CN104126030A - 电解装置 - Google Patents

Abstract

一种具有水回路(6)的电解装置(7)，其中设有电解器(5)、收集容器(1)和至少一个泵(2)，在此通过该至少一个泵(2)将水从收集容器(1)抽送至电解器(5)中，在此将水回路(6)分支为至少一条第一支路(8)和与该第一支路(8)并联的第二支路(9)，在此将电解器(5)设置于第一支路(8)中，并将用于冷却水的热交换器(3)设置于第二支路(9)中。

Description

电解装置

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的电解装置。

背景技术

现有技术中公知有电解装置，其使用电解器将水电解为氢气和氧气。在这样的电解装置的水回路中，经过泵将水从收集容器输送至电解器中。这样，从电解器的一侧逸出氢气，使其有目的地排出。在另一侧逸出氧气-水混合物，将其又输送至收集容器中，在该收集容器中实现气-水分离。电解装置的所有构件，即收集容器、泵、用于释放热量的热交换器、过滤器和电解器(或电解堆)在现有技术公知的配置中串联地设置，从而使唯一的水流流经所有这些构件。

有不同类型的电解器，此外还有所谓的酸性电解器或质子交换膜电解器(PEM)，其包括可渗透质子的有机膜，并由此只能使用蒸馏水工作，因为否则的话会损坏有机膜。

在此，在电解装置运行中，用于将水输送至电解器所使用的泵具有限定的因素，因为由于在回路中所使用的蒸馏水极其具有攻击性，只能使用合成材料衬里的泵来取代不锈钢衬里的泵。但是其只能以最高80℃的温度运行，而这由于前述的电解装置构件的串联设置是有问题的。如前所述，在已知的配置中水在回路中被循环抽送。因为所使用的离心泵排气不好，适宜地是将其在水回路中的位置直接设置于用于气-水分离的收集容器后面，但是从电解器输出并在电解器中极度加热的水被直接引入该收集容器中。因此这种构造的缺点是：使对温度灵敏的泵承受很高的水温。

还由于在从电解器导出的水中含有很高的气泡成分，不可能将用于冷却被电解器加热的水的热交换器直接连接在电解器后面。更确切地说，在现有技术公知的配置中，将热交换器设置于泵的下游，但这又带来输入电解器的水被热交换器冷却，由此使电解器的效率以及性能都降低的缺点。

发明内容

因此本发明要解决的技术问题是，提出一种电解装置，其至少能够部分地避免这些缺点。

本发明的目的通过如权利要求1所述的电解装置实现。本发明优选的扩展方案在从属权利要求以及以下的说明中给出。

根据本发明，提出一种带有水回路的电解装置，其中设有电解器、收集容器和至少一个泵，在此将水通过至少一个泵从收集容器抽送至电解器中，将水回路分支为至少一条第一支路和与该第一支路并联的第二支路，将电解器设置于第一支路中，而将用于冷却水的热交换器设置于第二支路中。

本发明的基本思想在于，不是对输入电解器的水进行冷却，而是在副流路(Nebenstrom)中实现冷却。通过这种方式一方面可以充分利用运行泵所允许的最高温度，另一方面还可以将该温度的水供给电解器，以提高效率。冷却在副流路中实现，并因此对电解过程没有直接影响。

根据一种优选的实施方式，位于至少一个泵的下游的水回路分支为至少一条第一支路和第二支路。这种回路设置具有这样的优点：在两条支路中的水循环只需要一个泵就能实现。

优选地，第一支路具有第一回流流路，其通入收集容器中。

此外优选地，第二支路具有第二回流流路，其通入收集容器中。

优选将收集容器设计为用于气-水分离。

特别优选地，电解器为质子交换膜电解器。

根据另一优选的实施方式，在第二支路中通过另外的泵将水回路的水从收集容器抽送至热交换器中。

此外优选地，在水回路中、特别是在第一支路中电解器的上游设置过滤器。

通过根据本发明的电解装置的配置能够实现，水在进入泵之前已经被冷却，但同时将具有较高温度的水供给电解器本身，或以较高的水温运行该电解器，由此能够提高设备的效率。

附图说明

以下借助附图所示的实施例对本发明做进一步说明。其中，图中示意性地示出了根据本发明实施方式的电解装置的水回路。

具体实施方式

在图中示出了根据本发明实施方式的电解装置7的水回路6。在水回路6中设有用于气-水分离的收集容器1、泵2、热交换器3、过滤器4，和用于将水分解为氢气和氧气的电解器5。电解器5是质子交换膜电解器(PEM)，因此水回路6使用蒸馏水运行。

这与现有技术中公知的配置不同，在现有技术的配置中收集容器1、泵2、热交换器3、过滤器4和电解器5如前所述地串联设置，所以只有唯一的水流流经所有上述构件，在此将水回路6分支为第一支路8和与该第一支路8并联的第二支路9。在此由泵2从收集容器1中抽送的水流的分支直接在泵2之后或者说泵2的下游和过滤器4之前或者说过滤器4的上游产生。

过滤器4和将热量带入水回路6的电解器5设置于第一支路8中。用于冷却水的热交换器3位于第二支路9中。

第一支路8的第一回流流路10和第二支路9的第二回流流路11通入用于气-水分离的收集容器1中，被热交换器3冷却的水和被电解器5加热的水在收集容器1中混合。因此与现有技术中公知的只有被电解器5加热的水回流至收集容器1中的配置不同，在此在收集容器1中能够达到更低的水温。由于通过这种方式水已经在经过从收集容器1抽送水的泵2之前被冷却，所以可以没有问题地使用由合成材料衬里的泵2。同时通过这种配置也可以以较高的运行温度运行电解器5，并由此提高其效率和性能。

根据另一在此未示出的实施方式，还可以分别为第一支路8和第二支路9提供自身的泵。此外根据又一实施方式，还可以将水回路6分为多于两条支路。

附图标记列表

1  收集容器

2  泵

3  热交换器

4  过滤器

5  电解器

6  水回路

7  电解装置

8  第一支路

9  第二支路

10 第一回流流路

11 第二回流流路。

Claims (8)

1.一种具有水回路(6)的电解装置(7)，其中设有电解器(5)、收集容器(1)和至少一个泵(2)，其中，通过所述至少一个泵(2)将水从所述收集容器(1)抽送至所述电解器(5)中，

其特征在于，

将所述水回路(6)分支为至少一条第一支路(8)和与该第一支路(8)并联的第二支路(9)，其中，将所述电解器(5)设置于所述第一支路(8)中，将用于冷却水的热交换器(3)设置于所述第二支路(9)中。

2.根据权利要求1所述的电解装置(7)，其特征在于，在所述至少一个泵(2)下游的水回路(6)分支为至少一条所述第一支路(8)和所述第二支路(9)。

3.根据权利要求1或2所述的电解装置(7)，其特征在于，所述第一支路(8)具有第一回流流路(10)，其通入所述收集容器(1)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电解装置(7)，其特征在于，所述第二支路(9)具有第二回流流路(11)，其通入所述收集容器(1)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电解装置(7)，其特征在于，将所述收集容器(1)设计为用于气-水分离。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电解装置(7)，其特征在于，所述电解器(5)为质子交换膜电解器。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电解装置(7)，其特征在于，在所述第二支路(9)中所述水回路(6)的水通过另外的泵(2)从所述收集容器(1)中被抽送至所述热交换器(3)中。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电解装置(7)，其特征在于，在所述水回路(6)中，特别是在所述第一支路(8)中在所述电解器(5)的上游设置过滤器(4)。