Reduktionsverfahren und Elektrolysesystem zur elektrochemischen Kohlenstoffdioxid-Verwertung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Elektrolysesystem zur elektrochemischen Kohlenstoffdioxid- Verwertung. Kohlenstoffdioxid wird in eine Elektrolysezelle eingeleitet und an einer Kathode reduziert.

Aktuell wird ca. 80 % des weltweiten Energiebedarfs durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen gedeckt, deren Verbrennungsprozesse eine weltweite Emission von etwa 34000 Millio ^¬ nen Tonnen Kohlenstoffdioxid in die Atmosphäre pro Jahr ver- ursacht. Durch diese Freisetzung in die Atmosphäre wird der Großteil an Kohlenstoffdioxid entsorgt, was z.B. bei einem Braunkohlekraftwerk bis zu 50000 Tonnen pro Tag betragen kann. Kohlenstoffdioxid gehört zu den sogenannten Treibhaus ^¬ gasen, deren negative Auswirkungen auf die Atmosphäre und das Klima diskutiert werden. Da Kohlenstoffdioxid thermodynamisch sehr niedrig liegt, kann es nur schwierig zu wiederverwertbaren Produkten reduziert werden, was die tatsächliche Wieder ^¬ verwertung von Kohlenstoffdioxid bisher in der Theorie bezie ^¬ hungsweise in der akademischen Welt belassen hat. Ein natür- licher Kohlenstoffdioxid-Abbau erfolgt beispielsweise durch Fotosynthese. Eine Kopie des natürlichen Fotosyntheseprozes ^¬ ses mit großtechnischer Fotokatalyse ist bisher nicht ausrei ^¬ chend effizient. Eine Alternative stellt die elektrochemische Reduktion des Kohlenstoffdioxids dar. Systematische Untersuchungen der elektrochemischen Reduktion von Kohlenstoffdioxid sind noch ein relativ junges Entwicklungsfeld. Erst seit wenigen Jahren gibt es Bemühungen, ein elektrochemisches System zu entwi- ekeln, das eine akzeptable Kohlenstoffdioxidmenge reduzieren kann. Forschungen im Labormaßstab haben gezeigt, dass zur Elektrolyse von Kohlenstoffdioxid bevorzugt Metalle als Kata ^¬ lysatoren einzusetzen sind. Wird Kohlenstoffdioxid beispiels- weise an Silber-, Gold-, Zink-, Palladium- und

Galliumkathoden nahezu ausschließlich zu Kohlenstoffmonoxid reduziert, entstehen an einer Kupferkathode eine Vielzahl an Kohlenwasserstoffen als Reaktionsprodukte.

Fig.l zeigt einen Aufbau eines Elektrolysesystems nach dem Stand der Technik. Der Aufbau zeigt eine Elektrolysezelle 1 mit einem Anolyt- und einem Katholytkreislauf 20, 21, sepa ^¬ riert durch beispielsweise eine Ionenaustauschmembran in der Elektrolysezelle. Typischerweise kommen dabei verschiedene Elektrolyte im Anolyt- und Katholytkreislauf zum Einsatz. Diese werden in Reservoirs 201, 211 vorgehalten und dort aufgereinigt . Ein typischer vereinfacht dargestellter Aufbau eines Elektro ^¬ lysesystems umfasst eine Elektrolysezelle mit einem Anolyt- und einem Katholytkreislauf. Die Kreisläufe sind durch eine Ionenaustauschmembran in der Elektrolysezelle voneinander separiert. Der jeweilige Elektrolyt wird in Reservoirs vorge- halten und dort aufgereinigt .

