesivo curado químicamente o un adhesivo seco a base de disolvente.

3. Electrolizador de acuerdo con la reivindicación 1,que se caracteriza porquela unión adhesiva (12) está pro vista de un material termoplástico.

4. Electrolizador de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3,que se caracteriza porquelas láminas metá licas (8, 9) tienen un grosor inferior o igual a 0,2 mm.

5. Electrolizador de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4,que se caracteriza porquela celda de elec trólisis (1) tiene forma rectangular, cuadrada, hexagonal o redonda.

6. Electrolizador de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5,que se caracteriza porquela carcasa de la celda (2) está recubierta por el lado exterior en las regiones del borde (10, 11) con una capa eléctricamente ais lante (13).

7. Electrolizador de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6,que se caracteriza porquela pila de celdas (110) proporciona al menos una superficie límite interior (112) para la pila de celdas (120), dicha su perficie límite (112) proporciona estabilidad dimensional a la pila de celdas (120) soportando las celdas de elec trólisis (1) al menos lateralmente y desde abajo.

8. Electrolizador de acuerdo con la reivindicación 7,que se caracteriza porqueel bastidor de celdas (110) com prende un depósito (113) con una pared de depósito (114), en el que la pila de celdas (120) se coloca dentro del depósito (113) y la pared de depósito (114) forma la al menos una superficie límite interior (112) para la pila de celdas (120), y en el que el depósito (113) se llena con un líquido de barrera (130) no conductor eléctrica mente que transmite estabilidad dimensional del bastidor de celdas (110) a la pila de celdas (120) sumergida en el líquido de barrera (130).

9. Electrolizador de acuerdo con la reivindicación 8,que se caracteriza porqueel depósito (113) es un recipiente a presión de sección redonda.

10. Electrolizador de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 ó 9,que se caracteriza porqueel electrolizador (100) comprende además un sensor de conductividad (140) para monitorizar la conductividad eléctrica del lí quido de barrera (130).

11. Electrolizador de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 10,que se caracteriza porqueel líquido de ba rrera (130) contiene un líquido indicador para indicar fugas de electrolito de la pila de celdas (120) mediante cambio de color.

12. Electrolizador de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 11,que se caracteriza porqueel depósito (113) está conectado a un bucle de circulación (150) del líquido de barrera (130), en el que el bucle de circulación (150) comprende un intercambiador de calor (151) para calentar y/o enfriar el líquido de barrera (130).

13. Electrolizador de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 12,que se caracteriza porquese proporciona un sensor de presión (160) para monitorizar la presión en el depósito (113), en el que el sensor de presión (160) está conectado a una unidad de control (161) configurada para controlar la presión del líquido de barrera (130) ajustando una presión aplicada desde una fuente de presión externa (162) al depósito.

14. Electrolizador de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 11,que se caracteriza porqueel depósito (113) está completamente lleno del líquido de barrera (130) y sellado para un control autógeno de la presión del lí quido de barrera (130).