Elektrolysesystem und Verfahren zum Betreiben eines Elektro lysesystems

Die Erfindung betrifft einen Elektrolyseur zum Zerlegen von Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff und ein Verfahren zum Betreiben des Elektrolyseurs.

Ein Elektrolyseur ist eine Vorrichtung, die mit Hilfe von elektrischem Strom eine Stoffumwandlung herbeiführt (Elektro lyse). Entsprechend der Vielfalt an unterschiedlichen Elekt rolysen gibt es auch eine Vielzahl von Elektrolyseuren, wie beispielsweise einen Elektrolyseur für eine Wasserstoffelekt- rolyse.

Aktuelle Überlegungen gehen dahin, mit Energie aus erneuerba ren Energiequellen in Zeiten mit viel Sonne und viel Wind, also mit überdurchschnittlicher Solarstrom- oder Windkrafter zeugung, Wertstoffe zu erzeugen. Ein Wertstoff kann insbeson dere Wasserstoff sein, welcher mit Wasserelektrolyseuren er zeugt wird. Mittels des Wasserstoffs kann beispielsweise so genanntes EE-Gas hergestellt werden.

Dabei erzeugt ein (Wasserstoffelektrolyse-) Elektrolyseur mit Hilfe der elektrischen Energie, insbesondere aus Windenergie oder Sonnenenergie, zunächst Wasserstoff. Danach wird der Wasserstoff in einem Sabatierprozess zusammen mit Kohlendi oxid zur Herstellung von Methan verwendet. Das Methan kann dann beispielsweise in ein bereits vorhandenes Erdgasnetz eingespeist werden und ermöglicht so eine Speicherung und einen Transport von Energie zum Verbraucher und kann so ein elektrisches Netz entlasten. Alternativ dazu kann der vom Elektrolyseur erzeugte Wasserstoff auch unmittelbar weiter verwendet werden, beispielsweise für eine Brennstoffzelle.

Bei einem Elektrolyseur für die Wasserstoffelektrolyse wird Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Bei einem PEM- Elektrolyseur wird typischerweise anodenseitig destilliertes Wasser als Edukt zugeführt und an einer protonendurchlässigen Membran (engl.: „Proton-Exchange-Membrane"; PEM) zu Wasser stoff und Sauerstoff gespalten. Das Wasser wird dabei an der Anode zu Sauerstoff oxidiert. Die Protonen passieren die pro tonendurchlässige Membran. Kathodenseitig wird Wasserstoff produziert. Eine Elektrolyseeinheit umfasst typischerweise wenigstens vier Elektrolysemodule. Ein Elektrolysemodul um fasst typischerweise 50 Elektrolysezellen.

Ein Elektrolyseur wird typischerweise in Containern oder Ge bäuden installiert, um ihn vor äußeren Einflüssen wie insbe sondere Niederschlag zu schützen. Diese Container oder Gebäu de werden belüftet. Das Belüften sorgt für einen Wärmeaus tausch mit der Umgebung. Weiterhin erfolgt ein Luftaustausch mit einer Luftaustauschrate, die ausreicht, Gasleckagen zu neutralisieren und für ausreichend Kühlung zu sorgen. Die Be lüftung erfolgt insbesondere kontinuierlich.

Nachteilig werden über den Luftaustausch während des Belüf- tens Staub, Salze oder unerwünschte Gase aus der Umgebung in den Container oder das Gebäude eingebracht. Dies kann nach teilig zu einem erhöhten Wartungsaufwand für den Elektroly seur führen und die Lebensdauer eines Elektrolyseurs verkür zen. Weiterhin können nachteilig brennbare Gase innerhalb des Gebäudes oder Containers gelangen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Elektro lysesystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Elektrolyse systems anzugeben, welches die genannten Nachteile überwin det.

Die Aufgabe wird mit einem Elektrolysesystem gemäß Anspruch 1 und einem Verfahren zum Betreiben eines Elektrolysesystems gemäß Anspruch 9 gelöst.

