CN117043391A - 用于运行电解设施的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于运行电解设施(01)的方法，其中将由水处理装置(04)提供的去离子水(05)在电解器(06)中分解为氢气和氧气。在电解器(06)中产生的废热经由冷却回路输送给冷却装置(07)。为了支持冷却，将在水处理装置(04)中积聚的含离子的废水(02)输送给冷却装置(07)。
Description
技术领域
本发明涉及一种电解设施，所述电解设施具有用于借助于电流产生氢气的电解器，其中使用具有冷却回路的冷却装置，以便可以将在过程中在电解器中产生的废热引出。
背景技术
电解设施从现有技术中以不同的实施方式已知。电解设施中的中央功能块是电解器，其中通常使用所谓的碱性电解器或所谓的PEM电解器。在这两种情况下必要的是，为了电解向电解器输送尽可能不传导的纯水。为此，通常使用具有去离子装置的水处理装置。不可避免地，在去离子时产生负荷更强的含离子的废水，所述废水也作为这种“废水”引出。
在电解过程中产生废热，为此通常电解器又由冷却剂穿流。所述冷却剂在冷却装置中被再次冷却。
在设施较大的情况下产生显著的废热，使得出现对冷却装置的足够的冷却功率的要求。
为了解决所述问题，例如使用电运行的通风装置，以便这样支持对流。然而，在此不利的是对于电解附加地产生的电流消耗。此外，环境温度限制冷却剂的可达到的温度，这尤其在具有通常高的外部温度的地区可能表现出问题。
在电解时积聚的热量的一个有利的利用方式在WO 2013/113631A1中描述。在此提出，将出自电解器的废热直接输送给水处理装置。由此，借助废热加热输送的原水，以便支持去离子。根据地点条件，在所述解决方案中的大的水消耗是有利的或不利的。就此而言，当附加的水可以输送给其他应用时，所述解决方案可以有意义地使用。
在替选的实施方案中，优选使用汽化冷却装置，由此无需大的能量投入就可以实现高的冷却功率。尤其地，因此可行的是，将冷却剂冷却至低于环境温度。显而易见地，在此需要输送水以实现湿冷却。
当可以使用借助可再生能源和在此尤其借助于光伏产生的电流时，电解设施的使用尤其适合。对应地，较大尺寸的电解设施尤其在具有高的日射的地区中使用。这通常与高的环境温度和水的低的可用性相关联。与此关联有以下问题，即对流冷却由于所使用的通风装置引起高的损耗功率。此外，冷却剂的期望的低温有时借助对流冷却无法达到。因此，通常使用汽化冷却，所述汽化冷却然而加强缺水的问题并且引起高的水成本。
发明内容
本发明的目的是，与成本相关地改进氢气的产量。
具有改进的效率的根据本发明的用于运行电解设施的方法在权利要求1中给出。有利的实施方式是从属权利要求的主题。
这类电解设施作为主要元件包括电解器，在所述电解器中利用电能在电解设施运行时由水产生氢气和氧气。
为此，首先需要供水装置，所述供水装置提供工业用水。因为对纯度和最小传导率提出高的要求，所以其次需要水处理装置。对应地，所述水处理装置与供水装置连接，使得在电解设施运行时将工业用水传送至水处理装置。在水处理装置中，必要时将工业用水净化并且在所有情况下去离子。对应地，产生去离子的超纯水——下文称作去离子水。
在此要指明的是，去离子水不强制是纯的H2O。更确切地说，去离子水具有以下水质量，所述水质量对于在电解中使用具有对纯度和尤其对尽可能少量存在传导离子的必要要求。
在去离子从而从工业用水中分离离子的过程中，不可避免地积聚含离子的废水。
水处理装置显而易见地与电解器连接，其中将去离子水在电解设施运行时输送给电解器。
此外，这类电解设施具有冷却装置。在电解设施运行时，电解器产生废热，所述废热必须被引出。为此，电解器与冷却装置连接，使得在电解器中产生的废热可以由冷却装置引出。
根据本发明，从现在起提出，水处理装置也与冷却装置连接，其中将在水处理装置中积聚的含离子的废水输送给冷却装置，用于冷却目的。
迄今，原则上不允许地拒绝将在水处理装置中积聚的含离子的废水在电解设施之内继续使用，因为质量被认为是完全不够的。
