Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Betreiben eines Elektrolyseurs mit wenigstens einer Elektroiyseurzelle, die im Innenraum eines unter Druck stehenden Behälters zumindest teilweise einliegt und gegenüber dem

Innenraum geschlossen ist, wobei die Elektroiyseurzelle zwei Polplatten umfasst, zwischen denen eine Membran-Elektroden-Einheit derart angeordnet ist, dass die Elektroiyseurzelle in eine erste, eine Anode bildende Halbzelle und eine zweite, eine Kathode bildende Halbzelle geteilt ist, wobei die Polplatten durch den Druck im Behälter gegen die Membran-Elektroden-Einheit gepresst werden, und im Betrieb der Elektroiyseurzelle in der ersten Halbzelle Sauerstoff und in der zweiten Halbzelle Wasserstoff erzeugt wird, der über jeweils einen Ausgang der Elektroiyseurzelle in jeweils einen Druckspeicher geleitet wird.

Elektrolyseurzellen des vorgenannten Typs sind bekannt. Sie wandeln elektrische Energie in chemische Energie um, indem eine Gleichspannung zur Spaltung von destilliertem Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zwischen Elektroden angelegt wird, was allgemein als Elektrolyse bekannt ist. Beispielsweise beschreibt die deutsche Patentanmeldung DE 10 2009 057 494 A1 eine Vorrichtung mit mehreren Einzelzellen, die einen sogenannten Stack bilden und die als Elektrolyseurzellen eingesetzt werden können.

Die Membran-Elektroden-Einheit einer Elektroiyseurzelle der vorgenannten Gattung besteht aus einem ionenleitfähigen Polymer (PEM - Polymer-Elektrolyt-Membran), auf dem beidseitig jeweils eine dünne, poröse und elektrisch leitfähige Schicht

BESTÄTIGUNGSKOPIE aufgetragen ist. Diese Schichten bilden die Elektroden. Zwischen den Elektroden wird im Betrieb eine Gleichspannung von mindestens 1 ,23V angelegt, sodass die eine Elektrode als Anode und die andere Elektrode als Kathode fungiert. Dies bedeutet, dass sich das ionenleitfähige Polymer zwischen den Elektroden befindet, wobei die Membran die Elektrolyseurzelle in zwei Halbzellen trennt. Jede der beiden Polplatten umschließt die ihr zugewandte Membranelektrode, d.h.

elektrodenbildende Schicht auf der Membran. Die Membran ist gasdicht und im feuchten Zustand protonendurchlässig. Zumeist sind die Schichten zusätzlich noch mit einem Katalysator versehen, wobei auf der Kathodenseite Platin und auf der Anodenseite Edelmetalle wie Iridium, Ruthenium, Platin oder Metalloxide der erwähnten Metalle verwendet sein können.

Für einen besseren An- und Abtransport des Wasserstoffs und des Sauerstoffs können poröse, elektrisch leitfähige Schichten, auch als Diffusionslagen bezeichnet, zwischen den Polplatten und den Membranelektroden liegen. In diesem Fall wird jede Halbzelle durch eine Polplatte, die dieser Polplatte jeweils zugewandte

Oberfläche der Membran und die dazwischen liegende Diffusionslage gebildet. Da besagte Diffusionslagen leitfähig sind und an der jeweiligen Membranelektrode anliegen, bilden sie einen Teil der entsprechenden Elektrode. Dasselbe gilt für die jeweilige Polplatte, die z.B. aus Metall oder Graphit ist und wiederum an der entsprechenden Diffusionslage anliegt.

Zumindest auf der Anodenseite der Elektrolyseurzelle wird Wasser zugeführt, das an der Anode in elementaren Sauerstoff und positiv geladene Wasserstoffionen d.h. Protonen zersetzt wird. Der elementare Sauerstoff verbindet sich sogleich zu molekularem Sauerstoff, die Protonen diffundieren durch die protonenleitende

Membran zur Kathode, wo sie mit zugeführten Elektronen zunächst zu elementarem Wasserstoff rekombinieren, welcher sich sodann zu Wasserstoffmolekülen verbindet.

Die Reaktionsgleichungen für diesen elektrochemischen Prozess lauten auf der Anodenseite 2 H ₂ O 4H ⁺ + 4e ^" + 20; 20 -» O ₂ und entsprechend auf der

Kathodenseite 4H ⁺ + 4e ^" -> 4H; 4H -> 2H ₂ . In den beiden Halbzellen der

Elektrolyseurzelle sammelt sich folglich in der Anodenhalbzelle Sauerstoff und in der Kathodenhalbzelle Wasserstoff. Ein Elektrolyseur kann damit gezielt zur Herstellung von Wasserstoff und Sauerstoff verwenden werden.

Im Wesentlichen bewirkt der Druck auf die Polplatten, dass diese flächig auf die Membran-Elektroden-Einheit gepresst werden, sodass die elektrischen Verluste reduziert werden und die elektrische Kontaktierung zwischen den einzelnen

Schichten der Elektrolyseurzelle optimal ist. Der Druck auf die Polplatten beeinflusst durch die Reduzierung der elektrischen Verluste wesentlich den Wirkungsgrad der Elektrolyse.

Es sind unterschiedliche Methoden bekannt, um die notwendige Flächenpressung innerhalb der Halbzellen zu realisieren. Beispielsweise können zwei Endplatten verwendet werden, zwischen denen die Elektrolyseurzelle oder ein aus mehreren solcher Zellen gebildeter Stack angeordnet ist, und die über Zuganker oder

Gewindebolzen miteinander verspannt werden. Die beiden Endplatten übertragen den Flächendruck auf die/den dazwischenliegenden Elektrolyseurzellen/

Elektrolyseurzellenstack. Durch die Verwendung von massiven Endplatten kann die an den Zugankern punktuell eingeleitete Kraft auf die gesamte Fläche der Membran- Elektroden-Einheit einigermaßen gleichmäßig verteilt werden, so dass diese weitestgehend homogen verpresst wird. Um die Gleichmäßigkeit zu erhöhen, ist aus der Patentanmeldung DE 1 930 116 A eine technische Konstruktion bekannt, bei der spezielle Hohlräume vorgesehen sind, in denen z. B. gas- oder flüssigkeitsgefüllte Druckkissen angeordnet sind. Bekannt sind auch Hohlräume, die mit einem inkompressiblen Druckmedium gefüllt sind oder die über spezielle

Federanordnungen verfügen, siehe beispielsweise DE 00 03 528 A1.

