DE102015201802A1 - A hydrogen generating apparatus and method for generating hydrogen - Google Patents

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Dietmar Steiner
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Annika Utz
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wasserstofferzeugungsvorrichtung mit einer ersten Elektrolyseeinrichtung (10) einer zwischen einer ersten Anodenelektrode (12) und einer ersten Kathodenelektrode (14) angeordneten Protonen-durchlässigen Membran (16), und einer zweiten Elektrolyseeinrichtung (18) mit einer zwischen einer zweiten Anodenelektrode (20) und einer zweiten Kathodenelektrode (22) angeordneten Hydroxidionen-durchlässigen Membran (24), wobei mindestens eine Betriebsspannung derart zwischen der ersten Anodenelektrode (12) und der ersten Kathodenelektrode (14) und/oder zwischen der zweiten Anodenelektrode (20) und der zweiten Kathodenelektrode (22) anlegbar ist, dass Wasser als Edukt zerlegbar ist, wobei in der Wasserstofferzeugungsvorrichtung ein sich von der ersten Kathodenelektrode (14) zu der zweiten Kathodenelektrode (22) erstreckender Dampf-Übertragungspfad (30, 40) so ausgebildet ist, dass Wasserdampft eines an der ersten Kathodenelektrode (14) freigesetzten Wasserstoff-Wasserdampf-Gemisches zumindest teilweise von der ersten Kathodenelektrode (14) an die zweite Kathodenelektrode (22) übertragbar und an der zweiten Elektrolyseeinrichtung (18) zerlegbar ist. Ebenso betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Erzeugen von Wasserstoff.The invention relates to a hydrogen generation device having a first electrolysis device (10) of a proton-permeable membrane (16) arranged between a first anode electrode (12) and a first cathode electrode (14), and a second electrolysis device (18) having a second anode electrode (18). 20) and a second cathode electrode (22) arranged hydroxide ion-permeable membrane (24), wherein at least one operating voltage between the first anode electrode (12) and the first cathode electrode (14) and / or between the second anode electrode (20) and the second Can be applied to the cathode electrode (22) that water is decomposable as starting material, wherein in the hydrogen generating device from the first cathode electrode (14) to the second cathode electrode (22) extending steam transmission path (30, 40) is formed so that a water vapor hydrogen water released at the first cathode electrode (14) vapor mixture at least partially transferable from the first cathode electrode (14) to the second cathode electrode (22) and on the second electrolysis device (18) can be dismantled. Likewise, the invention relates to a fuel cell system for a vehicle and a method for generating hydrogen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wasserstofferzeugungsvorrichtung. Ebenso betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem für ein Fahrzeug. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen von Wasserstoff. The invention relates to a hydrogen generating device. Likewise, the invention relates to a fuel cell system for a vehicle. Furthermore, the invention relates to a method for generating hydrogen.

Stand der Technik State of the art

In der WO 2013/004526 A1 ist ein Energiemanagementsystem zur Erzeugung von Wasserstoff für eine Industrieanlage beschrieben. Das Energiemanagementsystem weist sowohl eine alkalische Elektrolyse-Einheit als auch eine PEM-Elektrolyse-Einheit (Polymer-Elektrolyt-Membran) auf. Je nach der Menge des aktuell benötigten Wasserstoffs und eines für diesen gewünschten Reinheitsgrads wird entweder nur die alkalische Elektrolyse-Einheit, lediglich die PEM-Elektrolyse-Einheit oder die alkalische Elektrolyse-Einheit gemeinsam mit der PEM-Elektrolyse-Einheit zum Elektrolysieren von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aktiviert. Auf diese Weise soll eine zum Erzeugen des aktuell benötigten Wasserstoffs aufzubringende Gesamtleistung des Energiemanagementsystems optimierbar sein. In the WO 2013/004526 A1 is an energy management system for generating hydrogen for an industrial plant described. The energy management system has both an alkaline electrolysis unit and a PEM electrolysis unit (polymer electrolyte membrane). Depending on the amount of hydrogen currently required and a degree of purity desired for it, either only the alkaline electrolysis unit, only the PEM electrolysis unit or the alkaline electrolysis unit will be used in common with the PEM electrolysis unit to electrolyze water into hydrogen and oxygen activated. In this way, a total output of the energy management system to be applied for generating the currently required hydrogen should be able to be optimized.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Die Erfindung schafft eine Wasserstofferzeugungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Brennstoffzellensystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und ein Verfahren zum Erzeugen von Wasserstoff mit den Merkmalen des Anspruchs 9. The invention provides a hydrogen generating apparatus having the features of claim 1, a fuel cell system for a vehicle having the features of claim 8 and a method for generating hydrogen having the features of claim 9.

