[发明专利]电解系统和用于运行电解系统的方法

说明书

本发明涉及一种用于将水电化学分解成氢气和氧气的电解系统，其具有至少一个用于将水电化学分解成氢气和氧气的电解装置。此外，电解系统包括用于容纳电解装置的外壳设备，其中电解装置至少部分地设置在外壳设备中，并且外壳设备相对于包围外壳设备的第一流体密封地封闭。在电解装置中，将水分解成氢气和氧气。氢气和氧气从外壳设备引出。

技术领域

本发明涉及一种用于将水分解成氢气和氧气的电解装置及用于运行电解装置的方法。

背景技术

电解装置是一种借助于电力引起物质转换(电解)的设备。对应于各种不同的电解装置，也存在大量的电解装置，即例如用于电解制氢的电解装置。

当前的考虑在于：在阳光和风能充足时，即借助高于平均水平的太阳能或风力发电，借助来自可再生能量源中的能量产生氢气。借助水电解装置产生的氢气尤其可以是再生材料。例如，所谓的EE气体可以借助氢气来制备。

在此，(电解制氢)电解装置借助电能、尤其来自风能或太阳能的电能首先产生氢气。然后，将氢气与二氧化碳一起在Sabatier(萨巴蒂尔)工艺中用于制备甲烷。例如，然后可以将甲烷馈入到已经存在的天然气网络中，进而实现存储能量和将能量运输至消耗器，进而可以减轻电网的负荷。替选地，由电解装置产生的氢气也可以直接进一步使用，例如用于燃料电池。

在用于电解制氢的电解装置中，水被分解成氢气和氧气。在PEM电解装置中，典型地将蒸馏水作为起始材料在阳极侧输入，并且在质子可透过的膜(英文：“Proton-Exchange-Membrane质子交换膜”；PEM)处分裂成氢气和氧气。在此，水在阳极处氧化成氧气。质子经过质子可透过的膜。在阴极侧生产氢气。电解单元典型地包括至少四个电解模块。电解模块典型地包括50个电解池。

电解装置典型地安装在容器或建筑物中，以保护其免受外部影响，例如尤其降水。所述容器或建筑物被通风。通风确保与环境的热交换。此外，以足以中和气体泄漏并确保充分冷却的空气交换率进行空气交换。通风尤其连续进行。

在通风期间，经由空气交换不利地将灰尘、盐分或不期望的气体从环境中引入到容器或建筑物中。这会不利地导致电解装置的维护耗费增加，并且缩短电解装置的使用寿命。此外，可燃气体会不利地到达建筑物或容器内。

发明内容

因此，本发明的目的是：提供一种电解系统和一种用于运行电解系统的方法，其克服了上述缺点。

该目的借助根据权利要求1的电解系统和根据权利要求9的用于运行电解系统的方法来实现。

根据本发明的、用于将水电化学分解成氢气和氧气的电解系统包括至少一个用于将水电化学分解成氢气和氧气的电解装置。所述电解系统还包括用于容纳电解装置的外壳设备。在此，电解装置/电解系统(不仅仅是堆)至少部分地设置在外壳设备中。外壳设备相对于包围外壳设备的第一流体密封封闭。

用于运行将水分解成氢气和氧气的电解系统的根据本发明的方法包括多个步骤。首先，提供电解系统，所述电解系统具有用于将水电化学分解成氢气和氧气的电解装置。电解系统还包括用于容纳电解装置的外壳设备，其中电解装置至少部分地设置在外壳设备中，并且外壳设备相对于包围外壳设备的第一流体密封地封闭。随后，在电解装置中将水分解成氢气和氧气。从外壳设备中引出氢气和氧气。在此，电解系统不仅仅是一个堆，而是包括多个具有所属的基础设施的堆。

电解装置有利地与具有第一流体的外部环境隔离开。因此，没有不期望的成分、例如灰尘、盐分、特别是来自海洋空气的盐分、或气体可以接触电解装置或与包围电解装置的介质混合。因此有利地保护电解装置免受外部影响。

在本发明的一个有利的设计方案和改进形式中，外壳设备包括热交换器，所述热交换器用于对外壳设备中的温度和外壳设备之外的温度进行热平衡。因此，有利地确保：在电解期间形成的热量被带出电解系统。特别有利地，热量间接地通过热交换器散发，使得有利地避免部件必须与环境交换。