CN117730169A - 用于运行电解设施的方法和电解设施 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行电解设施(100)的方法，所述电解设施用于产生氢气和氧气作为产物气，其中将也包含氧气作为杂质气体的氢气产物气从电解装置(1)输送给连接在下游的气体分离器(3)，其中在超过针对氢气产物气中的氧气浓度的预先确定的边界值时，将具有低氧气浓度的氢气输送给气体分离器(3)，使得降低氢气产物气中的氧气浓度。本发明还涉及一种对应的电解设施(100)。

Description

用于运行电解设施的方法和电解设施

技术领域

本发明涉及一种用于运行电解设施的方法，所述电解设施包括用于产生氢气和氧气作为产物气的电解装置。本发明还涉及一种这样的电解设施。

背景技术

如今例如借助于质子交换膜(PEM)电解或碱性电解来产生氢气。电解装置借助于电能从输送的水中产生氢气和氧气。

在此，电解装置通常具有多个彼此相邻设置的电解池。借助于水电解，在电解池中将水分解成氢气和氧气。在PEM电解装置中，典型地在阳极侧输送蒸馏水作为反应物，并且在质子可透过的膜(英文：“Proton-Exchange-Membrane”，PEM)处裂解成氢气和氧气。在此，水在阳极处被氧化成氧气。质子通过质子可透过的膜。在阴极侧产生氢气。水在此通常从下侧被输送到阳极室和/或阴极室中。

所述电解过程在所谓的由多个电解池组合而成的电解堆中进行。在处于DC电压下的电解堆中，水作为反应物被引入，其中由水和气泡(氧气O₂或氢气H₂)构成的两个流体流在穿过电解池之后流出。

在实践中，在此在氧气气体流中存在少量的氢气，并且在氢气气体流中存在少量的氧气。相应的杂质气体的量与电解池设计相关，并且也在流密度、催化剂组分、老化的影响下变化，并且在PEM电解设施中与膜材料相关。在此系统固有的是，在一种产物气的气体流中，相应另一种产物气以非常少的量存在。在进一步的工艺进程中，通常在气体净化的后续的步骤中，借助部分地非常耗费并且成本密集的净化步骤从氢气中去除本身少的氧气痕量，尤其在需要特别高的产物气质量时，如在氢气例如用于燃料电池时是这种情况。

例如在WO 2020/095664 A1中示出具有连接在下游的气体净化设施的这种电解设施。在此，在电解中在电解装置中产生的也包含氧气作为杂质气体的氢气产物气首先被输送给气体分离器。在气体分离器中分离水份额之后，将氢气产物气经由产物气管路从气体分离器中引出并且完全转移到净化设施上，所述净化设施由氢气产物气重复地并且循环地穿流。在净化设施中，通过使氧气在再化合催化器(脱氧催化器)中与氢气反应成水，从氢气产物气中去除氧气。通过循环应用，从氢气产物气中几乎完全去除氧气，使得最后提供高质量和纯度的氢气。在WO 2020/095664A1中，在设施技术方面，电解装置、气体分离器和脱氧催化器串联连接。通过串联连接，氢气产物气可以在气体分离器中非常高效地被分离、传送和随后净化。对于特别高的气体纯度，设置通过在回路中多次执行的净化步骤经由中间罐多次通过具有脱氧催化器的净化设施。最后，将已置于期望的高纯度并且对应地净化的氢气输送到罐中，并且存储或准备以用于其他目的。

通常，在电解设施中，为了气体净化来自电解装置的产物气流，可以以所述方式尤其将两个产物气流输送给相应的催化活化的再化合器，在所述再化合器中催化剂使氢气与氧气再化合成水(脱氧单元)。为此，必须首先将气体流加热到至少80℃，借此再化合器的转化率足够高，从而达到所要求的气体纯度。然而，为此使用的方法技术方面的设施是昂贵的，并且由于其能源需求而降低整个电解设施的系统效率。因此，已经要注意首先在电解装置中产生并且从电解装置中引出的产物气流的纯度和质量，以便除了运行安全性方面之外也还将用于随后的净化步骤的成本和耗费仍然保持在合理的范围内。