Vorteile der Erfindung Advantages of the invention

Die vorliegende Erfindung schafft Möglichkeiten zum „Reinigen” eines mittels einer Elektrolyse von Wasser gewonnenen Wasserstoffs von Wasserdampf bei einem relativ niedrigen Energieverbrauch. Trotz der Minimierung der zum Ausführen der vorliegenden Erfindung aufzubringenden Energie lässt sich mittels der Erfindung Wasserstoff in sehr hoher Qualität, insbesondere mit einer Reinheit von über 99,99 %, herstellen. Ein zusätzliches „Reinigen” des mittels der vorliegenden Erfindung hergestellten Wasserstoffs von Wasserdampf, was herkömmlicherweise häufig durch Abkühlung, Auskondensieren und/oder durch eine Druckwechselabsorption (PSA, Pressure Swing Absorption) erfolgt, ist nicht mehr notwendig. Deshalb kann auch der zum Ausführen dieser herkömmlichen Techniken zum „Reinigen” von Wasserstoff notwendige erhebliche Energieverbrauch eingespart werden. The present invention provides possibilities for "purifying" a hydrogen of water vapor obtained by electrolysis of water at a relatively low energy consumption. Despite minimizing the energy required to carry out the present invention, hydrogen of very high quality, in particular greater than 99.99% purity, can be produced by the invention. An additional "cleaning" of the hydrogen produced by the present invention of water vapor, which is conventionally often by cooling, condensation and / or by a pressure swing absorption (PSA), is no longer necessary. Therefore, the considerable energy required to carry out these conventional techniques for "purifying" hydrogen can also be saved.

Die vorliegende Erfindung ist mittels kostengünstiger Vorrichtungen realisierbar. Es wird darauf hingewiesen, dass z.B. die erfindungsgemäße Wasserstofferzeugungsvorrichtung keine beweglichen Teile, wie eine Pumpe, ein Gebläse oder ein Ventil, benötigt. Außerdem kann die erfindungsgemäße Wasserstofferzeugungsvorrichtung als verschleiß- und wartungsfreies System realisiert werden. Die vorliegende Erfindung trägt somit zur Akzeptanz von Wasserstoff als Energieträger, z.B. für eine fahrzeugeigene Brennstoffzelle, bei. Da die erfindungsgemäße Wasserstofferzeugungsvorrichtung außerdem mit einem relativ geringen Gewicht und einem niedrigen Bauraumbedarf realisierbar ist, ist sie leicht an einem Fahrzeug verbaubar. The present invention can be realized by means of inexpensive devices. It should be noted that e.g. the hydrogen generating apparatus of the present invention does not require moving parts such as a pump, a blower or a valve. In addition, the hydrogen generation apparatus according to the invention can be realized as a wear and maintenance-free system. The present invention thus contributes to the acceptance of hydrogen as an energy carrier, e.g. for an on-board fuel cell, at. In addition, since the hydrogen generating apparatus of the present invention is realizable with a relatively low weight and a small space requirement, it is easily installable on a vehicle.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Wasserstofferzeugungsvorrichtung weist ein mittels der Wasserstofferzeugungsvorrichtung an eine externe Verbraucher- und/oder Speichervorrichtung ausgebbarer Wasserstoff einen End-Wasserdampf-Gehalt auf, welcher kleiner als ein Ausgangs-Wasserdampf-Gehalt des an der ersten Kathodenelektrode freigesetzten Wasserstoff-Wasserdampf-Gemisches ist. Der mittels der Wasserstofferzeugungsvorrichtung an die externe Verbraucher- und/oder Speichervorrichtung ausgebbare Wasserstoff ist aufgrund seiner vernachlässigbaren Verunreinigung mit Wasserdampf vielseitig verwendbar. Insbesondere kann der mittels der Wasserstofferzeugungsvorrichtung erzeugte Wasserstoff von einer Brennstoffzelle, insbesondere einer fahrzeugeigenen Brennstoffzelle, zur Freisetzung von Energie verwendet werden. In an advantageous embodiment of the hydrogen generation apparatus, a hydrogen which can be delivered to an external consumer and / or storage device by means of the hydrogen generation device has a final water vapor content which is lower than a starting water vapor content of the hydrogen-steam mixture released at the first cathode electrode is. The hydrogen which can be output to the external consuming and / or storing device by means of the hydrogen generating device is versatile because of its negligible contamination with water vapor. In particular, the hydrogen generated by means of the hydrogen generation device can be used by a fuel cell, in particular an on-board fuel cell, for the release of energy.