Weiterhin kann die Verpressung auch hydraulisch erfolgen. In dieser

Ausführungsvariante bildet das Gehäuse des Elektrolyseurs einen Druckbehälter, in dem ein druckbehaftetes Medium, beispielsweise eine Flüssigkeit oder ein Gas eingefüllt ist. Die Elektrolyseurzelle liegt in dem Medium zumindest teilweise ein, so dass beim Aufbau eines Überdrucks in dem Druckbehälter das Medium den Druck auf die Polplatten überträgt. Dies stellt eine "hydraulische Verpressung" der Zellen dar und ist ebenfalls in der DE 10 2009 017 779 A1 und DE 10 2009 057 494 A1 beschrieben. Ein derart von außen auf die Polplatten ausgeübter Druck bewirkt dann eine entsprechende Pressung der Polplatten auf die Membran-Elektroden-Einheit. Es ist auch bekannt, die Elektrolyseurzelle(n) in elastischen Taschen anzuordnen, so dass das Medium seinen Druck zunächst auf diese Taschen ausübt, welche sich an die Polplatten legen und sodann den Druck auf die Polplatten übertragen.

Wie bereits ausgeführt, bilden die Anodenseite und Kathodenseite einer

Elektrolyseurzelle jeweils eine Halbzelle, in der das entsprechend entstehende Gas aufgefangen werden kann, wobei die Halbzellen sind durch die gasdichte Polymer- Membran der Membran-Elektroden-Einheit voneinander getrennt sind.

Gase werden üblicherweise in Druckflaschen gelagert und transportiert.

Zur Herstellung von Wasserstoff und Sauerstoff kann jede Halbzelle mit einem mechanischen Kompressor verbunden werden, der das entsprechende Gas verdichtet in einen Druckspeicher befördert. Die Halbzelle selbst bleibt dabei im Wesentlichen drucklos, um die empfindliche Membran nicht zu beschädigen, da es bei der Membran anderenfalls zu Rissen und Brüchen kommen kann. Der Druck wird entsprechend erst hinter dem Kompressor aufgebaut.

In einer weiteren Ausführungsvariante sind Elektrolyseure bekannt, die den bei der Wasserelektrolyse erzeugten Sauerstoff drucklos in die Atmosphäre entlassen, sodass sich über der Membran ein geringer Druckgradient einstellt, dem die

Membran standhalten muss. Hierfür muss die Membran eine gewisse mechanische Stabilität aufweisen, was in der Regel durch eine dickere Membran erreicht wird.

Eine dickere Membran führt zu einem geringeren Wirkungsgrad der

Elektrolyseurzelle, da sich der Weg, den die Protonen durch die Membran

zurücklegen müssen, und damit der Membranwiderstand erhöht, der durch eine Anhebung der Elektrolysespannung kompensiert werden muss. Der Wirkungsgrad des Gesamtsystems zur Wasserstoff- und Sauerstoffherstellung wird zudem durch die für die Verdichtung der Gase erforderliche Kompressorleistung erheblich reduziert. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und System zum Betrieb eines PEM-Elektrolyseurs zur Verfügung zu stellen, das die direkte Herstellung von Wasserstoff und Sauerstoff oberhalb atmosphärischer Bedingungen ermöglicht, sodass auf einen Kompressor zur Verdichtung der Gase, um sie in einem

nachgelagerten Druckbehälter zu speichern, verzichtet werden kann, wobei die Membran der Elektrolyseurzelle weiterhin dünn sein soll.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein System gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens und des Systems sind in den entsprechenden Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betreiben eines Elektrolyseurs mit wenigstens einer Elektrolyseurzelle vorgeschlagen, die im Innenraum eines unter Druck stehenden Behälters zumindest teilweise einliegt und gegenüber dem

Innenraum geschlossen ist, wobei die Elektrolyseurzelle zwei Polplatten umfasst, zwischen denen eine Membran-Elektroden-Einheit derart angeordnet ist, dass die Elektrolyseurzelle in eine erste, eine Anode bildende Halbzelle und eine zweite, eine Kathode bildende Halbzelle geteilt ist, wobei die Polplatten durch den Druck im Behälter gegen die Membran-Elektroden-Einheit gepresst werden, und im Betrieb der Elektrolyseurzelle in der ersten Halbzelle Sauerstoff und in der zweiten Halbzelle Wasserstoff erzeugt wird, der über jeweils einen Ausgang der Elektrolyseurzelle in jeweils einen Druckspeicher geleitet wird, wobei der Druck in der ersten Halbzelle und der Druck in der zweiten Halbzelle im Wesentlichen gleich gehalten werden, und der Druck im Behälter dem Druck in den Halbzellen nachgeführt wird.

Dabei wird der Druck insbesondere proportional nachgeführt, so dass eine für das Pressen der Polplatten gegen die Membran-Elektroden-Einheit notwendige

Druckdifferenz zwischen dem Innenraum und den Halbzellen im Wesentlichen konstant gehalten wird.

Dieses Verfahren ermöglicht die Verwendung eines Elektrolyseurs zur Sauerstoff- und Wasserstofferzeugung, wobei eine direkte Speicherung des Wasserstoffs und Sauerstoffs ohne einen zusätzlichen Kompressor zur Verdichtung möglich ist, denn die Halbzellen stellen die beiden Gase direkt oberhalb des atmosphärischen Drucks bereit. Sind die beiden Halbzellen der Elektrolyseurzelle mit entsprechenden

Druckspeichern verbunden, liefern sie diesen kontinuierlich Gas, wobei mit

fortschreitender Gaserzeugung das bereits erzeugte Gas zunehmend komprimiert wird, da das Gesamtvolumen bestehend aus einer Halbzelle, der entsprechenden Leitung zum Druckspeicher und des Druckspeichers selbst konstant bleibt. Dies hat automatisch eine Verdichtung des Wasserstoffs und des Sauerstoffs in dem

jeweiligen Druckspeicher zur Folge. Der erfindungsgemäße Elektrolyseur kann somit unmittelbar verdichteten Sauerstoff und Wasserstoff liefern.