在此，原始在电解装置中产生的气体的产物气流的纯度或质量取决于许多参数，并且也可以在电解设施的运行过程中改变。在此成问题的是，氢气中的氧气的浓度提高。如果在此超过特定的浓度极限，尤其直接在电解下游的气体分离器(容器)中，则所产生的氢气不再能够被输送以用于其他目的。如果氧气的份额继续提高，那么甚至可能产生可燃的或爆炸性的混合物。那么在气体分离器(容器)中存在潜在的危险的运行状态，出于安全原因必须避免所述运行状态。

在氢气侧上的运行中对气体质量的可靠且连续的监控，即在下游连接的耗费的气体净化设施(脱氧单元)之前已经对所产生的氢气中作为杂质气体的氧气的浓度的监控，在此是重要的保护预防措施，以便识别临界的运行状态并且以便采取安全措施直至设施关断。

发明内容

因此，本发明基于如下目的：在电解设施中能够实现在安全性和设施效率方面改进的运行。

根据本发明，该目的通过一种用于运行电解设施的方法来实现，所述电解设施用于产生氢气和氧气作为产物气，其中将也包含氧气作为杂质气体的氢气产物气从电解装置输送给连接在下游的气体分离器，其中在超过针对氢气产物气中的氧气浓度的预先确定的边界值时，根据需要将具有低氧气浓度的氢气从缓冲罐中提取并且输送给气体分离器，使得降低氢气产物气中的氧气浓度。

根据本发明，该目的还通过一种电解设施来实现，所述电解设施包括用于产生氢气和氧气作为产物气的电解装置，其中氢气产物气也包含氧气作为杂质气体，其中电解装置经由用于氢气产物气的产物流管路连接到气体分离器上，并且气体分离器经由输送管路连接到缓冲罐上，其中缓冲罐构造用于根据需要将具有低氧气浓度的氢气输送至气体分离器，其中阀连接到输送管路中，所述阀构造为双向调节阀，使得在正常运行中可执行用氢气产物气装载缓冲罐并且能够根据需要以精确的配量将氢气产物气输送给气体分离器，其中在气体分离器中可以设定作为杂质气体的氧气的期望的稀释。

下文中详述的关于方法的优点和优选的设计方案能够符合意义地转用于电解设施。

本发明在此已经基于如下认识：至今为止的用于电解设施的运行构思在监控和消除临界的运行状态方面，关于所产生的氢气的质量是耗费的，并且在经济上具有相当大的缺点。

为了质量测量，在至今为止的运行构思中通常测量和监控在气体分离器中的氢气产物气中的氧气的浓度。如果浓度超过预先确定的边界值，则电解装置的运行停止，并且丢弃气体分离器中的所有氢气产物气。氢气产物气可以完全从气体分离器的容器容积和氢气侧的气体系统的可能的输入管路中排出。为此，气体分离器完全地排气。随后，包括气体分离器在内的整个气体系统通过耗费的冲洗程序被冲洗，以用于借助于来自电解设施的氮气系统中的存储容器中的氮气进行惰化。氮气系统必须针对氮气的安全相关的需求相对大容积地设计，以便维持足够的氮气。在消除氢气产物气的临界质量的原因之后，再次启动电解。由于气体系统中的惰性气体氮气，也必须首先丢弃新产生的氢气产物气，更确切地说，直至再次达到期望的气体质量。因此，除了保持大容积的氮气惰化系统和氮气储存之外，从经济角度来看，丢弃所产生的氢气产物气恰好也是特别不利的。

在此，本发明通过如下方式有针对性地开始，通过从缓冲罐中提取更好质量的、即具有低氧气浓度的氢气产物气氢气，并且以针对性的且良好配量的方式将氢气输送给气体分离器，降低在连接在电解装置下游的气体分离器中的氢气产物气中的氧气的临界的杂质气体浓度。该输送在气体分离器中引起气体的混合，由此实现氧气浓度的降低。由于气体混合以及氢气产物气中的氧气的稀释的效果，氧气浓度已经单独降低，所述效果在本发明中特别有利地被充分利用。因此，避免丢弃气体分离器中的氢气产物气，因为所述氢气产物气在在此提出的程序中保留在所述容器中。因此，气体体积可以在重新启动电解装置时使用。因为实际上不会丢弃已经产生的高质量的氢气，所以电解设施的氢气产量提高。同样可以取消借助于氮气对气体系统尤其气体分离器的耗费的且完全的惰化，并且使在电解设施处仍然需要的氮气系统尺寸确定得相对更小。