Vorteilhafterweise können die erste Anodenelektrode, die erste Kathodenelektrode, die zweite Anodenelektrode und die zweite Kathodenelektrode in einem gemeinsamen Behälter eingetaucht sein. Eine platzsparende Anordnung der ersten Elektrolyseeinrichtung und der zweiten Elektrolyseeinrichtung ist somit möglich. Die erfindungsgemäße Wasserstofferzeugungsvorrichtung kann deshalb ein vergleichsweise niedriges Gewicht und einen relativ geringen Bauraumbedarf haben. Advantageously, the first anode electrode, the first cathode electrode, the second anode electrode and the second cathode electrode may be immersed in a common container. A space-saving arrangement of the first electrolysis device and the second electrolysis device is thus possible. Therefore, the hydrogen generating apparatus of the present invention may have a comparatively low weight and a relatively small space requirement.

Beispielsweise können die zweite Anodenelektrode und die zweite Kathodenelektrode der ersten Anodenelektrode und der ersten Kathodenelektrode nachgeschaltet sein. Ebenso können jedoch auch die Protonen-durchlässige Membran, die erste Kathodenelektrode, der Dampf-Übertragungspfad, die zweite Kathodenelektrode und die Hydroxidionen-durchlässige Membran zwischen der ersten Anodenelektrode und der zweiten Anodenelektrode liegen. Somit sind verschiedene Möglichkeiten zum Ausbilden der Wasserstofferzeugungsvorrichtung gegeben. For example, the second anode electrode and the second cathode electrode may be connected downstream of the first anode electrode and the first cathode electrode. However, also the proton permeable membrane, the first cathode electrode, the vapor transmission path, the second cathode electrode, and the hydroxide ion permeable membrane may be between the first anode electrode and the second anode electrode. Thus, various possibilities for forming the hydrogen generation device are given.