Da der Druck in den beiden Halbzellen auf dem gleichen Niveau gehalten wird, stellt sich keine bzw. nur eine einstellungsbedingt geringe Druckdifferenz über der

Membran der Elektrolysezelle ein. Das heißt, es kann eine dünnere Membran als für Hochdruckelektrolyseure üblich gewählt werden, was dazu führt, dass der

Membranwiderstand reduziert wird. Durch die Verwendung einer dünnen Membran ist somit möglich, die Elektrolyseurzelle mit einem höheren Wirkungsgrad zu betreiben.

Das Gleichhalten der Drücke in den Halbzellen kann grundsätzlich

regelungstechnisch erfolgen, wobei die Drücke gemessen werden und der eine Druck entsprechend des als Sollwertvorgabe dienenden anderen Drucks eingeregelt wird.

Dies kann beispielsweise durch ein volumenverdrängendes Stellglied erfolgen, welches das Volumen einer Halbzelle, der daran angeschlossenen

Anschlussleitungen und/ oder des Druckspeichers verändert. Alternativ kann das Volumen beider Halbzellen gleichzeitig entgegengesetzt beeinflusst werden.

Ein zu hoher Druck in einer der Halbzellen dadurch ferner dadurch abgebaut werden, dass das entsprechende Gas kontrolliert abgelassen wird, beispielsweise in die Atmosphäre oder einen weiteren angeschlossen Druckbehälter. Dies ist

insbesondere bei dem hergestellten Sauerstoff eine besonders einfache Lösung, einen Druckausgleich herbeizuführen, sofern der Druck in der ersten Halbzelle größer als der Druck in der zweiten Halbzelle ist. Denn bei dem

Gasgewinnungsprozess durch Elektrolyse ist der Wasserstoff das wertvollere Gas. In einer anderen Ausführungsvariante können die Drücke in den Halbzellen mittels einer externen hydraulischen Druckausgleichseinrichtung, in die die Ausgänge der Elektrolyseurzelle münden, einander angeglichen werden. Hiermit kann ein schneller Druckausgleich erreicht werden, so dass dynamische Druckänderungen wie

Druckimpulse und schnelle Druckschwankungen auf einer Seite, beispielsweise infolge einer Ventilstellungsänderung, unverzüglich kompensiert werden können. Die Belastung der Membran wird dadurch reduziert.

Die Druckausgleichseinrichtung kann beispielsweise ein Behälter sein, der zwei Raumbereiche besitzt, die durch eine elastische Membran getrennt sind. In den einen Raumbereich mündet eine von der einen Halbzelle kommende Leitung, in den anderen Raumbereich mündet eine von der anderen Halbzelle kommende Leitung. Durch die Membran wird unverzüglich ein Druckausgleich zwischen den

Raumbereichen und damit zwischen den Halbzellen erreicht. Druckimpulse werden abgefangen. Des Weiteren hat die hydraulische Druckausgleichseinrichtung den Vorteil, dass auf eine elektronische Regelung mit Sensoren, Stellgliedern und

Steuerleitungen verzichtet werden kann. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die automatische Druckausgleichseinrichtung und die elektronische Druckregelung parallel benutzt werden.

Vorzugsweise kann die Elektrolyseurzelle bei einem Druck zwischen 0 bar und 300 bar betrieben werden. Da die beiden Prozessgase durch die Membran getrennt sind, lässt sich der Druck bei ausreichender Druckhaltung und Überwachung theoretisch auf beiden Seiten beliebig steigern. Physikalisch sind allerdings die Gehäusebauteile und Anschlussstellen der Polplatten und Leitungen ein limitierender Faktor.

Im Allgemeinen ist zur Erhöhung der Speicherdichte der Wasserstoff aufwendig zu komprimieren. Eine zusätzliche Kompressionsstufe, die einem Elektrolyseur zumeist nachgeschaltet ist, erhöht die Systemverluste, was unerwünscht ist. Diese Verluste sind erheblich und belaufen sich im Verhältnis zu den restlichen

Systemkomponenten auf etwa 10 % im Falle einer Verdichung auf 200 bar. Dadurch, dass erfindungsgemäß der Elektrolyseur bei einem höheren Systemdruck, insbesondere bis zu 300 bar betreibbar ist, ist eine zusätzliche Kompressionsstufe nicht mehr nötig bzw. kann erheblich kleiner ausfallen.

Für einen Betriebsdruck in der Größenordnung von 20 bar und mehr sind gesteigerte Anforderungen an alle Systemkomponenten zu stellen. Z.B. kann die Verrohrung mit Edelstahlrohren erfolgen. Ebenso müssen das Zellengehäuse der Elektrolyseurzelle, die Pumpe für die Zuleitung des Wassers, etwaige Ventile, Sensoren und die

Druckbehälter ebenfalls den erhöhten Druckanforderungen, insbesondere

hinsichtlich der jeweiligen Verbindungsstellen genügen.

Bei dem erfindungsgemäßen Elektrolyseur erfolgt eine Verpressung der Halbzellen, d.h. der Polplatten, durch den Druck in dem Behälter, der die Elektrolyseurzelle umgibt. Steigt nun der Druck in der Elektrolyseurzelle, d.h. in den beiden Halbzellen, reduziert sich die Druckdifferenz zwischen der Zelle und dem Behälterinnenraum, so dass die Verpressung nicht mehr gewährleistet ist. Die Druckdifferenz kann sogar negativ werden, wobei sich die Zelle in den Behälter aufbläht. Die Verpressung und damit die Funktionsfähigkeit der Zelle sind dann nicht mehr gegeben. Aus diesem Grunde wird erfindungsgemäß eine proportionale Nachführung des Drucks in dem Behälter vorgeschlagen, so dass der Behälterdruck stets höher als der

Zelleninnendruck ist.

So kann der Druck im Gehäuse erhöht werden, wenn der Druck innerhalb der Halbzellen steigt. Ferner kann der Druck im Gehäuse reduziert werden, wenn der Druck innerhalb der Halbzellen sinkt. Insbesondere kann diese Nachführung derart erfolgen, dass stets eine konstante, vorzugsweise vorgegebene Druckdifferenz zwischen dem Druck im Behälter und dem Druck zwischen den Halbzellen oder zumindest ein vorgegebener Druckdifferenzbereich eingehalten wird.