在该方法的一个特别有利的设计方案中，降低气体分离器中的压力，使得由于由此实现的压力差，具有低氧气浓度的氢气从缓冲罐流入到气体分离器中。由此以特别简单的方式实现将良好的质量和纯度的氢气输送到气体分离器中。优选地，压力差可以例如通过在气体分离器中部分地且仅轻微地排出氢气产物气产生。替选地，也可行的是，通过设定所输送的氢气的相对更高的压力水平来实现到气体分离器中的流动以用于稀释。

有利地，测量气体分离器中的氧气浓度。在使用相对灵敏的气体传感器的情况下执行氧气浓度的测量和监控，其中优选地也使用监控和控制单元以用于选择性的气体传感机构，以便可靠地“在原位”确定和监控在氢气产物气中的氧气浓度。这一方面适用于电解设施的常规运行，但是有利地也在使氢气产物气中的氧气浓度下降到低于期望的预先确定的临界边界值期间适用。

在该方法中，根据需要从缓冲罐中提取具有低氧气浓度的氢气，高纯度和质量的氢气产物气储存在所述缓冲罐中并且具有少的氧气杂质气体成分。因此实现，仅在需要的情况下进行氢气的输送以用于稀释和降低氧气浓度。在此，缓冲罐装载有良好质量的、即具有低的或者非常低的氧气杂质气体浓度的氢气产物气。在缓冲罐中存储和保持对应的气体储存。缓冲罐构成为容器，所述容器在容积方面对应地根据需求设计并且在结构上匹配。在电解装置的正常运行中，即在将水电化学分解成氢气和氧气时，缓冲罐有利地被装载氢气产物气，使得在缓冲罐中保持具有良好质量的氢气产物气的气体储存。

也可行的是，在电解装置的正常运行中，缓冲罐被连续地穿流，使得如果气体质量变差到超过仍然可容许的氧气浓度的临界值，则在任何时候可提供体积。

因此，有利地，将具有低于针对氧气浓度的预先确定的边界值的氧气浓度的氢气产物气输送给缓冲罐。在此，优选地将氢气产物气从气体分离器输送给缓冲罐。如所描述的，在电解装置的正常运行中可行且有利的是，用高质量、即具有低氧气浓度的氢气产物气装载缓冲罐。

有利地，在气体分离器的下游将缓冲罐结合到电解设施的运行构思中。所述缓冲罐通常处于一定压力下，并且包含具有良好质量的氢气。

如果当前气体分离器中的质量测量指示差的质量，则电解过程停止。当前代替丢弃气体分离器中的气体，分离器中的压力仅降低成，使得又将清洁的气体从缓冲罐输送给气体分离器。将清洁的氢气输送给气体分离器，直至气体质量足够，即，氧气浓度小于预先确定的边界值。

在本方法的此外特别优选的实施方式中，将高纯度的氢气从第二缓冲罐中提取并且输送给气体分离器。

在这方面，高纯度的氢气意味着，存储在第二缓冲罐中的氢气的具有氧气的杂质气体污染物比气体分离器中的氢气产物气的气体质量更少。在此已证明特别有利的是，为了力求稀释从而质量改进氢气产物气，必须输送与从缓冲罐输送相比更少量的高纯度的氢气。需要更小的气体体积。在此，也可以灵活地组合来自缓冲罐和第二缓冲罐的相应的氢气提取和相应的输送。

在优选的设计方案中，在此将来自缓冲罐的具有低氧气浓度的氢气输送给包含催化剂的再化合器，使得氧气与氢气再化合成水，其中获得高纯度的氢气，用所述氢气装载所述第二缓冲罐。因此，高纯度的、即具有最多仍然非常低的氧气杂质气体浓度或者从实际角度来看不具有显著的氧气浓度的氢气，以有利的方式在电解设施自身的运行中获得。通过有利的催化气体净化步骤，第二缓冲罐中的气体质量非常好，并且再次明显比缓冲罐中的气体质量更好。