Wird in beiden Kreisläufen der gleiche Elektrolyt verwendet, ändert sich nach längerem Betreiben der Elektrolyse der pH- Wert sowie die Ionenkonzentration in den einzelnen Lösungen. Durch die Membran wird der Ausgleich zusätzlich erschwert. Nimmt man beispielsweise als Anolyt und Katholyt eine 0,5M KHC03-Lösung, so steigt nach ein paar Stunden die Zellspannung stark an, da durch die angelegte elektrische Spannung die Kationen aus dem Anolytraum in den Katholytraum zur

Elektrode gewandert sind. Obwohl der osmotische Druck anfangs ausgeglichen ist bzw. nach einiger Zeit sogar entgegenwirkt, ist die elektrische Anziehung der Kathode stärker und die Kationenwanderung verläuft in eine Richtung. Wird die Anfangskonzentration erhöht oder der Anolyt periodisch erneu- ert, ist nach einigen Stunden eine Auskristallisation von

KHC03 im Katholyten zu erkennen. Entsprechendes gilt auch für Elektrolyten deren elektrische Leitfähigkeit durch andere Salze (Sulfate, Phosphate) erzeugt wird. Es muss daher eine separate Regenerierung des Elektrolyten erfolgen. Um einen stetigen Durchlauf von Elektrolyt zu ermöglichen, muss daher eine ausreichende Menge Elektrolyt in den Reservoirs vorliegen. In einer großtechnischen Anlage erfordert das Tanks von einer nicht vernachlässigbaren Größe.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Elektrolysesystem sowie ein Verfahren zur elektrochemischen Kohlenstoffdioxid-Verwertung anzugeben, die die eingangs genannten Probleme vermindern oder vermeiden.

Diese der Aufgaben werden durch ein Elektrolysesystem gemäß dem Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß dem Pa- tentanspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Elektrolysesystem zur Kohlenstoffdioxid- Verwertung umfasst

- eine Elektrolysezelle mit einer Anode in einem Anodenraum und mit einer Kathode in einem Kathodenraum, wobei der Kathodenraum ausgestaltet ist, Kohlenstoffdioxid aufzunehmen und in Kontakt mit der Kathode zu bringen, wobei eine Reduktions ^¬ reaktion von Kohlenstoffdioxid zu wenigstens einer Kohlenwas- serstoffVerbindung oder zu Kohlenstoffmonoxid katalysierbar ist,

- ein erstes und ein zweites Elektrolytreservoir,

- einer ersten Produktgasleitung aus dem ersten Reservoir,

- einer zweiten Produktgasleitung aus dem zweiten Reservoir. Weiterhin sind

- eine erste Verbindungsleitung zur Zuleitung von Elektrolyt vom ersten Elektrolytreservoir zum Anodenraum,

- eine zweite Verbindungsleitung zur Ableitung von Elektrolyt vom Anodenraum zum zweiten Elektrolytreservoir,

- eine dritte Verbindungsleitung zur Zuleitung von Elektrolyt vom zweiten Elektrolytreservoir zum Kathodenraum und

- eine vierte Verbindungsleitung zur Ableitung von Elektrolyt vom Kathodenraum zum ersten Elektrolytreservoir vorhanden. Bei dem erfindungsgemäßen Reduktionsverfahren zur Kohlenstoffdioxid-Verwertung mittels eines Elektrolysesystems wird

- Kohlenstoffdioxid durch einen Kathodenraum einer Elektrolysezelle geführt wird und in Kontakt mit einer Kathode ge ^¬ bracht,

- eine Reduktionsreaktion von Kohlenstoffdioxid zu wenigstens einer KohlenwasserstoffVerbindung oder zu Kohlenstoffmonoxid durchgeführt,

- erstes Produktgas mittels einer ersten Produktgasleitung aus dem ersten Reservoir geführt und

- zweites Produktgas mittels einer zweiten Produktgasleitung aus dem zweiten Reservoir geführt.