Die Nachführung des Drucks im Behälter ist auf verschiedene Weise möglich, beispielsweise durch eine Änderung des Innenvolumens des Behälters oder durch Einleitung weiteren Mediums in den Behälter, so dass eine stärkere Verdichtung des im Behälter befindlichen Mediums (Gas oder Flüssigkeit) erfolgt, das den Druck auf die Elektrolyseurzelle überträgt. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann die Drucknachführung im Behälter durch eine Änderung seines Innenvolumens erreicht werden. Beispielsweise kann das Volumen des Innenraums reduziert werden, wenn der Druck in den

Halbzellen steigt. Entsprechend kann das Volumen des Innenraums erhöht werden, wenn der Druck in den Halbzellen sinkt. Es ist von besonderem Vorteil, wenn der Druck im Behälter geregelt nachgeführt wird, wobei eine vorgegebene Druckdifferenz zwischen dem Innenraum des Behälters und den Halbzellen als Sollwert eingehalten werden sollte. Die Druckdifferenz ist für die Verpressung der Zelle erforderlich. Die Regelung kann durch Messung des Innendrucks des Behälters mittels wenigstens eines Sensors erfolgen.

Die Änderung des Volumens des Innenraums des Gehäuses kann mittels eines mechanischen Stellmittels verändert werden, welches bevorzugt von einer Regelung angesteuert wird. Ein solches Stellglied kann beispielsweise eine motorisch betätigte Schraube oder ein Kolben sein, die oder der in den Innenraum des Behälters durch seine Außenwand hineinbewegt wird und dadurch das Innenvolumen des Behälters reduziert.

Alternativ oder zusätzlich kann eine Volumenänderung wie folgt erfolgen. Der Behälter kann eine Nebenkammer aufweisen, die über eine von einem elastischen Membranelement verschlossene Öffnung mit dem Innenraum des Behälters verbunden ist Der Innenraum der Nebenkammer ist kommunizierend mit einer der Halbzellen verbunden, so dass im Betrieb des Elektrolyseurs Gas aus der

entsprechenden Halbzelle in diese Nebenkammer eingeleitet wird. Damit entspricht der Druck in der Nebenkammer dem Druck in dieser Halbzelle. Erhöht sich nun der Druck in der Halbzelle, erhöht sich ebenfalls der Druck in der Nebenkammer. Dies bewirkt, dass sich das Membranelement in den Innenraum des Behälters ausdehnt; das Volumen der Nebenkammer vergrößert sich, wohingegen das Volumen im Innenraum des Behälters verringert wird. Hierdurch wird das Medium im Behälter stärker komprimiert und der Druck im Behälter steigt. Da der Druck im Innenraum des Behälters gegenüber dem Druck in den Halbzellen größer sein muss, um die Halbzellen zu verpressen, ist es erforderlich, das Membranelement vorzuspannen. Dies kann durch ein eine Vorspannung erzeugendes Mittel, beispielsweise eine gegen das Membranelement in Richtung des Innenraums des Behälters drückende Feder erreicht werden. In diesem Fall ist die Vorspannung durch die Federkonstante festgelegt. Es kann jedoch auch ein Mittel eingesetzt werden, das eine veränderbare Vorspannung erzeugt. Beispielsweise kann hier ein gegen die Membran drückender Bolzen verwendet werden, der bewegbar in einer Führung gehalten ist und sich mitsamt der Führung an einer Wand der Nebenkammer, insbesondere an der dem Membranelement gegenüberliegenden Wand abstützt.

Bevorzugt ist die Nebenkammer mit der ersten Halbzelle verbunden. Da aus dieser sowohl Sauerstoff als auch Wasser austritt, das als Edukt dem Elektrolyseprozess wieder zugeführt werden kann, kann die Nebenkammer gleichzeitig als

Auffangbehälter für dieses Wasser und zur Medientrennung (Sauerstoff, Wasser) sowie als Zwischenbehälter zwischen einem Wasservorratsbehälter und dem

Elektrolyseur dienen. So kann von diesem Vorratsbehälter Wasser in die

Nebenkammer gepumpt und von der Nebenkammer Wasser in die erste Halbzelle gepumpt werden. Alternativ kann die Nebenkammer mit der zweiten Halbzelle verbunden sein. Da aus dieser lediglich Wasserstoff austritt, kann die Nebenkammer ebenfalls als Tank dienen.

Erfindungsgemäß wird ferner ein System zum Betreiben eines Elektrolyseurs mit wenigstens einer Elektrolyseurzelle vorgeschlagen, die im Innenraum eines unter Druck stehenden Behälters zumindest teilweise einliegt und zwei Polplatten umfasst, zwischen denen eine Membran-Elektroden-Einheit derart angeordnet ist, dass die Elektrolyseurzelle in eine erste, eine Anode bildende Halbzelle und eine zweite, eine Kathode bildende Halbzelle geteilt ist, wobei die Polplatten durch den Druck im Behälter gegen die Membran-Elektroden-Einheit gepresst werden, und im Betrieb der Elektrolyseurzelle in der einen Halbzelle Sauerstoff und in der anderen Halbzelle Wasserstoff erzeugbar ist, der über jeweils einen Ausgang der Halbzellen in jeweils einen Druckspeicher einleitbar ist, und wobei die Vorrichtung ferner Mittel zum

Ausgleichen des Drucks in bzw. zwischen den Halbzellen und Mittel zur Nachführung des Drucks im Innenraum des Behälters in Abhängigkeit des Drucks in den

Halbzellen umfasst.

Bevorzugt sind die Mittel zum Ausgleichen des Drucks zwischen den Halbzellen durch einen Druckausgleichsbehälter mit zwei Raumbereichen gebildet, wobei jeweils eine Druckleitung von den Polplatten in einen der Raumbereiche mündet, und die Raumbereiche durch eine elastische Membran voneinander getrennt sind.

Ferner können die Mittel zur Nachführung des Drucks im Behälter wenigstens ein erstes Mittel zur Erfassung des Drucks in einer der Halbzellen, wenigstens ein zweites Mittel zur Erfassung des Drucks im Innenraum des Behälters, zumindest ein Stellmittel zur Änderung des Volumens des Innenraums des Behälters und damit des Drucks in einer Halbzelle, und eine Regeleinrichtung zur Einstellung des Stellmittels in Abhängigkeit der Druckdifferenz zwischen dem Druck im Behälter und dem Druck in den Halbzellen umfassen.