Der Dampf-Übertragungspfad kann ein Verbindungsabschnitt zwischen einem in der ersten Kathodenelektrode ausgebildeten Flüssigkeit- und/oder Gas-Pfad und einem in der zweiten Kathodenelektrode ausgebildeten Flüssigkeit- und/oder Gas-Pfad sein. Ebenso kann der Dampf-Übertragungspfad auch ein Zwischenraum zwischen der ersten Kathodenelektrode und der zweiten Kathodenelektrode sein. Eine große Designfreiheit bei der Ausbildung des Dampf-Übertragungspfads liegt somit vor. The vapor transmission path may be a connection section between a liquid and / or gas path formed in the first cathode electrode and a liquid and / or gas path formed in the second cathode electrode. Be path. Also, the vapor transmission path may be a gap between the first cathode electrode and the second cathode electrode. A great freedom of design in the formation of the vapor transmission path is thus available.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Wasserstofferzeugungsvorrichtung ist die erste Anodenelektrode mit der zweiten Anodenelektrode elektrisch verbunden ist, die ersten Kathodenelektrode ist mit der zweiten Kathodenelektrode elektrisch verbunden, und eine gemeinsame Betriebsspannung ist gleichzeitig zwischen der ersten Anodenelektrode und der ersten Kathodenelektrode und zwischen der zweiten Anodenelektrode und der zweiten Kathodenelektrode anlegbar. Für die Betreibereinrichtung können somit kostengünstige, leichte und wenig Bauraum benötigende Elektroniken eingesetzt werden. In an advantageous embodiment of the hydrogen generation apparatus, the first anode electrode is electrically connected to the second anode electrode, the first cathode electrode is electrically connected to the second cathode electrode, and a common operating voltage is simultaneously between the first anode electrode and the first cathode electrode and between the second anode electrode and the second anode electrode second cathode electrode can be applied. Thus cost-effective, lightweight electronics requiring little installation space can be used for the operator device.

Die vorausgehend beschriebenen Vorteile liegen auch bei einem Brennstoffzellensystem für ein Fahrzeug mit einer derartigen Wasserstofferzeugungsvorrichtung vor. The above-described advantages also exist in a fuel cell system for a vehicle having such a hydrogen generating apparatus.

Die oben beschriebenen Vorteile sind auch mittels eines Ausführens des korrespondierenden Verfahrens zum Erzeugen von Wasserstoff realisierbar. Es wird darauf hingewiesen, dass das Verfahren entsprechend den verschiedenen Ausführungsformen der oben beschriebenen Wasserstofferzeugungsvorrichtung weiterbildbar ist. The advantages described above can also be realized by means of carrying out the corresponding method for generating hydrogen. It should be noted that the method according to the various embodiments of the hydrogen generating apparatus described above can be further developed.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen: Further features and advantages of the present invention will be explained below with reference to the figures. Show it:

1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Wasserstofferzeugungsvorrichtung; 1 a schematic representation of a first embodiment of the hydrogen generating apparatus;

2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Wasserstofferzeugungsvorrichtung; 2 a schematic representation of a second embodiment of the hydrogen generating apparatus;

3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Wasserstofferzeugungsvorrichtung; und 3 a schematic representation of a third embodiment of the hydrogen generating apparatus; and

4 ein Blockdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Erzeugen von Wasserstoff. 4 a block diagram for explaining an embodiment of the method for generating hydrogen.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Wasserstofferzeugungsvorrichtung. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of the hydrogen generating apparatus.

Die mittels der 1 schematisch dargestellte Wasserstofferzeugungsvorrichtung hat eine erste Elektrolyseeinrichtung 10 mit zumindest einer ersten Anodenelektrode 12, einer ersten Kathodenelektrode 14 und einer zwischen der ersten Anodenelektrode 12 und der ersten Kathodenelektrode 14 angeordneten Protonen-durchlässigen Membran 16. Unter der Protonen-durchlässigen Membran 16 ist eine Membran zu verstehen, welche für Protonen durchlässig ist. Vorzugsweise ist jedoch ein Transport von Gasen, wie beispielsweise Sauerstoff oder Wasserstoff, durch die Protonen-durchlässige Membran 16 verhindert. Z.B. kann die Protonen-durchlässige Membran 16 eine Protonen-Austausch-Membran sein. Die erste Elektrolyseeinrichtung 10 kann insbesondere eine (klassische) PEM-Elektrolyseeinrichtung (Protonen-Austausch-Membran-Elektrolyseeinrichtung, Protone Exchange Membrane Electrolysor) sein. Die Protonen-durchlässige Membran 16 kann beispielsweise aus mindestens einem Ionomer hergestellt sein. Als Alternative oder als Ergänzung zu dem mindestens einen Ionomer kann die Protonen-durchlässige Membran 16 auch mindestens ein anderes Material umfassen. The means of 1 schematically shown hydrogen generating device has a first electrolysis device 10 with at least a first anode electrode 12 , a first cathode electrode 14 and one between the first anode electrode 12 and the first cathode electrode 14 arranged proton-permeable membrane 16 , Under the proton-permeable membrane 16 is a membrane that is permeable to protons. Preferably, however, is a transport of gases, such as oxygen or hydrogen, through the proton permeable membrane 16 prevented. For example, the proton-permeable membrane 16 be a proton exchange membrane. The first electrolysis device 10 may in particular be a (classic) PEM electrolysis device (proton exchange membrane electrolysis device, Proton Exchange Membrane Electrolysor). The proton-permeable membrane 16 may for example be made of at least one ionomer. As an alternative or as a supplement to the at least one ionomer, the proton-permeable membrane 16 also comprise at least one other material.