Weiterhin wird der Elektrolyt in einem Kreuzstrom in und aus der Elektrolysezelle geführt, indem

- Elektrolyt von einem ersten von zwei Elektrolytreservoirs zum Anodenraum geführt wird,

- Elektrolyt aus dem Anodenraum zu einem zweiten der zwei Elektrolytreservoirs geführt wird,

- Elektrolyt vom zweiten Elektrolytreservoir zum Kathodenraum geführt wird,

- Elektrolyt vom Kathodenraum zum ersten Elektrolytreservoir geführt wird.

Vorteilhaft wird durch die Führung des Elektrolyt im ver ^¬ schränkten Strom (Kreuzstrom) erreicht, dass auftretende pH- Wert-Änderungen wieder ausgeglichen werden. Wandern Kationen zur Kathode, werden diese über den Kreuzstrom mechanisch wieder zurück in den Anodenraum transportiert.

Weiterhin wird erreicht, dass die Salzkonzentration in den beiden Elektrodenräumen konstant bleibt und somit ein Aussal ^¬ zen dauerhaft verhindert wird.

Aufgrund dieser verbesserten Prozessführung ist eine dauer- hafte Elektrolyse mit demselben Elektrolyten in beiden Elekt- rodenräumen möglich. In einer vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung umfasst das Elektrolysesystem eine Druckausgleichs ^¬ verbindung, die das erste und zweite Elektrolytreservoir direkt verbindet.

Ungleichheiten im Durchfluss des Elektrolyten aus den beiden Reservoirs können ohne Gegenmaßnahmen über längere Zeiten zu einem ungleichen Elektrolytstand in den beiden Reservoirs und im Extremfall sogar zu einem Trockenlaufen einer Zellenseite führen. Durch die Druckausgleichsverbindung wird eine Direktverbindung der beiden Reservoirs hergestellt, die dadurch analog zu kommunizierenden Röhren einen stets gleichen

Flüssigkeitsstand bekommen. Ein Trockenlaufen einer Zellenseite wird dadurch verhindert.

Für den Austausch des flüssigen Elektrolyten ist es dabei zweckmäßig, die Ausgleichsleitung an beiden Elektrolytreservoirs möglichst weit unten anzuschließen, beispielsweise in der unteren Hälfte der Höhe des jeweiligen Reservoirs, insbe- sondere im unteren Viertel.

Neben einem automatischen Ausgleich des Flüssigkeitsstandes in den Reservoirs ist es auch möglich, einen geregelten

Elektrolytaustausch durchzuführen. Dazu ist dann gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung eine Pumpe in der Druckausgleichsverbindung vorhanden. Diese sorgt für einen erzwungenen Elektrolytaustausch. Für die Steuerung werden bevorzugt die Eingangssignale von Füllstandssensoren für beide Reservoirs verwendet.

Die beiden Reservoirs können als getrennte Behältnisse reali ^¬ siert sein, wobei die Druckausgleichsverbindung beispielsweise als Rohr zwischen den Behältnissen ausgestaltet ist. Alternativ können die beiden Reservoirs auch zusammen als ein- zelner Behälter mit einer Trennwand zur Unterteilung in die beiden Reservoirs gestaltet sein, wobei die Trennwand eine Öffnung als Druckausgleichsverbindung aufweist. Natürlich ist auch die Öffnung zweckmäßig im unteren Bereich der Reservoirs angesiedelt, um einen Austausch des flüssigen Elektrolyten auch bei geringem Flüssigkeitsstand zu ermöglichen.

Zweckmäßig umfasst das Elektrolysesystem Pumpen in der ersten und dritten Verbindungsleitung, die den Elektrolyten zu Anodenraum und Kathodenraum fördern. Weiterhin umfasst das

Elektrolysesystem zweckmäßig eine Zuleitung zur Zuführung des Kohlenstoffdioxids . Bevorzugt umfasst das Elektrolysesystem Mittel zur Druckregu ^¬ lierung für wenigstens eines der Reservoirs. So kann bei ^¬ spielsweise die Zuleitung zur Zuführung des Kohlenstoffdio ^¬ xids ein Überdruckventil aufweisen. Öffnet dieses, kann das dann durchfließende Kohlendioxid mit dem Produktgas aus der ersten Produktgasleitung vermischt werden und zusammen zu einer Analytik und/oder einem Produktgasspeicher geführt werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Produktgasleitungen in einem Überdruckventil zusammengeführt sind. Durch ge ^¬ eignete Wahl des Überdruckventils wird dadurch ein gleicher Druck in der Gasphase in den Reservoirs gewährleistet.