Ferner kann der Behälter, wie bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens bereits erläutert, eine Nebenkammer aufweisen, die eine Öffnung zum Behälterinnenraum besitzt, welche durch ein elastisches Membranelement verschlossen ist, das sich in Folge seiner Dehnbarkeit in den Behälterinnenraum bewegen kann. Die

Nebenkammer ist kommunizierend mit einer der Halbzellen verbunden, so dass Gas dieser Halbzelle in die Nebenkammer einleitbar ist. Ferner kann ein Mittel zur Erzeugung einer Vorspannung gegen die Membran vorhanden sein, um im

Normalbetrieb des Elektrolyseurs einen höheren Druck im Behälter ais in der Nebenkammer zu erhalten.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von drei konkreten Ausführungsbeispielen und der beigefügten Figuren erläutert. Dabei bedeuten gleiche Bezugszeichen gleiche oder zumindest funktionsgleiche Teile.

Es zeigen:

Figur 1 : Schematische Darstellung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen

Elektrolyseurs

Figur 2: Schematische Darstellung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Systems mit Elektrolyseur Figur 3: Schematische Darstellung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Systems mit Elektrolyseur, integriertem Gassammelbehälter und Drucknachführung.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Elektrolyseurs 1 umfassend beispielhaft eine Elektrolyseurzelle 2, die im Innenraum 8 eines unter Druck stehenden Behälters 3 vollständig einliegt. Es können jedoch auch zwei, drei oder mehr derartiger Elektrolyseurzellen 2 in dem Behälter 3 angeordnet sein, wobei die Einzelzellen 2 dann elektrische parallel oder in Reihe geschaltet sind und die

Versorgungs- und Entsorgungsanschlüsse parallel liegen. Ferner ist auch möglich, dass die Zelle 2 in dem Behälter nur teilweise einliegt, wobei zumindest der aktive Teil der Zelle 2, d.h. derjenige Teil, in dem die Elektrolyse stattfindet, in den Behälter 3 hineinragt.

Die Elektrolyseurzelle 2 ist ein geschlossenes System, das von einem Gehäuse 11 gebildet wird, in welchem die aktiven Komponente der Zelle 2 einhegen. Die aktiven Komponenten umfassen zwei Polplatten 4, 5, von denen die erste Polplatte 4 einen Teil der Anode bildet und die zweite Polplatte 5 einen Teil der Kathode bildet.

Zwischen den Polplatten 4, 5 ist eine gasdichte, protonendurchlässige Membran- Elektroden-Einheit 6 (PEM , Polymer-Elektrolyt-Membran) angeordnet. Diese besteht aus einer Polymer-Membran, die beidseitig mit einer elektrisch leitfähigen Schicht beschichtet ist, die ebenfalls jeweils als Elektrode fungiert. Ferner liegt zwischen dieser PEM 6 und der entsprechenden Polplatte 4, 5 jeweils eine elektrisch leitfähige Diffusionslage 7. Es sei angemerkt, dass die beiden Diffusionslagen 7 aus

unterschiedlichen Materialen bestehen können. Entgegen der lediglich der

Veranschaulichung dienenden Darstellung in Figur 1 liegen die Polplatten 4, 5 an den Diffusionslagen 7 an, welche wiederum an der Membran-Elektroden-Einheit 6 anliegen. Elektrisch bilden eine Polplatte, eine Diffusionslage und die dieser zugewandte Schicht auf der Polymer-Membran folglich jeweils eine Einheit, d.h. eine Elektrode wobei die Elektroden lediglich durch die elektrisch isolierende Polymer- Membran voneinander getrennt sind.

Gleichzeitig teilt die Polymer-Membran der Membran-Elektroden-Einheit 6 die

Elektrolyseurzelle in eine erste, die Anode bildende Halbzelle 4a und in eine zweite, die Kathode bildende Halbzelle 5a. Die erste Halbzelle 4a besteht damit aus der ersten Polplatte 4, der dieser zugewandten Hälfte der Membran-Elektroden-Einheit 6 und der zwischen diesen liegenden Diffusionslage 7, wohingegen die zweite

Halbzelle 5a aus der zweiten Polplatte 5, der dieser zugewandten Hälfte der

Membran-Elektroden-Einheit 6 und der zwischen diesen liegenden Diffusionslage 7 besteht. Die Einleitung des Stroms wird über die Polplatten 4, 5 selbst, bei

ausreichend hoher Leitfähigkeit der Polplatten 4, 5 oder über an den Polplatten 4, 5 flächig anliegende Platten, z. B. vergoldete Kupferplatten erzielt.

Die Polplatten 4, 5 besitzen eine nicht dargestellte Kanalstruktur, in der sich das entsprechende Gas sammelt und über die das Gas zu einem Ausgang geleitet wird. Über diese Ausgänge ist der Elektrolyseur mit jeweils einem Druckbehälter 9, 10 verbunden, siehe Fig. 2. Eine derartige Kanalstruktur ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Alternativ können die Polplatten an ihren zur Gasdiffusionslage gerichteten Wandseiten kanalartige Vertiefungen aufweisen, über die die Gase nach oben geleitet werden. Eine derartige Struktur kann beispielsweise verwendet werden, wenn die Gasdiffusionslagen aus einem Flies bestehen.

In dem Behälter 3, der flüssigkeitsgefüllt ist, liegt ein Innendruck p3, durch den die Polplatten 4, 5 gegen die Membran-Elektroden-Einheit 6 gepresst werden, bzw.

zunächst gegen die Gasdiffusionslagen 7 und diese gegen die Membran, so dass die Polplatten 4, 5 mittelbar gegen die Membran drücken. Dieses Verpressungskonzept stellt eine hydraulische Verpressung dar.

Die Polplatten 4, 5 können bei dieser Ausführungsvariante direkt einen Teil der Zellenwand 11 bilden, so dass der Druck p3 im Behälter 3 unmittelbar auf sie ausgeübt wird. An ihren Randseite sind die Polplatten 4, 5 dann elektrisch isoliert miteinander verbunden und kapseln die Membran-Elektroden-Einheit 6 und die Diffusionslagen 7 auf diese Weise ein. Alternativ kann die Zellwand aus einem flexiblem Kunststoff, insbesondere einem Elastomer bestehen, der die

Elektrolyseurzelle vollständig umschließt. Gemäß einer weiteren Alternative kann ein offenes Konzept für die Polplatten 4, 5 verwendet sein, bei dem der Bereich zwischen den Polplatten 4, 5 oben, unten und an den Seiten offen ist und bei denen die Polplatten in einer elastischen Tasche einliegen, die die Zellenwand 11 , also das Gehäuse der Zelle 2 bildet. Beispielsweise kann hier das Taschenkonzept verwendet werden, das in der DE 10 2009 057 494 A1 beschrieben ist.