Das erfindungsgemäße Elektrolysesystem zum elektrochemischen Zerlegen von Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff umfasst we- nigstens einen Elektrolyseur zum elektrochemischen Zerlegen von Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff. Es umfasst weiter hin eine Einhausungsvorrichtung zur Aufnahme des Elektroly seurs. Der Elektrolyseur / Elektrolysesystem (mehr als nur der Stack) ist dabei wenigstens teilweise in der Einhausungs vorrichtung angeordnet. Die Einhausungsvorrichtung ist zu ei nem ersten Fluid, welches die Einhausungsvorrichtung umgibt, dicht abgeschlossen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Elektroly sesystems zum Zerlegen von Wasser zu Wasserstoff und Sauer stoff umfasst mehrere Schritte. Zunächst wird ein Elektroly sesystem mit wenigstens einem Elektrolyseur zum elektrochemi schen Zerlegen von Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff be- reitgestellt. Das Elektrolysesystem umfasst weiterhin eine Einhausungsvorrichtung zur Aufnahme des Elektrolyseurs, wobei der Elektrolyseur wenigstens teilweise in der Einhausungsvor richtung angeordnet ist und die Einhausungsvorrichtung zu ei nem die Einhausungsvorrichtung umgebenden ersten Fluid dicht abgeschlossen ist. Anschließend wird in dem Elektrolyseur Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Der Wasserstoff und der Sauerstoff werden aus der Einhausungsvorrichtung her ausgeführt. Das Elektrolysesystem ist dabei mehr als nur ein Stack, sondern umfasst mehrere Stacks mit der dazugehörigen Infrastruktur .

