[发明专利]电解单元和用于运行电解单元的方法

说明书

本发明涉及一种用于将水电化学分解为氢气和氧气的电解单元和方法。电解单元包括至少两个电解模块。电解单元还包括刚好一个用于包含氧气的第一产物气体的第一气体分离设备，和刚好一个用于包含氢气的第二产物气体的第二气体分离设备。第一气体分离设备经由相应的第一管线与至少两个电解模块中的每个电解模块连接。第二气体分离设备经由相应的第二管线与电解模块中的每个电解模块连接。在此，至少两个第一管线具有相同的第一长度。至少两个第二管线同样具有相同的第二长度。

技术领域

本发明涉及一种具有至少一个电解池的电解单元以及一种用于运行该电解池的方法。

背景技术

电解器是借助于电流产生物质转换(电解)的设备。根据各种不同的电解，还存在大量电解器，例如用于氢电解的电解器。

当前的考量在于：在具有大量阳光和大量的时间、即具有高于平均水平的太阳能或风力发电的时间中，借助可再生能量中的过剩能量来产生材料。材料尤其可以是氢气，氢气借助水电解器产生。借助于氢气，例如可以制备所谓的EE气体。

在此，首先(氢电解)电解器借助于尤其来自风能或太阳能中的电能产生氢气。然后，将氢气与二氧化碳一起在“Sabatier”工艺中用于制备甲烷。然后，例如可以将甲烷馈入已经存在的天然气网络中，进而实现存储能量和将其运输至消费者，进而可以使电网减负。替选地，由电解器产生的氢气也可以直接继续使用，例如用于燃料电池。

在用于氢电解的电解器中，水分解成氢气和氧气。在PEM电解器中，典型地将阳极侧蒸馏的水作为反应物来输送并且在质子渗透膜(英文：Proton-Exchange-Membrane质子交换膜；PEM)处分裂为氢气和氧气。在此，水在阳极处氧化成氧气。质子穿过质子渗透膜。在阴极侧产生氢气。

在此，水应恒定地运送到阳极室和/或阴极室中，以确保水在这些室中的均匀分布，进而也确保有效电解分裂水。输送典型地借助泵进行。替选地或附加地，水在室中的分布也可以借助于自然循环进行。在自然循环的原理中，电解器和气体分离器设置在不同的高度水平上。气体分离器在此位于电解器上方。在此，液态水在下方被添加到电解器中，并且然后在电解器中分解成产物气体。由于密度差异，上升的产物气体上升到气体分离器中，在那里未反应的水与产物气体分离。水由于其较高的密度而现在再次流回电解池中。在需要时，可以由泵来支持这种自然循环。

电解单元典型地包括至少四个电解模块。一个电解模块典型地包含50个电解池。当前，对于各两个电极模块需要一个用于产物气体请求的气体分离器和一个用于产物气体氧气的气体分离器。因此，具有自然循环的电解单元的结构很快不利地变得是耗费的，并且结构复杂。此外，运行不利地与安全监控和维护的复杂性提高联系在一起。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种电解单元和一种用于运行电解单元的方法，特别是具有自然循环的电解单元，该电解单元和方法提供了简化并且安全的电解运行。

该目的借助根据本发明的电解单元和用于运行电解单元的方法来实现。

根据本发明的用于将水电化学分解为氢气和氧气的电解单元包括至少两个电解模块。电解单元还包括刚好一个用于包含氧气的第一产物气体的第一气体分离设备。电解单元也包括刚好一个用于包含氢气的第二产物气体的第二气体分离设备。在此，第一气体分离设备经由相应的第一管线与至少两个电解模块中的每个电解模块连接，并且第二气体分离设备经由相应的第二管线与电解模块中的每个电解模块连接。在此，至少两个第一管线具有相同的第一长度，并且至少两个第二管线同样具有相同的第二长度。