在优选的设计方案中，停止在电解装置中产生氢气和氧气。因此，正常运行有利地仅中断，直至通过将高纯度的催化纯化的氢气从第二缓冲罐输送或将具有低氧气浓度的氢气产物气从缓冲罐中输送到气体分离器中以用于稀释和将氧气浓度降低到低于边界值。由此，与传统方法相比，针对根据本发明的方法的所需的维护时间和伴随的电解装置的运行停止有利地显著减少。在此情况下，完全排出氢气产物气，其中排空气体分离器，随后气体系统借助于氮气完全惰化，最后再次启动电解设施，直至达到或恢复电解装置的正常运行状态。

根据本发明的电解设施包括用于产生氢气和氧气作为产物气的电解装置，其中氢气产物气也包含氧气作为杂质气体，其中电解装置经由用于氢气产物气的产物流管路连接到气体分离器上，并且气体分离器经由输送管路连接到缓冲罐上，所述缓冲罐构造用于根据需要将具有低氧气浓度的氢气输送至气体分离器。双向调节阀连接到输送管路中，使得在正常运行中可执行用氢气产物气装载缓冲罐。根据需要，尤其在关断运行中，可以以精确的配量将氢气产物气输送给气体分离器。由此在气体分离器中可以设定作为杂质气体的氧气的期望的稀释。

缓冲罐优选地实施为容器，并且如上面在该方法中详细阐述的那样，可施加从而可填充有包含低浓度的作为杂质气体的氧气的氢气。缓冲罐有利地用作为具有对应的气体质量的氢气产物气存储器。通过输送管路，可以将良好质量的氢气从缓冲罐输送到气体分离器中。

在此，将阀连接到输送管路中，所述阀构造为调节阀。作为调节配件的阀的设计方案允许精确配量至气体分离器的气体输送。调节阀的阀位置可以有利地通过液压的或机电的阀控制装置或阀调节装置来操控。

在此，阀构造为可以在两个方向上穿流的调节阀或调节配件。调节阀的双向实施方案允许特别灵活的运行方式和运行方式变换，其中一方面例如在电解装置的正常运行中，装载缓冲罐，在所述正常运行中，氢气产物气可以输送给缓冲罐并且所述缓冲罐是可装载的。另一方面，在电解装置的关断运行中，根据需要可以将氢气产物气在反方向上通过输送管路输送给气体分离器。通过所述实施方案，电解设施设计成，使得例如可以灵活快速地且以受控的方式对气体分离器中的氢气产物气的气体质量的阶跃的、逐渐的、一次性的或持续的变化作出反应。通过配量引起期望的稀释效果，使得可设定在气体分离器中的氢气产物气中作为杂质气体的氧气的浓度的更低值。有利地，通过调节阀的双向的实施方案，输送管路可以在两个流动方向上使用，这具有成本优点。

在特别优选的设计方案中设有具有截止阀的旁通管路，所述旁通管路从输送管路分支，并且在流动技术方面以并联于输送管路的方式连接，使得旁通管路绕过阀，尤其调节阀。

在电解设施的特别优选的设计方案中，电解设施具有第二缓冲罐，所述第二缓冲罐经由管路与缓冲罐连接，其中包含催化剂的再化合器连接到管路中，使得氧气可以与氢气再化合成水，并且可以获得高纯度的用于装载第二缓冲罐的氢气。

第二缓冲罐优选地经由输送管路连接到气体分离器上，使得根据需要可以实现将高纯度的氢气从第二缓冲罐输送至气体分离器。阀连接到输送管路中，所述阀尤其构造为调节阀，优选地所述阀构造用于双向运行。所述设计方案用于精确配量具有高质量和纯度的净化的氢气产物气，并且用于经由输送管路受控地输送到气体分离器中。

附图说明

根据附图更详细地阐述本发明的实施例。在本文中示意性地并且极其简化地示出：

图1示出具有用于惰化的氮气系统的电解设施，

图2示出根据本发明的具有氢气缓冲罐的电解设施，

图3示出根据本发明的具有缓冲罐的电解设施的另一实施例，

图4示出具有气体净化装置和另一缓冲罐的电解设施的另一实施例。

在附图中相同的附图标记具有相同的含义。

具体实施方式

在图1中以设施部件的极其简化的局部图示出电解设施100。电解设施100具有电解装置1，所述电解装置由PEM电解装置或碱性电解装置构成。电解装置4包括至少一个在此未详细示出的、用于电化学分解水的电解池。此外，电解设施100具有氮气系统23，所述氮气系统包括氮气容器25。压缩机33连接到氮气系统23上，以便供给氮气系统23。氮气系统23经由冲洗管路27连接到气体分离器3上，使得在需要时将氮气从氮气容器25中提取以用于冲洗气体分离器3并且可以输送给气体分离器3(氮气惰化)。对于电解设施100中的氮气的需要，氮气容器25相对大容积地确定尺寸并且被压力加载。对于惰化——除了其它目的以外——根据需要要求大量的氮气，所述氮气保持在氮气容器25中。