Die Wasserstofferzeugungsvorrichtung umfasst auch eine zweite Elektrolyseeinrichtung 18 mit zumindest einer zweiten Anodenelektrode 20, einer zweiten Kathodenelektrode 22 und einer zwischen der zweiten Anodenelektrode 20 und der zweiten Kathodenelektrode 22 angeordneten Hydroxidionen-durchlässigen Membran 24. Unter der Hydroxidionen-durchlässigen Membran 24 ist eine Membran zu verstehen, welche für Hydroxidionen durchlässig/leitend ist. Vorzugsweise ist jedoch ein Transport von Gasen, wie beispielsweise Wasserstoff und Sauerstoff, durch die Hydroxidionen-durchlässige Membran 24 unterbunden. Die zweite Elektrolyseeinrichtung 18 kann insbesondere eine alkalische Membran-Elektrolyseeinrichtung (AEM-Elektrolyseeinrichtung, Alcaline anion Exchange Membrane Electrolysor) sein. Es wird darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl verschiedener Materialien für die Hydroxidionen-durchlässige Membran 24 einsetzbar ist. Die Hydroxidionen-durchlässige Membran 24 kann insbesondere eine Plastikfolie oder ein Kalilaugenfilz sein. The hydrogen generating apparatus also includes a second electrolyzer 18 with at least one second anode electrode 20 , a second cathode electrode 22 and one between the second anode electrode 20 and the second cathode electrode 22 arranged hydroxide ion-permeable membrane 24 , Under the hydroxide ion permeable membrane 24 is a membrane which is permeable / conductive to hydroxide ions. Preferably, however, is a transport of gases, such as hydrogen and oxygen, through the hydroxide ion permeable membrane 24 prevented. The second electrolysis device 18 In particular, it may be an alkaline membrane electrolysis device (AEM electrolysis device, Alcaline anion exchange membrane electrolysor). It should be noted that a variety of different materials for the hydroxide ion permeable membrane 24 can be used. The hydroxide ion permeable membrane 24 may in particular be a plastic film or a potash eye felt.

Die erste Anodenelektrode 12, die erste Kathodenelektrode 14, die zweite Anodenelektrode 20 und/oder die zweite Kathodenelektrode 22 können je eine Platinelektrode sein. Anstelle oder als Ergänzung zu Platin kann jedoch auch mindestens ein anderes Material in mindestens einer der Elektroden 12, 14, 20 und 22 enthalten sein. The first anode electrode 12 , the first cathode electrode 14 , the second anode electrode 20 and / or the second cathode electrode 22 can each be a platinum electrode. However, instead of or in addition to platinum, at least one other material may also be present in at least one of the electrodes 12 . 14 . 20 and 22 be included.