Vorteilhaft ist der Elektrolyseur von einer äußeren Umgebung, die das erste Fluid aufweist, abgeschottet. Somit können kei ne unerwünschten Komponenten, wie Staub, Salze, insbesondere aus Meeresluft, oder Gase den Elektrolyseur kontaktieren oder sich mit dem den Elektrolyseur umgebenden Medium mischen. Vorteilhaft wird der Elektrolyseur somit von äußeren Einflüs sen geschützt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung umfasst die Einhausungsvorrichtung einen Wärmetau scher zum thermischen Ausgleich der Temperatur in der Einhau sungsvorrichtung und außerhalb der Einhausungsvorrichtung. Vorteilhaft wird somit gewährleistet, dass die Wärme, die während der Elektrolyse entsteht, aus dem Elektrolysesystem herausgetragen wird. Besonders vorteilhaft erfolgt das Abge ben der Wärme indirekt durch einen Wärmetauscher, sodass vor teilhaft vermieden wird, dass Komponenten mit der Umgebung ausgetauscht werden müssen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbil dung der Erfindung weist das Elektrolysesystem wenigstens ei nen Sauerstoffsensor auf. Alternativ oder zusätzlich umfasst das Elektrolysesystem einen Wasserstoffsensor. Vorteilhaft kann so die Konzentration des Wasserstoffs und des Sauer stoffs detektiert werden, um Leckagen derart frühzeitig zu erkennen, dass Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbil dung der Erfindung ist in der Einhausungsvorrichtung ein che mischer Molekülfänger zum Reduzieren von Wasserstoff, Sauer stoff und/oder Wasser angeordnet. Dies stellt vorteilhafter weise insbesondere dann eine Gegenmaßnahme zu einem zu hohen Sauerstoffgehalt und/oder Wasserstoffgehalt im ersten Fluid dar. Auch eine zu hohe Feuchtigkeit, die dem Elektrolyseur Schaden kann, kann mithilfe des chemischen Molekülfängers o- der Feuchtigkeit transportierende Membranen reduziert werden. Vorteilhaft kann so vermieden werden, dass aufgrund einer Be- tauung Korrosion der Komponenten erfolgt, was wiederum zu ei ner erhöhten Kurzschlussgefahr führen kann. Die Komponenten müssen also nicht für eine Betauung ausgelegt sein, was vor teilhaft den Aufbau vereinfacht und die Kosten erniedrigt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbil dung der Erfindung ist in der Einhausungsvorrichtung eine elektrochemische Wasserstoffpumpe angeordnet. Eine elektro chemische Pumpe transportiert bei Anlegen von elektrischem Strom Wasserstoff über eine Membran, insbesondere über eine Protonenaustauschmembran. Somit kann vorteilhaft über eine für andere Gase als Wasserstoff gasdichte Membran selektiv Wasserstoff vom Inneren der Einhausungsvorrichtung nach außen transportiert werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiter bildung der Erfindung umfasst das Elektrolysesystem eine Brennstoffzelle. Die Brennstoffzelle wird mit Wasserstoff, insbesondere das Produkt des Elektrolyseurs, als Brennstoff und mit der Luft, also der Luft im Inneren der Einhausungs vorrichtung, als Oxidator betrieben. Dabei wird Sauerstoff aus der Luft verbraucht, woduruch die Abluft der Brennstoff zelle sauerstoffarmer ist als die Zuluft der Brennstoffzelle. Der Sauerstoffanteil kann vorteilhaft so weit reduziert werden, dass bei einer Wasserstoffleckage des Elektrolyseurs kein brennbares Gasgemisch gebildet werden kann. Vorteilhaft wird so die Betriebssicherheit des Elektrolysesystems erhöht.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiter bildung der Erfindung umfasst das Elektrolysesystem eine Befüllvorrichtung zum Befüllen der Einhausungsvorrichtung mit dem zweiten Fluid. Inbesondere können vorteilhaft mittels der Befüllvorrichtung Volumenkompensationen insbesondere aufgrund eines veränderten Luftdrucks oder einer veränderten Tem peratur durchgeführt werden. Die Befüllvorrichtung umfasst inbesondere mit Inertgas befüllte Durckgasbehälter.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiter bildung der Erfindung umfasst das Elektrolysesystem eine Abtrennvorrichtung zum Entfernen von Wasser aus dem zweiten Fluid. Inbesondere umfasst die Abtrennvorrichtung ein Ab sorptionsbett oder ein Adsorptionsbett. Das Adsorptionsbett umfasst insbesondere ein Silicagel als Adsorptionsmittel. Die Abtrennvorrichtung kann auch als eine Kältefalle ausgestaltet sein. Es ist auch möglich mittels Wasserdampf-permeablen Membranen, insbesondere mittels Feuchtigkeit transportieren den Membranen (z.B. Gore-Tex-Membranen), Wasser aus der Einhausungsvorrichtung zu transportieren. Vorteilhaft wird der Feuchteghalt des zweiten Fluids niedrig gehalten. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiter bildung der Erfindung umfasst die Einhausungsvorrichtung eine Hülle, wobei in der Hülle eine fluiddicht abschließende Durchströmvorrichtung angeordnet ist. Diese fluiddicht abschließende Durchströmvorrichtung ermöglicht vorteilhaft ein diskontinuierliche Belüften der Einhausungsvorrichtung. Die Durchströmvorrichtung kann insbesondere eine Klappe, ein Ventil oder eine Pumpenöffnung sein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiter bildung der Erfindung umfasst der Elektrolyseur des Elektrolysesystems eine Peripherie, welche Leitungen und Wärmetauscher umfasst. Diese Peripherie ist in der Ein hausungsvorrichtung angeordnet. Vorteilhaft werden somit nicht nur der Elektrolyseur sondern sämtliche Zu- und Ableitungen sowie Wärmetauscher von den äußeren Einflüssen der Umgebung geschützt. Somit werden vorteilhaft Wartungsab stände reduziert.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiter bildung der Erfindung ist das erste Fluid eine Gasmischung, insbesondere Luft. Vorteilhaft schützt die Einhausungsvor richtung insbesondere vor der Luft, die die Einhausungsvor richtung umgibt. Diese kann, insbesondere in der Nähe von Raffinerien, brennbare Gase umfassen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiter bildung der Erfindung ist die Einhausungsvorrichtung mit einem zweiten Fluid befüllt. Das zweite Fluid ist ins besondere ein Gas oder eine Gasmischung. In anderen Worten heißt das, dass in der Einhausungsvorrichtung den Elek trolyseur umgebend ein Schutzgas angeordnet ist. Dieses Schutzgas ist insbesondere ein inertes Gas. Als inertes Gas können insbesondere Stickstoff, Kohlenstoffdioxid, unbrenn bare FCKW Ersatzgase oder Edelgase eingesetzt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbil dung der Erfindung wird als das zweite Fluid ein Sauerstoff- armes oder sauerstofffreies Fluid eingesetzt. Vorteilhaft er höht dies die Sicherheit des Elektrolysesystems zusätzlich, da kleine Leckagen von Wasserstoff ausgeglichen werden kön nen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbil dung der Erfindung weist das zweite Fluid eine andere Zusam mensetzung als das erste Fluid auf.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiter bildung der Erfindung ist ein erster Druck innerhalb der Einhausungsvorrichtung höher als ein zweiter Druck außerhalb der Einhausungsvorrichtung. Insbesondere beträgt der Unter schied zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck weniger als 200 mbar, bevorzugt weniger als 50 mbar.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung un ter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Darin zeigen schematisch:

Figur 1 ein Elektrolysesystem mit einem Elektrolyser umfassend eine Elektrolysezelle und einer EinhausungsVorrichtung,

Figur 2 ein Elektrolysesystem mit einem Elektrolyseur umfassend eine Elektrolysezelle, einer Peripherie und einer Einhausungsvorrichtung.

Figur 1 zeigt ein Elektrolysesystem 1 mit einer einem Elek trolyseur umfassend eine Elektrolysezelle 2 und einer Ein hausungsvorrichtung 10. Ein Elektrolyseur umfasst typischer weise mehrere Elektrolysezellen 2. Diese Elektrolysezellen 2 werden insbesondere in Stacks angeordnet. Zum Zwecke der vereinfachten Darstellung, sind in den Figuren 1 und 2 jeweils nur eine Elektrolysezelle 2 gezeigt. Grunsätzlich wird in der Einhausungsvorrichtung 10 aber der gesamte Elektrolyseur angeordnet. In der Einhausungsvorrichtung 10 ist die Elektrolysezelle 2 angeordnet. Die Elektrolysezelle 2 umfasst einen Anodenraum 4 und einen Kathodenraum 5. In dem Anodenraum 4 ist eine Anode 7 angeordnet. In dem Kathodenraum 5 ist eine Kathode 8 angeordnet. Wasser W fließt aus einer Wasserspeichervor richtung 30 in den Anodenraum 4 und den Kathodenraum 5. Das Wasser W wird in der Elektrolysezelle 2 zu Wasserstoff H2 und Sauerstoff O2 zerlegt. Der Wasserstoff H2 verlässt die Elek trolysezelle 2 und die Einhausungsvorrichtung 10. Er wird in eine WasserstoffSpeichervorrichtung geführt. Der Sauerstoff O2 verlässt den Anodenraum 4 und wird in eine Sauerstoff speichervorrichtung 31 geführt oder wird an die Umgebung außerhalb der Einhausungsvorrichtung 10 abgegeben. Die Durchgänge der wasserleitenden, wasserstoffleitenden und sauerstoffleitenden Leitungen durch die Einhausungsvor richtung 10 sind fluiddicht ausgeführt. Außerhalb der Ein hausungsvorrichtung 10 befindet sich ein erstes Fluid Fl. Dieses Fluid ist insbesondere Luft, welche mit Salz oder Staub belastet ist. In der Einhausungsvorrichtung 10 befindet sich ein zweites Fluid F2. Das zweite Fluid F2 weist insbe sondere ein Gasgemisch, welches sehr wenig oder keinen Sauerstoff umfasst, auf. Das zweite Fluid ist insbesondere Stickstoff.

Vorteilhafterweise wird die Elektrolysezelle 2 und die peripheren Leitungen somit durch äußere Einflüsse durch das erste Fluid Fl geschützt. Um einen Austausch von Wärme zu gewährleisten, ist an der Einhausungsvorrichtung 10 ein zweiter Wärmetauscher 23 angeordnet. In diesen kann mithilfe des Ventils 22 das erste Fluid Fl einströmen, um Wärme aus der Einhausungsvorrichtung 10 in die Umgebung zu trans portieren.

Ebenso können in der Einhausungsvorrichtung 10 weitere Ventile angeordnet sein. Diese können insbesondere im Fall einer Wasserstoff- oder Sauerstoffleckage das zweite Fluid F2 in die Umgebung, also in das erste Fluid Fl, ablassen. Dies ist in den Figuren nicht gezeigt.

Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Elektro lysesystems 1 mit einer Elektrolysezelle 2. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel findet die Elektrolyse bei atmosphäri schem Druck mit einem natürlichen Umlauf statt. Vorteilhaft sind somit keine, bzw. nur wenigen Pumpen nötig. Dieser Auf bau umfasst eine Peripherie, die insbesondere Leitungen und Abscheidevorrichtungen aufweist.