由水构成的反应流经由反应流管路21引入到电解装置1中。水在电解装置1中电化学分解成产物气氢气和氧气，并且两个产物流分别从电解装置1中导出。为了导出氢气产物流，电解装置1具有产物流管路11，借助于所述产物流管路将在此为氢气的第一产物引出。在此描述的电解设施100的构造涉及氢气产物流。然而，在氧气侧在电解设施100中可以存在类似的设施技术方面的构造，这在图1中出于概览原因未详细示出和实施。电解装置1经由产物流管路11连接到气体分离器3上。排气管路31连接到气体分离器3上，经由所述排气管路可以排空气体分离器3。此外，缓冲罐5经由输送管路13a连接到气体分离器3上，阀15a设置在所述输送管路中。来自电解的氢气产物气可经由输送管路13a从气体分离器3输送给缓冲罐5。缓冲罐5以所述方式装载有氢气产物气，以用于其他目的，尤其是气体净化。

在图1的设施构思中的电解装置1的运行中，将氢气产物气输送给气体分离器3。为了氢气产物气的质量测量，在所述运行构思中测量和监控在气体分离器3中的氢气产物气中的氧气的浓度。如果浓度超过预先确定的边界值，则电解装置1的运行停止，并且丢弃气体分离器中的所有氢气产物气。氢气产物气可以完全从气体分离器3的容器容积和氢气侧的气体系统的可能的输入管路中排出。为此，气体分离器3完全经由排气管路31排气。随后，包括气体分离器3在内的整个气体系统通过耗费的冲洗程序被冲洗，以用于借助于来自电解设施100的氮气系统23中的氮气容器25的氮气进行惰化。氮气系统23必须针对氮气的安全相关的需求相对大容积地设计，以便维持足够的氮气。在消除氢气产物气的临界质量的原因之后，再次启动电解。由于气体系统中并且尤其气体分离器3中的惰性气体氮气，也必须首先丢弃新产生的氢气产物气，更确切地说，直至再次达到期望的气体质量。因此，除了保持大容积的氮气惰化系统和足够的氮气储存之外，从经济角度来看，丢弃所产生的氢气产物气恰好也是特别不利的。

在此，本发明的新的运行构思开始于在气体分离器3下游有利地结合缓冲罐5，如在下面的图2中详细阐述的那样。在此，相对于根据图1的电解设施100的设计方案取消氮气系统23经由冲洗管路27与气体分离器3的以用于借助于氮气进行惰化的连接。缓冲罐5通常处于压力下并且包含来自电解的具有低氧气浓度的氢气产物气，即具有良好质量并且相对低的杂质气体浓度的氢气产物气。缓冲罐5经由输送管路13a与气体分离器3在流动技术方面连接。阀15a连接到输送管路13a中，所述阀构造为调节阀。利用作为调节配件的阀15a的设计方案，实现非常精确地配量至气体分离器3的气体输送。阀15a的阀位置配备有液压的或机电的阀控制装置并且可通过阀调节装置来操控。旁通管路19从输送管路13a分支并且在流动技术方面以并联于输送管路13a的方式引导，其中旁通管路19绕过阀15a。截止阀17连接到旁通管路中，所述截止阀实施为自动截止阀。因此，在电解装置1的正常运行中，对于氢气产物气从气体分离器3至缓冲罐5的流动以用于装载缓冲罐，没有设置具有调节功能的阀17，这具有成本优势。在氢气侧上的压力设定可以在其他部位处进行，例如通过设定气体分离器3中的压力以简单的方式实现氢气产物气从气体分离器3通过旁通管路19溢流到缓冲罐5中。为了根据需要良好配量和调节地将具有低氧气浓度、即良好质量的氢气从缓冲罐5输送或回引到气体分离器3中，阀15a实施为调节阀。由于通常用于稀释所需的更小的体积流，所述阀15a可以相对更小且成本低地确定尺寸，尤其在所需的流动直径方面。