Vorzugsweise ist mindestens ein Flüssigkeit- und/oder Gas-Pfad 12a, 14a, 20a und 22a in und/oder an mindestens einer der Elektroden 12, 14, 20 und 22 so ausgebildet, dass mindestens eine Flüssigkeit und/oder mindestens ein Gas durch die jeweilige Elektrode 12, 14, 20 und 22 leitbar sind. Vorzugsweise ist jede der Elektroden 12, 14, 20 und 22 mit einem daran und/oder darin vorliegenden Flüssigkeit- und/oder Gas-Pfad 12a, 14a, 20a und 22a ausgebildet. Insbesondere kann jeder Flüssigkeit- und/oder Gas-Pfad 12a, 14a, 20a und 22a so ausgebildet sein, dass die dadurch geleitete Flüssigkeit und/oder das dadurch geleitete Gas möglichst großflächig entlang der jeweiligen Elektrode 12, 14, 20 oder 22 strömt. Es wird darauf hingewiesen, dass jede der Elektroden 12, 14, 20 und 22 mit einer großen Designfreiheit mit ihrem Flüssigkeit- und/oder Gas-Pfad 12a, 14a, 20a und 22a ausbildbar ist. Die Flüssigkeit- und/oder Gas-Pfade 12a, 14a, 20a und 22a sind deshalb in 1 nur beispielshaft als Abschnitte von Pfeilen wiedergegeben. Preferably, at least one liquid and / or gas path is 12a . 14a . 20a and 22a in and / or on at least one of the electrodes 12 . 14 . 20 and 22 designed so that at least one liquid and / or at least one gas through the respective electrode 12 . 14 . 20 and 22 are conductive. Preferably, each of the electrodes is 12 . 14 . 20 and 22 with a liquid and / or gas path present thereon and / or therein 12a . 14a . 20a and 22a educated. In particular, any liquid and / or gas path 12a . 14a . 20a and 22a be formed so that the liquid passed through and / or the gas conducted thereby as large as possible along the respective electrode 12 . 14 . 20 or 22 flows. It should be noted that each of the electrodes 12 . 14 . 20 and 22 with a great design freedom with its fluid and / or gas path 12a . 14a . 20a and 22a can be trained. The fluid and / or gas paths 12a . 14a . 20a and 22a are therefore in 1 only given by way of example as sections of arrows.

Die Wasserstofferzeugungsvorrichtung hat auch eine Betreibereinrichtung 26, mittels welcher (bei einem Betrieb der Wasserstofferzeugungsvorrichtung) mindestens eine Betriebsspannung derart zwischen der ersten Anodenelektrode 12 und der ersten Kathodenelektrode 14 und/oder zwischen der zweiten Anodenelektrode 20 und der zweiten Kathodenelektrode 22 anlegbar ist/angelegt wird, dass Wasser als Edukt durch eine mittels der ersten Elektrolyseeinrichtung 10 ausgeführte erste Wasserelektrolyse und/oder durch eine mittels der zweiten Elektrolyseeinrichtung 18 ausgeführte zweite Wasserelektrolyse zerlegbar ist/zerlegt wird. Mittels der von der ersten Elektrolyseeinrichtung 10 ausgeführten ersten Wasserelektrolyse wird das Edukt Wasser an der ersten Anodenelektrode 12 gespalten, wodurch, wie mittels des Pfeils 28 dargestellt, Protonen von der ersten Anodenelektrode 12 durch die Protonen-durchlässige Membran 16 zu der ersten Kathodenelektrode 14 wandern. An der ersten Kathodenelektrode 14 wird deshalb ein Wasserstoff-Wasserdampf-Gemisch freigesetzt. Man kann dies auch damit umschreiben, dass der mittels der von der ersten Elektrolyseeinrichtung 10 ausgeführten ersten Wasserelektrolyse erzeugte/freigesetzte Wasserstoff mit Wasserdampf gesättigt ist. Außerdem wird mittels der ersten Wasserelektrolyse Sauerstoff an der ersten Anodenelektrode 12 erzeugt/freigesetzt. The hydrogen generating apparatus also has an operator device 26 by means of which (in an operation of the hydrogen generating device) at least one operating voltage in such a way between the first anode electrode 12 and the first cathode electrode 14 and / or between the second anode electrode 20 and the second cathode electrode 22 can be applied / created that water as starting material by a means of the first electrolysis device 10 executed first water electrolysis and / or by means of the second electrolysis device 18 executed second water electrolysis is dismantled / disassembled. By means of the first electrolysis device 10 When the first water electrolysis is carried out, the educt becomes water at the first anode electrode 12 split, whereby, as by means of the arrow 28 shown protons from the first anode electrode 12 through the proton-permeable membrane 16 to the first cathode electrode 14 hike. At the first cathode electrode 14 Therefore, a hydrogen-steam mixture is released. This can also be described by the fact that the means of the first electrolysis device 10 hydrogen produced by the first hydrogen electrolysis is / saturated hydrogen is saturated with water vapor. In addition, by means of the first water electrolysis, oxygen is generated at the first anode electrode 12 generated / released.