Die Wasserstofferzeugung mittels Wasserelektrolyse benötigt zur Zerlegung von Wasser elektrische Energie und Wärmeenergie. Die benötigte Energie ergibt sich aus der Reaktionsenthalpie von Wasser bei der Betriebstemperatur des

Elektrolyseurs 1. Dabei folgt: Wasser + Energie -> Wasserstoff + Sauerstoff. Die Energie wird in Form von elektrischer Energie zur Verfügung gestellt, die dann in Wärmeenergie und chemische Energie umgewandelt wird.

Eine galvanische Zelle auf Basis von Polymer-Elektrolyt-Membranen ist allgemein in zwei Zellhälften unterteilt, von denen die Polplatten 4, 5 jeweils ein Teil bilden. Für die Wasserelektrolyse ist auf der einen Seite (Anode) Wasser zuzuführen, welches in Sauerstoff und Wasserstoffkationen und Elektronen zerlegt wird:

2 H ₂ 0 -> 0 ₂ + 4H ⁺ + 4e\

Die Wasserstoffkationen werden durch die Membran 6 auf die andere Seite, die Kathode, transportiert und rekombinieren mit von außen zugeführten Elektronen zu Wasserstoff: 4H ⁺ + 4e ^" -> 2H ₂ .

Eine Zellspannung an den Polplatten 4, 5 des Elektrolyseurs 1 , die an den

Anschlüssen 20 angelegt wird (siehe Fig. 2) ergibt sich aus der minimal benötigten Zellspannung, die sich aus den Grundsätzen der Thermodynamik ableitet, und den Überspannungen (u.a. Aktivierungsüberspannung, Überspannung aufgrund ohmscher Widerstände). Derjenige Teil der Überspannung, der sich aufgrund der verwendeten Membran-Elektroden-Einheit 6 einstellt, ist direkt abhängig von der Membranstärke. Die nachfolgende Gleichung verdeutlicht, dass eine niedrigere Überspannung aufgrund des Membranwiderstandes eine niedrigere Zellspannung erforderlich macht.

E = E _eq + r\act +™R_el ⁺ T| R_ em wobei E die Zellspannung, E _eq die benötigte Zellspannung bei den vorherrschenden Umgebungsbedingungen, r\ _ac[ die Aktivierungsüberspannung und η^ι die Überspannung durch ohmsche Widerstände und η Μβηι die Überspannung durch den Membranwiderstand ist.

Beim Betrieb einer Elektrolyseurzelle ist dem zur Folge eine höhere Spannung anzulegen als minimal rechnerisch für die Wasserzersetzung notwendig ist. Die aus den internen Verlusten resultierenden Überspannungen können durch die

erfindungsgemäßen Maßnahmen im Vergleich zu üblichen Bauformen deutlich reduziert werden. Dabei reduziert der optimale Verpressdruck, bei dem der ohmsche Kontaktwiderstand minimal und dennoch eine ausreichende Medienzufuhr und Medienabfuhr gewährleistet wird, die ohmschen Verluste in der Zelle, und die

Drucknachführung in den beiden Halbzellen erlaubt die Verwendung einer dünnen Membran mit reduziertem Membranwiderstand.

Durch die Ausnutzung der Prinzipien von Nernst ist es möglich, den Ausgangsdruck der erzeugten Gase im Rahmen der mechanischen Eigenschaften der Komponenten einzustellen. Dieses Prinzip der isothermen Kompression hat energetische Vorteile gegenüber einer mechanischen Kompression.

Im Betrieb der Elektrolyseurzelle 2 nach Fig. 1 wird gemäß der obigen Ausführungen in der zweiten Halbzelle 5a (Kathode) Wasserstoff H ₂ und in der ersten Halbzelle 4a (Anode) Sauerstoff O2 erzeugt, der jeweils in einen Druckspeicher (9, 10) geleitet wird (siehe Fig. 2). Gemeinsam mit dem Sauerstoff O2 tritt auch nicht aufgespaltenes Wasser H ₂ 0 aus der einen Halbzelle 4a aus.

Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes System, in dem der Elektrolyseur 1 gemäß Fig. 1 integriert ist.

Über eine Pumpe 15 wird der Elektrolyseurzelle 2 Wasser bereitgestellt, die von dieser in Wasserstoff H ₂ und Sauerstoff 0 ₂ gespalten wird. Der entstehende

Wasserstoff H ₂ sammelt sich in der nicht dargestellten Kanalstruktur der

Kathodenpolplatte 5, die an ihrem Ausgang über eine entsprechende Verrohrung mit einem Druckbehälter 9, beispielsweise eine konventionelle Gasflasche, in

Verbindung steht, in die der Wasserstoff H ₂ eingeleitet wird. In der besagten

Verrohrung liegt ein Absperrventil 16b, das in der Regel Teil der Gasflaschenarmatur ist. In der zweiten Halbzelle 5a, der Verrohrung und der Gasflasche herrscht der Druck p2, der über einen Sensor 17b gemessen wird.

Des Weiteren sammelt sich der entstehende Sauerstoff 0 ₂ in einer nicht

dargestellten Kanalstruktur der Anodenpolplatte 4, die an ihrem Ausgang ebenfalls über eine entsprechende Verrohrung zu einem Behälter verfügt. Dabei wird über diese Kanalstruktur nicht nur der entstehende Sauerstoff O2 sondern auch das nicht verbrauchte Wasser H ₂ 0 befördert. Hinter dem Ausgang folgt deshalb eine

Medientrennung in einem Behälter 30, in dem das Wasser 14 gesammelt wird. Wie in Fig. 2 dargestellt, kann aus diesem Behälter 30 das Wasser 14 durch die Pumpe 15 der Elektrolyseurzelle 2 wieder zur Verfügung gestellt werden. Der Sauerstoff 0 ₂ sammelt sich in dem Behälter 30 oberhalb des Wassers und wird über ein Ventil 16a in einen weiteren Druckbehälter 0 eingeleitet, der auch hier beispielsweise eine konventionelle Gasflasche sein kann. In der ersten Halbzelle 4a, der Verrohrung zum Behälter 30, im oberen Teil des Behälters 30 sowie in der Gasflasche 10 herrscht der Druck p1 , der über einen ersten Sensor 17a überwacht wird. Aus einem separaten Vorratsbehälter 21 wird Wasser über ein Ventil 16c in den Behälter 30 geleitet.