在运行中，在临界的杂质气体浓度的情况下，通过如下方式降低在连接在电解装置1下游的气体分离器3中的氢气产物气中的氧气份额：以有针对性且良好配量的方式将更好质量的、即具有低氧气浓度的氢气输送给氢气产物气。所述有针对性的输送然后在气体分离器3中引起气体的混合，由此实现氧气浓度的降低。由于气体混合以及氢气产物气中的氧气的稀释的效果，氧气浓度已经单独降低，所述效果在本发明中特别有利地被充分利用。因此，避免丢弃气体分离器3中的氢气产物气，因为所述氢气产物气在在此提出的程序中保留在所述容器中。因此，气体体积可以在重新启动电解装置时使用。

如果当前气体分离器3中的质量测量指示差的质量，则电解过程停止。当前代替丢弃气体分离器3中的气体，气体分离器3中的压力仅降低成，使得又将清洁的氢气从缓冲罐5输送给气体分离器3。将清洁的氢气输送给气体分离器3，直至气体质量良好，即，氧气浓度小于预先确定的边界值。

在根据图3的电解设施100的另一有利的设计方案中，相对于图2甚至旁通管路19是可有可无的。为此，在输送管路13a中，阀15a构造为可以在两个方向上穿流的调节阀，即，使用双向调节配件。作为调节阀的阀15a的双向实施方案允许特别灵活的运行方式和运行方式变换，其中一方面在电解装置1的正常运行中，装载缓冲罐5，在所述正常运行中，氢气产物气可以输送给缓冲罐并且所述缓冲罐是可装载的。另一方面，在电解装置1的关断运行中，根据需要可以将氢气产物气在反方向上输送给气体分离器3。

图4以本发明的另一特别有利的设计方案和灵活的改进方案示出，在气体净化阶段中获得的高纯度的氢气可经由输送管路15b输送给气体分离器3。为此，提供具有高纯度的氢气的第二缓冲罐7，并且将其集成到电解设施100中。第二缓冲罐7经由管路29连接到缓冲罐5上，并且在流动技术方面连接在缓冲罐5的下游。再化合器9，即所谓的脱氧单元，集成到管路29中，在所述脱氧单元处可以对来自缓冲罐5的氢气产物气执行气体净化步骤。为此，将氢气产物流输送给再化合器3，所述再化合器包含铂或镭作为催化剂材料。催化剂在此有利地施加在陶瓷或金属载体上。在再化合器3中，催化剂使氢气与氧气再化合，使得产生水。因为在再化合器3中的反应放热地进行，所以产物流随后在未示出的冷却设备中冷却。由此，第二缓冲罐7可以装载有在具有氧气杂质气体污染物方面特别高的纯度的氢气，因为在再化合器9中的催化的气体净化之后气体质量明显改进。为了控制再化合过程，在所示出的实施例中优选地检测在再化合器3的不仅入口而且出口处的氢气产物气的压力p和温度T，并且输送给未详细示出的控制单元。

因为在气体净化过程之后气体质量明显更好，所以需要更少的体积流以用于将氢气从第二缓冲罐7输送到气体分离器3中，以便在氧气浓度期望降低到低于预先确定的边界值方面实现气体分离器3中的期望的稀释效果。对应地，根据图4设有管路29作为气体分离器3与第二缓冲罐7中的净化的氢气之间的连接。

阀15b连接到管路29中，所述阀构造为调节配件。由此，可以与气体质量是阶跃地还是逐渐地变化无关地并且也与出现或保持所述状态的时间标度无关地避免运行中断。因此，为更灵活的维护计划创建时间空间，尤其可以更好地计划在电解设施1处不时地执行的维护和维修工作。

对于气体分离器和缓冲罐3的连接，这也意味着电解设施100的设施设计的更高的结构灵活性，使得阀15a当前或者可以在低成本的变型方案中实施为截止阀(见图1)。在所述情况下，应优选地并且与触发变差的气体质量的故障过程无关地，无论是阶跃地或逐渐地、一次性或更长持续地超过氧气浓度的边界值，在再化合器7中的气体净化步骤之后经由第二缓冲罐5稀释气体分离器3中的氢气产物气。

