[发明专利]用于运行水电解设备的方法

说明书

本发明涉及运行水电解设备的方法，水电解设备用于由水产生氢气和氧气。在该水电解设备中，在水回路(4)中来自PEM电解槽(1)的水被输送给第一热交换器(10)以进行冷却，接下来输送给离子交换器(11)，然后输送给第二热交换器(12)以进行加热并再次输送给PEM电解槽(1)。热交换器(10，12)在次级侧形成共同的热载体回路(20)的一部分，热载体回路具有冷却装置(24)，其使热载体流可选地完全地、部分地、甚至不被引导通过该冷却装置以控制和/或调节输送给离子交换器(11)和/或输送给PEM电解槽(1)的水的温度。

技术领域

本发明涉及一种用于运行产生氢气和氧气的水电解设备的方法以及一种用于实施该方法的水电解设备。

背景技术

由EP 1 243 671 A1公开了一种现有技术中的水电解设备，在该水电解设备中PEM电解槽结合在水回路中。输送给PEM电解槽的水被分解成氢气和氧气，其中，多余的水与氧气一起被输送给气体分离容器，该气体分离容器的液体引导排出管路引至冷却装置并且随后经由过滤器再次输送给PEM电解槽。在电解时分解成氢气和氧气的水被去离子水(demineralisiertes Wasser)代替并输送到气体分离容器。

在运行该电解设备时在PEM电解槽中释放出金属离子，这些金属离子在重新输送水时会对电解过程有不利的影响并损害PEM电解槽。这可通过在前面连接离子交换器来防止，但是这需要降低输送的水的温度，以不超过约60℃的最高允许温度。但是降低水温会损害PEM电解槽的功率和效率，PEM电解槽优选以温度在70℃和80℃之间或更高的水来运行。在由EP 1 243 671 A1已知的设备中通过取消连接在PEM电解槽之前的离子交换器来实现这种温度降低，其中，通过持续输送去离子水使输送给PEM电解槽的水的金属离子含量不超过容许值。

由EP 2 792 769 A1公开了一种现有技术中的水电解设备，在该水电解设备中在管路回路中在PEM电解槽之前连接离子交换器。为了在此一方面不超过离子交换器允许的温度且另一方面将比从离子交换器中排出的水温度更高的水输送给PEM电解槽，在此设置了热交换器，该热交换器在初级侧引导输送给离子交换器的水且在次级侧在对向流中引导从离子交换器引出的水，以改善该温度问题。但是在此还附加地需要在热交换器和离子交换器之间设置冷却装置，以确保离子交换器所需的输入温度。这种安排的问题是，通过连接在前面的热交换器在初级侧和次级侧引导的水量必须始终是相同的，因为水量处于同一管路回路中。实践中证实冷却装置的调节不足以满足相反的温度要求。

发明内容

在现有技术的基础上，本发明的目的在于改进用于运行水电解设备的方法，使得能够减小上述问题、尤其是从功率和效率方面改进电解过程。此外还提出一种水电解设备，借助该水电解设备可实施这种改进的方法。

本发明目的的方法部分通过根据本发明的方法实现，设备部分通过根据本发明的电解设备实现。

根据本发明的用于运行产生氢气和氧气的水电解设备的方法，其中在水回路中来自PEM电解槽的水被输送给第一热交换器以进行冷却，接下来输送给离子交换器，然后输送给第二热交换器以进行加热并再次输送给PEM电解槽，其特征在于，热交换器在次级侧形成共同的热载体回路的一部分，其中，热载体回路具有冷却装置，其使热载体流可选地完全地、部分地、甚至不被引导通过该冷却装置以控制和/或调节输送给离子交换器的和/或输送给PEM电解槽的水的温度。