In der Wasserstofferzeugungsvorrichtung ist auch ein sich von der ersten Kathodenelektrode 14 zu der zweiten Kathodenelektrode 22 erstreckender Dampf-Übertragungspfad 30 (bzw. Dampf/Gas-Übertragungspfad 30) so ausgebildet, dass der Wasserdampf des an der ersten Kathodenelektrode 14 freigesetzten Wasserstoff-Wasserdampf-Gemisches zumindest teilweise von der ersten Kathodenelektrode 14 an die zweite Kathodenelektrode 22 übertragbar ist/weitergeleitet wird. Der Dampf-Übertragungspfad 30 kann beispielsweise ein Verbindungsabschnitt 30 zwischen einem in der ersten Kathodenelektrode 14 ausgebildeten Flüssigkeit- und/oder Gas-Pfad 14a und einem in der zweiten Kathodenelektrode 22 ausgebildeten Flüssigkeit- und/oder Gas-Pfad 22a sein. Dies gewährleistet, dass der Wasserdampf des an der ersten Kathodenelektrode 14 freigesetzten Wasserstoff-Wasserdampf-Gemisches zumindest teilweise mittels der von der zweiten Elektrolyseeinrichtung 18 ausgeführten zweiten Wasserelektrolyse zerlegbar ist/zerlegt wird. Der Wasserdampf wird deshalb an der zweiten Kathodenelektrode 22 in Wasserstoff und Hydroxidionen zerlegt. Die Hydroxidionen wandern, wie mittels des Pfeils 32 bildlich wiedergegeben ist, von der zweiten Kathodenelektrode 22 durch die Hydroxidionen-durchlässige Membran 24 zu der zweiten Anodenelektrode 20. An der zweiten Anodenelektrode 20 reagieren die Hydroxidionen zu Wasser und Sauerstoffradikalen („einzelnen Sauerstoffatomen”). Also, in the hydrogen generating apparatus, one is from the first cathode electrode 14 to the second cathode electrode 22 extending steam transmission path 30 (or steam / gas transmission path 30 ) is formed so that the water vapor at the first cathode electrode 14 released hydrogen-water vapor mixture at least partially from the first cathode electrode 14 to the second cathode electrode 22 is transferable / forwarded. The steam transmission path 30 For example, a connection section 30 between one in the first cathode electrode 14 trained fluid and / or gas path 14a and one in the second cathode electrode 22 trained fluid and / or gas path 22a be. This ensures that the water vapor at the first cathode electrode 14 released hydrogen-water vapor mixture at least partially by means of the second electrolysis device 18 executed second water electrolysis is dismantled / disassembled. The water vapor is therefore at the second cathode electrode 22 decomposed into hydrogen and hydroxide ions. The hydroxide ions migrate as by the arrow 32 is pictorially reproduced from the second cathode electrode 22 through the hydroxide ion permeable membrane 24 to the second anode electrode 20 , At the second anode electrode 20 The hydroxide ions react to water and oxygen radicals ("single oxygen atoms").