Vorzugsweise umfasst das Elektrolysesystem Mittel zur Einlei ^¬ tung von Inertgas, insbesondere Stickstoff, in die Reser ^¬ voirs. Zweckmäßig sind die Einlässe an den Reservoirs dafür im unteren Bereich des jeweiligen Reservoirs angeordnet und die Reservoirs umfassen im unteren Bereich eine Schicht aus Glasfritte, die für das Inertgas durchlässig ist.

Vorzugsweise umfasst die Kathode des Elektrolysesystems Sil- ber, Kupfer, Kupferoxid, Titandioxid oder ein anderes Metall ^¬ oxid-Halbleitermaterial auf. Die Kathode kann beispielsweise auch als Fotokathode ausgestaltet sein, womit ein fotoelekt ^¬ rochemischer Reduktionsprozess für die Verwertung von Kohlenstoffdioxid betrieben werden könnte, eine sogenannte

Photoassisted C02-Electrolysis . In einer speziellen Ausfüh ^¬ rungsform kann dieses System auch rein fotokatalytisch arbeiten. Bevorzugt umfasst das Elektrolysesystem eine Platinano ^¬ de. Bevorzugt werden KHC03, K2S04 und K3P04 als Elektrolyt- salze in unterschiedlichen Konzentrationen eingesetzt. Alternativ können Kaliumiodid KI, Kaliumbromid KBr, Kaliumchlorid KCl, Natriumhydrogencarbonat NaHCC>3, Natriumsulfat a ₂ S0 ₄ ein ^¬ gesetzt werden. Aber auch andere Sulfate, Phosphate, Iodide oder Bromide können zur Erhöhung der Leitfähigkeit im Elekt ^¬ rolyten eingesetzt werden. Durch ständiges Zuführen des kohlenstoffhaltigen Gases müssen Carbonate bzw. Hydrogencarbona- te nicht zugeführt werden, sondern werden im Betrieb im Ka ^¬ thodenraum gebildet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Kathode (K) beispielsweise eine Oberflächenschutz ^¬ schicht auf. Besonders bevorzugt Halbleiter-Fotokathoden, insbesondere aber auch metallische Kathoden, weisen eine

Oberflächenschutzschicht auf. Mit einer Oberflächenschutz ^¬ schicht ist gemeint, dass eine im Vergleich zur Elektrodenge- samtdicke relativ dünne Schicht die Kathode vom Kathodenraum trennt. Die Oberflächenschutzschicht kann dazu ein Metall, einen Halbleiter oder ein organisches Material umfassen. Besonders bevorzugt ist eine Titandioxid-Schutzschicht. Der Schutzeffekt zielt überwiegend dahin, dass die Elektrode nicht vom Elektrolyten oder von im Elektrolyten gelösten Edukten, Produkten oder Katalysatoren und deren dissoziierten Ionen angegriffen wird und es z.B. zu einer Auslösung von Ionen aus der Elektrode kommt. Gerade hinsichtlich der elektro ^¬ chemischen Reduktionsverfahren in wässrigen Medien oder zumindest in einem Medium, das geringe Wasser- oder Wasserstoffmengen aufweist, ist eine geeignete Oberflächenschutz- schicht von großer Bedeutung für die Langlebigkeit und Funk ^¬ tionsstabilität der Elektrode im Prozess. Bereits durch klei ^¬ ne Morphologieänderungen, z.B. durch Korrosionsangriffe, können in wässrigen Elektrolyten oder wasseraufweisenden Elektrolytsystemen die Überspannungen von Wasserstoffgas H ₂ oder Kohlenstoffmonoxidgas CO beeinflusst werden. Die Folge wäre zum einen ein Abfall der Stromdichte und entsprechend eine sehr geringe Systemeffizienz für die Kohlenstoffdioxidumset- zung und zum anderen die mechanische Zerstörung der Elektrode .