然而，与之相应地，针对根据本发明的解决方案将含离子的废水用于冷却。由此可以降低电解设施的水消耗，使得尤其在供水紧张的地区改进对于电解设施的接受度并且显而易见地减少用于供水的成本。
为了冷却有利地使用冷却回路，所述冷却回路将电解器与冷却装置连接。在此向电解器输送冷却的冷却剂，所述冷却剂通过电解器的运行变热。变热的冷却剂在回路中输送给冷却装置。所述冷却剂在那里再次冷却之后又传导至电解器。
在用于运行电解设施的方法中，在此特别有利的是，考虑由于含离子的废水引起的更高的负荷。为此，有利地将维护间隔从比较时间段起缩短至少20％。比较时间段在此是以下理论维护间隔，当在存在的设施技术相同时直接将工业用水用于冷却而不使用含离子的废水时，所述理论维护间隔是适当的。
可以提出，采取其他措施来延长维护间隔，如果直接使用工业用水，则不采取所述其他措施。在此情况下，具有其他措施的设施仍可考虑用于确定比较时间段。
维护间隔的缩短虽然造成更高的成本和必要时造成更频繁的停机时间——或结果是造成更高的安装成本和在通过其他措施补偿时的持续的成本，然而较高的维护成本在水资源紧缺的地区与否则所需要的水消耗相比具有较小的意义。
附图说明
在下面的附图中示意地概略示出根据现有技术的电解设施的一个实施方案——参见图1——以及根据本发明的电解设施——参见图2。
具体实施方式
根据现有技术的电解设施11——图1——和根据本发明的电解设施01这两个实施方案作为主要元件包括电解器06。在此，利用电流将反应物水H2O分解为产物氢气H2和氧气O2。显而易见地，对于所述过程需要水——即去离子水。
为此，附图概略示出借助工业用水03的供给装置，所述供给装置引向水处理装置04。在所述水处理装置04中将工业用水03必要时净化并且在所有情况下去离子。由此提供去离子水05，所述去离子水05输送给电解器06。
通过电解的过程产生废热，所述废热必须被引出。为此，电解器06经由冷却回路与冷却装置07连接。在所述冷却装置07中将之前在电解器06中加热的冷却剂再次冷却。
在水处理装置中不可避免地产生含离子的废水02、12。
在此——如图1概略示出的那样——符合标准地提出，将废水12从电解设施11中引出。然而，对于尤其在热的地区的极为有效的冷却需要的是，将水输送给冷却装置07，尤其为了汽化冷却。为此，冷却装置07同样与供水装置连接，使得将工业用水03输送给冷却装置07。
与之相对地，根据本发明——如在图2中概略示出的——从现在起提出，将含离子的废水02从水准备装置输送至冷却装置07。在此，通常需要缩短维护间隔，然而由此可以降低水消耗。
Claims (4)
1.一种用于借助电解设施(0)产生氢气的方法，
其中
-在电解器(06)中利用电能由去离子水(05)产生氢气和氧气，并且对此
-由供水装置将工业用水(03)输送给水处理装置(04)，
-在所述水处理装置(04)中将所述工业用水(03)净化和去离子，其中产生所述去离子水(05)并且积聚含离子的废水(02)，
-将所述去离子水(05)输送给所述电解器(06)，
并且同时
-将含离子的废水(02)从所述水处理装置(04)中导出并且输送给冷却装置(07)，
并且其中
-借助于所述冷却装置(07)将在所述电解器(06)中产生的废热引出。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中将冷却剂在所述电解器(06)中在回路中流动地加热并且在所述冷却装置(07)中冷却。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其中所述冷却装置(07)包括汽化冷却装置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，
其中在所述冷却装置(07)中以规律的维护间隔去除沉积，其中所述维护间隔以比较时间段的持续时间的至少20％缩短，其中所述比较时间段是以下间隔，当仅将工业用水(03)输送给所述冷却装置(07)时，在所述间隔之后去除沉积。
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