Nahezu alle Komponenten (mit Ausnahme der StoffSpeichervor richtungen) sind in diesem Beispiel in einer Einhausungsvor richtung 10 angeordnet. Die Einhausungsvorrichtung 10 schützt die Komponenten im Inneren der Einhausungsvorrichtung 10 ins besondere vor Staub oder Salz aus der Umgebung. Um die Ein hausungsvorrichtung 10 herum befindet sich ein erstes Fluid Fl. Dieses umfasst insbesondere Staub oder Salz. Im Inneren der Einhausungsvorrichtung 10 befindet sich ein zweites Fluid F2. Dies ist insbesondere eine Gasmischung, welche sehr wenig oder keinen Sauerstoff umfasst. Wie bereits im ersten Ausfüh rungsbeispiel gezeigt, sind die Sauerstoffleitung, die Was serstoffleitung und die Wasserleitung derart angeordnet, dass sie die Einhausungsvorrichtung 10 fluiddicht durchqueren. Das heißt, dass die Leitungen durch eine Öffnung in der Hülle der Einhausungsvorrichtung geführt werden und diese Öffnung an schließend fluiddicht verschlossen wird. Um einen Wärmetausch mit der Umgebung zu ermöglichen, ist an der Einhausungsvor richtung 10, insbesondere an der Hülle der Einhausungsvor richtung 10, ein zweiter Wärmetauscher 23 angeordnet. Dieser kann mithilfe eines Ventils von dem ersten Fluid Fl aus der Umgebung durchströmt werden, sodass das erste Fluid Wärme aus der Einhausungsvorrichtung 10 aufnehmen kann und an die Umge bung abgeben kann.

Die Elektrolysezelle 2 umfasst eine Protonenaustauschmembran 3, welche den Anodenraum 4 vom Kathodenraum 5 trennt. Der Anodenraum 4 umfasst eine Anode 7. Der Kathodenraum 5 umfasst eine Kathode 8. Im Anodenraum 4 wird an der Anode 7 Wasser W zu Sauerstoff O2 oxidiert. Das während der Elektrolyse im Anodenraum 4 entstehende Sauerstoff-Wasser-Gemisch hat eine geringere Dichte als reines Wasser. Dadurch steigt es in der ersten Leitung 9, auch Steigrohr genannt, in eine erste Gas- abscheidevorrichtung 20 auf. Die erste Gasabscheidevorrich- tung 20 befindet sich oberhalb des Anodenraum 4. In der ers ten Gasabscheidevorrichtung 20 trennt sich der Sauerstoff vom Wasser. Der Sauerstoff O2 wird insbesondere in einen Sauer stoffSpeicher (in der Abbildung nicht gezeigt) geführt. Das Wasser W wird über eine zweite Leitung 15 in einen ersten Wärmetauscher 6 geführt. Im Kathodenraum wird während der Elektrolyse an der Kathode 8 Wasser zu Wasserstoff H2 redu ziert. Das Wasserstoff-Wasser-Gemisch steigt insbesondere im Rahmen eines „Zwangsumlaufs" aufgrund der niedrigeren Dichte im Vergleich zu Wasser W über eine dritte Leitung 11 in eine zweite Gasabscheidevorrichtung 21 auf. In der zweiten Gasab scheidevorrichtung 21 trennt sich der Wasserstoff H2 vom Was ser W. Der Wasserstoff H2 verlässt die Einhausungsvorrichtung 10 und wird bevorzugt in einen WasserstoffSpeicher geführt. Das Wasser W kann über eine vierte Leitung 12 in den ersten Wärmetauscher 6 geführt werden. Das Wasser W wird anschlie ßend von dem ersten Wärmetauscher 6 aus zurück in den Anoden raum 4 und den Kathodenraum 5 geführt. Der erste Wärmetau scher 6 wird mit einem Kühlmittel, insbesondere Wasser, be trieben. Zwischen diesem Kühlmittel und dem Wasser aus der Elektrolyse findet kein Stoffaustausch statt. Der Kühlmittel zustrom und -abstrom aus dem ersten Wärmetauscher 6 ist der Übersicht halber nicht in Figur 2 gezeigt.