Beispiele und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden noch in exemplarischer Weise mit Bezug auf die Figuren 1 bis 13 der angehängten Zeichnung beschrieben. Dabei zeigen in schematischer Darstellung

Figur 1 ein Elektrolysesystem,

Figur 2 verbundene Elektrolytreservoirs mit Druckaus ^¬ gleichsleitung,

Figur 3 verbundene Elektrolytreservoirs als Behältnis mit

Trennwand,

Figur 4 verbundene Elektrolytreservoirs pumpengesteuertem

Druckausgleich . Das in Figur 1 schematisch gezeigte Elektrolysesystem 100 weist zunächst als zentrales Element eine Elektrolysezelle 1 auf, welche hier in einem Zwei-Kammer-Aufbau dargestellt ist. Eine Anode 4 ist in einem Anodenraum 2, eine Kathode 5 in ei ^¬ nem Kathodenraum 3 angeordnet. Anodenraum 2 und Kathodenraum 3 sind durch eine Membran 21 voneinander getrennt. Dabei kann die Membran 21 eine ionenleitende Membran 21, zum Beispiel eine Anionen leitende Membran 21 oder eine Kationen leitende Membran 21 sein. Es kann sich bei der Membran 21 um eine poröse Schicht oder ein Diaphragma handeln. Letztlich kann man unter der Membran 21 auch einen räumlichen ionenleitenden Separator verstehen, der Elektrolyte in Anoden- und Kathodenraum 2, 3 trennt. Zur Einbringung des Kohlenstoffdioxids CO ₂ in die Elektrolysezelle 1 umfasst dieser eine Gasdiffusions ^¬ elektrode .

Anode 4 und Kathode 5 sind jeweils elektrisch mit einer Span ^¬ nungsversorgung verbunden. Der Anodenraum 2 und der Kathodenraum 3 der gezeigten Elektrolysezelle 1 sind jeweils mit ei- nem Elektrolyteinlass und Elektrolytauslass ausgestattet, über den der Elektrolyt sowie Elektrolysenebenprodukte, z.B. Sauerstoffgas O2 aus dem Anodenraum 2 bzw. Kathodenraum, 3 ein- und ausströmen können.

Anodenraum 2 und Kathodenraum 3 sind über eine erste bis vierte Verbindungsleitung (9...12) in einen Elektrolytkreislauf eingebunden. Die Elektrolytflussrichtungen sind in beiden Kreisläufen mittels Pfeilen dargestellt. Weiterhin sind in den Elektrolytkreislauf auch ein erstes und ein zweites Re ^¬ servoir 6, 7 eingebunden, in denen der Elektrolyt vorgehalten wird. Der Elektrolytkreislauf ist dabei im Gegensatz zu be ^¬ kannten Kohlendioxid-Elektrolyseanlagen als Kreuzstrom ausgebildet. Dazu führt eine erste der Verbindungsleitungen 9 Elektrolyt und gegebenenfalls darin gelöste oder damit ver ^¬ mischte Edukte und Produkte vom ersten Reservoir 6, gefördert durch eine Pumpe 8a, zum Anodenraum 2 und dessen Elektrolyt ^¬ einlass . Vom Elektrolytauslass des Anodenraums 2 wiederum führt eine zweite Verbindungsleitung 10 den Elektrolyt mit beigemengten Stoffen zum zweiten Reservoir 7. Der Elektrolyt wird also nicht zum ursprünglichen Reservoir 6 zurückgeführt. Elektro ^¬ lyt aus dem zweiten Reservoir 7 wiederum wird durch eine dritte Verbindungsleitung 11 mittels einer Pumpe 8b zum Kathodenraum 3 gefördert. Elektrolyt aus dem Kathodenraum 3 wird über eine vierte Verbindungsleitung 12 zum ersten Reservoir 6 geführt. In dieser Weise entsteht ein verschränkter Kreislauf für den Elektrolyten, bei dem eine gegebene Menge Elektrolyt mit der Zeit und zumindest in Teilen sowohl beide Reservoirs als auch Anoden- und Kathodenraum 2, 3 erreicht und durchläuft.