Erfindungsgemäß wird nun der Druck p1 in der ersten Halbzelle 4a und der Druck p2 in der zweiten Halbzelle 5a im Wesentlichen gleich gehalten. Hierzu dient der Behälter 30 als Druckausgleichsbehälter. Um einen Druckausgleich zu erreichen, ist der Behälter 30 in einen oberen Raumbereich 30a und einen unteren Raumbereich 30b geteilt, wobei diese Trennung durch eine elastische Membran 13 erreicht wird. Der obere Raumbereich 30a ist kommunizierend mit der ersten Halbzelle 4a, der untere Raumbereich 30b ist kommunizierend mit der zweiten Halbzelle 5a

verbunden, so dass im oberen Raumbereich 30a der Druck p1 in der

Anodenhalbzelle 4a und im unteren Raumbereich 30b der Druck p2 in der

Kathodenhalbzelle 5a vorliegt.

Alternativ zu der elastischen Membran 13 kann auch ein Ballon verwendet werden, wie er üblicherweise bei Heizungsanlagen als hydraulischer Ausgleich bekannt ist. Würde der Druck p2 beispielsweise in der Kathodenhalbzelle 5a steigen, so dass die Membran-Elektroden-Einheit 6 zwischen den Polplatten 4, 5 zur Anodenpolplatte 4 gedrückt wird, würde gleichzeigt die Membran 13 im Druckausgleichsbehälter 30 in den oberen Raumbereich 30a gedrückt werden, so dass der Druck p1 im oberen Raumbereich 30a und damit in der Anodenhalbzelle 4a erhöht wird. Hierdurch wird einer Aufwölbung der Membran-Elektroden-Einheit 6 zur Anodenpolplatte 4 entgegengewirkt.

In der Ausführungsvariante gemäß Fig. 2 wird zudem der Druck p3 im Behälter 3 in Abhängigkeit des nivellierten Drucks p1 , p2 in den Halbzellen 4a, 5a durch eine regelungstechnische Druckregelung nachgeführt. Dies erfolgt wie nachfolgend erläutert:

Für die Funktionsfähigkeit und für einen hohen Wirkungsgrad der Elektrolyseurzelle 2 ist es erforderlich, dass die Halbzellen 4a, 5a verpresst werden, d.h. die Polplatten 4, 5 gegen die Membran-Elektroden-Einheit 6 drücken. Dies erfolgt dadurch, dass der Druck p3 in dem die Elektrolyseurzelle 2 umgebenden Behälter 3 stets höher ist als der Druck p1 , p2 in den Halbzellen 4a, 5a ist. Anderenfalls würde sich die Polplatten 4, 5 von der Membran-Elektroden-Einheit 6 lösen und in den Behälter aufblähen. Steigt der Druck p1 , p2 in den Halbzellen 4a, 5a muss daher der Druck p3 im

Behälter 3 nachgeführt werden. Dies erfolgt regelungstechnisch über eine

entsprechende Druckregelungseinheit 19.

Dabei wird der Druck p3 im Innenraum 8 des Behälters 3 mittels eines Sensors 17c und einer der Drücke p1 , p2 in den Halbzellen 4a, 5b mittels zumindest eines weiteren Sensors 17a und/ oder 7b gemessen. Da die Drücke p1 , p2 in den

Halbzellen 4a, 5a gleich gehalten werden, ist es nicht erforderlich, beide Drücke p1 , p2 zu messen. Dennoch kann aus Sicherheitsgründen eine Überwachung des Drucks in der entsprechend anderen Halbzelle erfolgen. Wie in Fig. 2 dargestellt, wird der Druckregelung 19 der gemessene Druck p2 in der Kathodenhalbzelle 5a und der gemessene Druck p3 im Behälterinnenraum 8 zugeführt. In Abhängigkeit der Differenz zwischen diesen Drücken p2, p3 führt die Druckregelung 19 den Druck p3 im Behälter 3 nach, so dass eine vorgegebene Druckdifferenz Δρ gehalten oder zumindest ein Druckdifferenzbereich eingehalten wird.

Die Änderung des Drucks p3 im Behälter erfolgt durch ein Stellmittel 12, das von der Druckregelung 19 angesteuert wird. Das Stellmittel 12 wirkt als Volumenverdrängungssystem und umfasst ein Stellmotor, der einen Kolben oder eine Schraube in den Innenraum 8 des Behälters 3 hineinbewegt und dessen Volumen somit reduziert. Dies führt zu einer Druckerhöhung. Die Schraube liegt zu einem Teil in einer Bohrung in der Behälterwand ein und wird von einem Gewinde der Bohrung geführt, wobei sie teilweise in den Behälter 3 hineinragt. Wird diese Schraube in den Innenraum 8 des Behälters 3 hineingedreht, verringert sich sein Volumen und der Innendruck p3 erhöht sich. Die Schraube ist durch den Stellmotor elektromotorisch betrieben, wobei der Elektromotor die Stellposition der Schraube einstellt. Die entsprechende Ansteuerung erfolgt über elektrische Anschlüsse 18, siehe Fig. 1.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems. Der Behälter 3 weist hier eine Nebenkammer 40 auf, die über eine von einem elastischen Membranelement 42 verschlossene Öffnung 41 mit dem Innenraum 8 des Behälters 3 verbunden ist. Das Membranelement 42 wird in den Innenraum 8 des Behälters 3 hineingedrückt. Der Innenraum der Nebenkammer 40 ist

kommunizierend mit der ersten Halbzellen 4a verbunden. Im Betrieb des

Elektrolyseurs 1 wird Sauerstoff aus der ersten Halbzelle 4a in die Nebenkammer 40 eingeleitet. Damit entspricht der Druck p4 in der Nebenkammer 40 dem Druck p1 in dieser Halbzelle 4a. Erhöht sich nun der Druck p1 in der Halbzelle 4a, erhöht sich ebenfalls der Druck p4 in der Nebenkammer 40. Dies bewirkt, dass sich das