在替选的和进一步优选的设计方案中，在气体分离器3与缓冲罐5之间的输送管路13a中的配件也可以对应于图2或图3实施，从而能够实现用于与故障情况相匹配的运行管理的许多自由度和处理选项。

被证明为特别经济的优点的是，氮气系统23通过针对电解设施100的提出的设施构思可以明显更紧凑地构造。利用所述构思，仅仅还提供用于所谓的压缩机运行的连续的氮气消耗是足够的。

针对气体分离器3的维护目的所需的氮气的量例如可以经由氮气气瓶束提供或者经由氮气罐提供，所述氮气罐虽然如至今那样通过气体分离器3的容积确定，然而当前在正常运行期间可以非常缓慢地被填充。这尤其是因为可以更好地计划维修工作，并且因为在投入运行期间或者在随后不久(重新)故障切断的情况下不再需要在需要时两倍提供所需的氮气体积的传统的方法途径。所述故障情况可以用上述方法非常经济地处理。

Claims (13)

1.一种用于运行电解设施(100)的方法，所述电解设施用于产生氢气和氧气作为产物气，其中将也包含氧气作为杂质气体的氢气产物气从电解装置(1)输送给连接在下游的气体分离器(3)，其中在超过针对所述氢气产物气中的氧气浓度的预先确定的边界值时，根据需要将具有低氧气浓度的氢气从缓冲罐(5，7)中提取并且输送给所述气体分离器(3)，使得降低所述氢气产物气中的氧气浓度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中降低在所述气体分离器(3)中的压力，使得由于由此实现的压力差，具有低氧气浓度的氢气从所述缓冲罐(5，7)流入到所述气体分离器(3)中。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中测量所述气体分离器(3)中的所述氧气浓度。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中将具有低于针对所述氧气浓度的预先确定的边界值的氧气浓度的氢气产物气输送给所述缓冲罐(5)。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中将氢气产物气从所述气体分离器(3)输送给所述缓冲罐(5)。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中将高纯度的氢气从第二缓冲罐(7)中提取并且输送给所述气体分离器(3)。

7.根据权利要求6所述的方法，其中将具有低氧气浓度的氢气从所述缓冲罐(3)输送给包含催化剂的再化合器(9)，使得氧气与氢气再化合成水，其中获得高纯度的氢气，用所述氢气装载所述第二缓冲罐(7)。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中停止在所述电解装置(3)中产生氢气和氧气。

9.一种电解设施(100)，所述电解设施包括用于产生氢气和氧气作为产物气的电解装置(1)，其中所述氢气产物气也包含氧气作为杂质气体，其中所述电解装置(1)经由用于所述氢气产物气的产物流管路(11)连接到气体分离器(3)上，并且所述气体分离器(3)经由输送管路(13a)连接到缓冲罐(5)上，

其特征在于，所述缓冲罐(5)构造用于根据需要将具有低氧气浓度的氢气输送至所述气体分离器(3)，其中阀(15a)连接到所述输送管路(13a)中，所述阀构造为双向调节阀，使得在正常运行中能够执行用氢气产物气装载所述缓冲罐(5)并且根据需要能够以精确的配量将氢气产物气输送给所述气体分离器(3)，其中在所述气体分离器(3)中能够设定作为杂质气体的氧气的期望的稀释。

10.根据权利要求9所述的电解设施(100)，所述电解设施具有旁通管路(19)，所述旁通管路具有截止阀(17)，所述旁通管路从所述输送管路(13a)分支，并且在流动技术方面以并联于所述输送管路(13a)的方式连接成，使得所述旁通管路(19)绕过所述阀(15a)。

11.根据权利要求9或10所述的电解设施(100)，所述电解设施包括第二缓冲罐(7)，所述第二缓冲罐经由管路(29)与所述缓冲罐(5)连接，其中包含催化剂的再化合器(9)连接到所述管路(29)中，使得氧气能够与氢气再化合成水，并且能够获得高纯度的用于装载所述第二缓冲罐(7)的氢气。

12.根据权利要求11所述的电解设施(100)，其中所述第二缓冲罐(7)经由输送管路(13b)连接到所述气体分离器(3)上，使得能够根据需要实现将高纯度的氢气从所述第二缓冲罐(7)输送至所述气体分离器(3)。

13.根据权利要求12所述的电解设施(100)，其中阀(15B)连接到所述输送管路(13b)中，所述阀尤其构造为调节阀。