Die Reservoirs 6, 7 sind mittels eines Ausgleichsrohres 13 verbunden. Die Auslässe zum Ausgleichsrohr 13 in den Reservoirs 6, 7 sind dabei zweckmäßig im unteren Teil der Reser ^¬ voirs angebracht, um einen Austausch von Flüssigkeit auch bei niedrigem Stand der Flüssigkeit zu ermöglichen. Durch das Ausgleichsrohr 13 wird sichergestellt, dass keines der Reser ^¬ voirs 6, 7 leerlaufen kann und bei beiden die gleiche Höhe des Elektrolytspiegels vorliegt. Fig. 2 zeigt eine genauere Ansicht der beiden Reservoirs 6, 7. Durch den Betrieb als verschränkter Kreislauf mit zwei se ^¬ paraten Reservoirs 6, 7 wird erreicht, dass die entstandenen Produkte, wie beispielsweise 02 an der Anode 4 und CO an der Kathode 5, separat transportiert und in den Reservoirs 6, 7 aus der Flüssigkeit abgetrennt werden. Die Produktgasabtren ^¬ nung erfolgt mittels einer Gaswäsche. In den Boden der Reservoirs 6, 7 wird, über eine Schicht 202 aus Glasfritte disper- giert, beispielsweise Stickstoff N2 eingeleitet. Dieses

Inertgas treibt die gelösten Gase 02, CO und C02 aus dem Elektrolyten. Dadurch wird der Elektrolyt typischerweise zwar nicht gasfrei, es ist aber eine bestimmte Menge eines be ^¬ stimmten Gases in ihm gelöst. Je nach Anwendung können anstatt N2 auch C02 oder andere Inertgase verwendet werden. Verdünnt mit dem Inertgas werden die Produkte aus dem Kreis- lauf ausgetragen und anschließend analysiert und

aufgereinigt .

Aus dem ersten Reservoir 6 führt eine erste Produktgasleitung 14. Diese über ein erstes Überdruckventil mit einer Zuleitung 16 für Kohlendioxid verbunden, die das Kohlendioxid zur

Elektrolysezelle 1 transportiert. Über diese Verbindung kön ^¬ nen ggfs. Kohlendioxid, das bei Drucküberschreitung teilweise nicht in die Elektrolysezelle 1 abgegeben wird sowie Produkt ^¬ gas zusammen mit dem Inertgas aus dem ersten Reservoir 6 ei- ner Analytik und einem in Fig. 1 nicht gezeigten Produktspeicher geleitet wird. Für die Berechnung der Ausbeute kann die Menge des eingeleiteten Kohlendioxids verwendet werden.

Eine zweite Produktgasleitung 15 aus dem zweiten Reservoir 7 ist mit der gemeinsamen Leitung aus erster Produktgasleitung 14 und Kohlendioxid-Zuleitung 16 zu einem zweiten Überdruckventil 18 geführt. Durch diesen kontrollierten Zusammen- schluss der Produktgasleitungen 14, 15 aus den Reservoirs 6, 7 wird sichergestellt, dass der Druck in beiden Reservoirs 6, 7 gleich ist und somit die Flüssigkeitsspiegel nicht verscho ^¬ ben werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn eine geregelte Drucksteuerung den Differenzdruck an der GDE überwacht, so- dass diese nicht zu stark mechanisch belastet wird. Das zwei ^¬ te Überdruckventil 18 ist so eingestellt, dass sichergestellt ist, dass kein Produktgas der Anode 4 in die Analytik ge ^¬ langt . Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei der Vermischung von H2 und 02 darauf geachtet wird, dass die Verdünnung mit N2 hoch genug ist, sodass keine explosive Knallgasmischung entsteht. Kann dieser Punkt nicht gewährleistet werden, so sind die beiden Gasströme getrennt zu halten und es erfolgt der Druck- ausgleich über einen getrennten Mechanismus.