Vorteilhaft ist das Elektrolysesystem 1 dynamisch betreibbar, das heißt je nach Lasteintrag kann die Elektrolyseeinheit 1 mit einer Energiedichte von mehr als 0 A/cm ² bis zu 4 A/cm ² , besonders bevorzugt von mehr als 1 A/cm ² bis 3 A/cm ² , betrie ben werden.

Die erste und die zweite Gasabscheidevorrichtung 20, 21 lie gen auf einer zweiten Höhe. Die maximale Höhe der Elektroly- sezelle liegt auf einer ersten Höhte. Die zweite Höhe liegt oberhalb der ersten Höhe. Dadurch kann allein aufgrund der im Elektrolyseur entstehenden Dichteunterschiede eine natürliche Umwälzung der Edukte und Produkte im Elektrolyseur gewähr leistet werden. Beide Höhen müssen aber oberhalb der ersten Höhe der Elektrolysezelle liegen. Zusätzliche Pumpen oder an dere Fördermittel sind vorteilhaft nicht nötig. Alternativ zu der hier gezeigten Ausführung, ist es auch möglich den Natur umlauf ausschließlich auf der Sauerstoffseite, also im Ano denraum 4 durchzuführen. Durch das auf der physikalischen Größe der Dichte basierende Prinzip des Naturumlaufs, regu liert sich die Wassertörderrate selbst. Das heißt, bei einer geeigneten Prozessgestaltung wird bei einer erhöhten Gaspro duktionsrate die Wassertörderrate gesteigert, wodurch wiede rum die Wärme vorteilhaft abgeführt wird.

Besonders vorteilhaft ist der Betrieb des Naturumlaufs bei einem atmosphärischen Druck, da hier die Gasblasengröße des Wasserstoffs und/oder Sauerstoffs und damit die resultierende Transportfähigkeit hinsichtlich der Gase und des Wassers aus reichend groß ist, sodass auf Pumpen vollständig verzichtet werden kann.

Die Wasserkreisläufe der Wasserstoff- und Sauerstoffseite, also des Wassers im Anodenraum 4 und im Kathodenraum 5 sind über den ersten Wärmetauscher 6 miteinander verbunden.

Aufgrund der Reaktionsgleichung der Wasserspaltung wird deut lich, dass etwa das doppelte Volumen an Wasserstoffgas wie Sauerstoffgas bei der Zerlegung des Wassers entsteht. Somit würde bei einem gleich gestalteten Rohrdurchmesser der Was serstoffseite und der Sauerstoffseite, die Wasserstoffseite eine höhere Wassertörderrate als die Sauerstoffseite aufwei sen, solange die Förderrate nicht durch den Rohrdurchmesser limitiert wird. Wird die Förderrate des Wassers durch das Steigrohr limitiert, so kann durch Anpassung des Steigrohr durchmessers die Förderrate optimiert werden. Um somit den Wasserdurchfluss auf beiden Seiten zu optimieren, wird der erste Durchmesser der ersten Leitung 9 kleiner als der zweite Durchmesser der dritten Leitung 11 dimensioniert. Besonders vorteilhaft weist die erste Leitung 9 eine Querschnittsfläche von ungefähr der Hälfte der Querschnittsfläche der dritten Leitung 11 auf. Vorteilhaft kann im Vergleich zu einer kon ventionellen gleichartigen Rohrdurchmesserverteilung eine hö here Wasserförderrate, insbesondere auf der Anodenseite, er zielt werden.

Bezugszeichenliste

1 Elektrolysesystem

2 Elektrolysezelle

3 Protonenaustauschmembran

4 Anodenraum

5 Kathodenraum

6 erster Wärmetauscher

7 Anode

8 Kathode

9 erste Leitung

10 Einhausungsvorrichtung

11 dritte Leitung

12 vierte Leitung

15 zweite Leitung

20 erste Gasabscheidevorrichtung

21 zweite Gasabscheidevorrichtung

22 Ventil

23 zweiter Wärmetauscher

30 Wasserspeichervorrichtung

31 SauerstoffSpeichervorrichtung

32 WasserstoffSpeichervorrichtung

W Wasser

H2 Wasserstoff

O2 Sauerstoff

Fl erstes Fluid

F2 zweites Fluid