Membranelement 42 in den Innenraum 8 des Behälters 3 ausdehnt. Das Volumen der Nebenkammer 40 vergrößert sich dadurch, wohingegen das Volumen im

Innenraum 8 des Behälters 3 verringert wird. Hierdurch wird das Medium im

Behälterinnenraum 8 stärker komprimiert und der Druck p3 im Behälterinnenraum 8 steigt. Da dieser Druck p3 gegenüber dem Druck p1 , p2 in den Halbzellen 4a, 5a größer sein muss, um die Halbzellen 4a, 5a zu verpressen, ist es erforderlich, das Membranelement 42 vorzuspannen. Dies erfolgt durch eine Druckfeder 43 mit einer entsprechenden Federkraft FF, die sich an der dem Membranelement 42

gegenüberliegenden Innenwand der Nebenkammer 40 abstützt und das

Membranelement 42 in Richtung des Innenraums 8 des Behälters 3 drückt. An dem Membranelement 42 liegt dann an der einen Seite in der Nebenkammer 40 die Kraft der Feder 43 und der Druck p4, der dem Druck p1 entspricht, an und an der anderen Seite im Innenraum 8 des Behälters 3 der Druck p3 an. Es gilt FF + p4 ^* A1 = p3 ^* A2, wobei A1 , die nebenkammerseitige Fläche des Membranelements 42 ist und A2, die Fläche des Membranelements 42 ist, auf die der Druck p3 wirkt. Die beiden Flächen sind in Fig. 3 annähernd gleich groß.

Die Nebenkammer 40 ist mit der ersten Halbzelle 4a verbunden. Da aus dieser sowohl Sauerstoff 0 ₂ als auch Wasser H ₂ 0 austritt, das als Edukt dem

Elektrolyseprozess wieder zugeführt wird, dient die Nebenkammer 40 gleichzeitig als Auffangbehälter für dieses Wasser und zur Medientrennung (Sauerstoff, Wasser) sowie als Zwischenbehälter zwischen dem Wasservorratsbehälter 21 und der

Elektrolyseurzelle 2. Es wird von diesem Vorratsbehälter 21 Wasser in die

Nebenkammer 40 gepumpt und von der Nebenkammer 40 Wasser in die erste Halbzelle 4a gepumpt.

Auf die vorbeschriebene Weise kann der Wasserstoff H ₂ bei einem Druckniveau oberhalb atmosphärischer Bedingungen bereitgestellt werden, ohne eine zusätzliche, mechanische Kompressorstufe zu verwenden. Durch den Druckausgleich zwischen den Halbzellen 4a, 5a können dünnere Membranen mit günstigeren Eigenschaften zur Wasserelektrolyse genutzt werden. Zudem ist es durch die integrierte

Verpressung der Elektrolyseurzelle möglich, den Gasdruck der erzeugten

Prozessgase nahezu beliebig zu erhöhen. Eine nachgeschaltete zusätzliche mechanische Kompression der Gase kann entfallen.

Erfindungsgemäß wird folglich über eine intelligente, kaskadierte Regelung zunächst der Druck p1 der Anodenseite 4a und der Druck p2 der Kathodenseite 5a überwacht und geregelt, sodass sich in beiden Zellhälften 4a, 5a der gleiche Druck einstellt, p1 = p2. Darauf aufbauend wird der Druck p3 im Druckbehälter 3, der die Einzelzellen 4a, 5a umschließt, mit einem Stellmittel 12 nachgeführt, das als geregeltes

mechanisches Volumenverdrängungssystem ausgebildet ist. Die Nachführung erfolgt derart, das ein definierter vorgegebener Druckgradient Δρ gemäß Δρ= p3 - p1 bzw. Δρ= p3 - p2, wenn p1 = p2 gilt, einstellt wird. Damit wird sichergestellt, dass die Zelle 2 weiterhin verpresst wird, wenn der Druck p1 , p2 in den Halbzellen 4a, 5a steigt. Der Druckgradient oder Differenzdruck Δρ ist so zu wählen (je nach verwendeten

Komponenten bis 10 bar), dass eine optimale Verpressung der Polplatten 4, 5 mit der Membran-Elektroden-Einheit 6 über dem gesamten Last- und Betriebsbereich des Elektrolyseurs 1 gewährleistet wird.

Mit diesem Prinzip ist es möglich, den mit dem Elektrolyseur 1 erzielbaren

Prozessgasdruck beliebig zu steigern. Limitierender Faktor hierbei ist die

mechanische Stabilität des Druckbehälters 3, der Verrohrung, der Pumpe 15, der Druckausgleicheinrichtung 30 und der Druckbehälter 10 und 9.

Durch die erfindungsgemäße Methode der Druckerhöhung in direkter Kombination mit den Prozessgasdrücken ergeben sich folgende Vorteile gegenüber

konventionellen Elektrolyseur-Konzepten mit zusätzlich angeschlossenen

mechanischen und/oder chemischen Kompressionsstufen: . Die über der Zellmembran anliegende Druckdifferenz zwischen Anode und Kathode, die so gering wie möglich gehalten wird, ermöglicht den Einsatz dünnerer Membranen als allgemein bei Elektrolyseuren üblich, die

Wasserstoff bei einem Druckniveau oberhalb atmosphärischer Bedingungen bereitstellen. Die Membranstärke d ist neben der Stromdichte i und dem Wassergehalt der Membran λ maßgeblich für die parasitären

Überspannungen und damit einhergehenden Verluste verantwortlich (TICC = η (d, λ, i)). λ ist ein Maß für die Befeuchtung der Membran. Bei der

beschriebenen Ausführungsvariante ist eine Seite der Zelle mit Wasser geflutet und damit die Befeuchtung der Membran stets 100%.

2. Durchgeführte Beispielrechnungen zeigen, dass gerade bei kleinen

Baugrößen bei der hier beschriebenen Kompressionstechnik höhere

Wirkungsgrade erzielt werden können als bei der Verwendung von

nachgeschalteten, mechanischen Kompressoren.

3. Der erfindungsgemäße Elektrolyseur besitzt eine kompakte Bauweise, da die Elektrolyseurzelle und das Stellmittel zur Erhöhung des Drucks im Behälter gemeinsam in diesem Behälter integriert sind.

4. Es wird kein Kompressor benötigt.

5. Die Anlage kann geräuschlos betrieben werden.

6. Druckspeicher die für unterschiedliche Drücke ausgelegt sind können direkt betankt werden.