Fig. 2 zeigt auch das Ausgleichsrohr 13 zwischen den beiden Reservoirs 6, 7. Die Füllmenge der Reservoirs 6, 7 ändert sich bei dem beschriebenen verschränkten Kreislauf, wenn nicht beide Pumpströme exakt gleich sind. Dies ist zwar über eine Niveaumessung und Regelung der Pumpleistung erreichbar, jedoch aufwändig und fehleranfällig. Vorteilhaft ist es, das Ausgleichsrohr 13 zwischen den Reservoirs 6, 7einzuführen, beispielsweise durch ein Rohr mit im Vergleich zu den Dimen- sionen der Elektrolytbehälter kleinen (1:100) Durchmesser. Dieses ermöglicht den Druckausgleich nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren, weist jedoch nur einen minimalen Volumenstrom auf, der zu einer Produktvermischung führen kann. Im Fall gasförmiger Produkte ist es zweckmäßig sinnvoll, die- ses Ausgleichsrohr 13 unten im Elektrolytbehälter anzubringen .

Eine weitere Ausgestaltung für die beiden Reservoirs 6, 7 ist in Figur 3 dargestellt. Hier sind die Reservoirs 6, 7 als ge- meinschaftliches Behältnis 31 ausgestaltet. Das Behältnis 31 umfasst eine Trennwand 32, die eine Unterbrechung oder eine Öffnung 33 aufweist. Die Öffnung 33 befindet sich zweckmäßig im unteren Teil des Behältnisses 31, um einen ständigen Aus- tausch des Elektrolyten zwischen den Reservoirs 6, 7 zu ermöglichen. Es ergibt sich durch das gemeinschaftliche Behält ^¬ nis weitgehend die gleiche Funktionalität wie im Falle der ortsgetrennten Reservoirs 6, 7.

Eine weitere alternative Ausgestaltung ist in Figur 4 darge ^¬ stellt. Diese Ausgestaltung geht von getrennten Reservoirs 6, 7 aus wie das erste Ausführungsbeispiel. Allerdings ist im Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 4 kein Druckausgleich für die Gasphase vorgesehen. Verschiedener Druck in den beiden

Reservoirs 6, 7 kann daher für einen unterschiedlichen Elektrolytstand sorgen und dieser wird durch das Ausgleichsrohr, also die einfache Verbindung der beiden Reservoirs 6, 7 nicht ausgeglichen .

Der Ausgleich wird in diesem Beispiel durch eine Pumpe 42 durchgeführt. Die Steuerung der Pumpe wird durch eine in Fi ^¬ gur 4 nicht gezeigte Steuerelektronik bewirkt. Als Eingangs ^¬ größen für die Steuerung werden Sensorsignale von zwei

Füllstandssensoren 41 verwendet, die den Füllstand des Elekt ^¬ rolyten in beiden Reservoirs 6, 7 erfassen. Dadurch wird neben dem Einfluss des Drucks in den Reservoirs 6, 7 auch eine Verschiebung im Elektrolytniveau durch unterschiedliche

Durchflüsse von Elektrolyt zum Anodenraum 2 und Kathodenraum 3 ausgeglichen. Diese entstehen praktisch zwangsläufig, u.a. durch unterschiedliche Pumpleistungen der Pumpen 8.