Die zweite Elektrolyseeinrichtung 18 ermöglicht damit eine Trocknung des mittels der ersten Elektrolyseeinrichtung 10 erzeugten Wasserstoff-Wasserdampf-Gemisches. Man kann dies auch als eine „Reinigung” des an der ersten Kathodenelektrode 14 freigesetzten Wasserstoffs vom Wasserdampf umschreiben. Deshalb weist ein mittels der Wasserstofferzeugungsvorrichtung an eine (nicht skizzierte) externe Verbraucher- und/oder Speichervorrichtung ausgebbarer/ausgegebener Wasserstoff einen End-Wasserdampf-Gehalt auf, welcher (signifikant) kleiner als ein Ausgangs-Wasserdampf-Gehalt des an der ersten Kathodenelektrode 14 freigesetzten Wasserstoff-Wasserdampf-Gemisches ist. Der mittels der Wasserstofferzeugungsvorrichtung erzeugbare Wasserstoff hat damit einen hohen Reinheitsgrad. Insbesondere kann der Reinheitsgrad des mittels der Wasserstofferzeugungsvorrichtung erzeugten (und an die externe Verbraucher- und/oder Speichervorrichtung ausgebbare/ausgegebene) Wasserstoffs bei über 99,99 % liegen. Während ein mit herkömmlichen Vorrichtungen erzeugtes Wasserstoff-Produktgas oft mit Wasserdampf so stark gesättigt ist, dass es für viele Verwendungszwecke ohne eine Reinigung/Trocknung des Wasserstoff-Produktgases nicht einsetzbar ist, kann der mittels der Wasserstofferzeugungsvorrichtung hergestellte Wasserstoff unmittelbar und ohne eine weitere Aufbereitung/Trocknung für eine Vielzahl von Verwendungszwecken eingesetzt werden. The second electrolysis device 18 allows drying of the means of the first electrolysis device 10 generated hydrogen-steam mixture. This can also be said to be a "cleaning" of the first cathode electrode 14 rewrite released hydrogen from water vapor. Therefore, hydrogen output / outputted to an external consumer and / or storage device (not shown) by the hydrogen generation device has a final water vapor content which is (significantly) smaller than a starting water vapor content of the first cathode electrode 14 released hydrogen-steam mixture is. The hydrogen which can be generated by means of the hydrogen generation device thus has a high degree of purity. In particular, the degree of purity of the hydrogen generated by the hydrogen generation device (and output / output to the external consumer and / or storage device) may be greater than 99.99%. While a hydrogen product gas produced by conventional devices is often so saturated with water vapor that it can not be used for many uses without purification / drying of the hydrogen product gas, the hydrogen produced by the hydrogen generation device can be immediately and without further treatment / drying be used for a variety of uses.

In der Regel ist das an der ersten Kathodenelektrode 14 freigesetzte Wasserstoff-Wasserdampf-Gemisch, bzw. der mittels der ersten Elektrolyseeinrichtung 10 erzeugte Wasserstoff, fast gesättigt mit Wasserdampf, wobei der Ausgangs-Wasserdampf-Gehalt des Wasserstoff-Wasserdampf-Gemisches temperaturabhängig ist. (Bei einer Temperatur von 50°C und 1 bar Druck, welche während eines Betriebs der Wasserstofferzeugungsvorrichtung an der ersten Elektrolyseeinrichtung 10 häufig vorliegt, liegt der Ausgangs-Wasserdampf-Gehalt des Wasserstoff-Wasserdampf-Gemisches bei ca. 80 g/Nm3.) Aufgrund der vorteilhaften Ausstattung der Wasserstofferzeugungsvorrichtung mit der zweiten Elektrolyseeinrichtung 18 ist jedoch der End-Wasserdampf-Gehalt auf einen deutlich niedrigeren Wert reduzierbar. This is usually at the first cathode electrode 14 liberated hydrogen-water vapor mixture, or by means of the first electrolysis device 10 produced hydrogen, almost saturated with water vapor, wherein the starting water vapor content of the hydrogen-steam mixture is temperature-dependent. (At a temperature of 50 ° C and 1 bar pressure, which during an operation of the hydrogen generation apparatus to the first electrolysis device 10 is often present, the starting water vapor content of the hydrogen-steam mixture is about 80 g / Nm 3. ) Due to the advantageous features of the hydrogen generating device with the second electrolysis device 18 However, the final water vapor content can be reduced to a significantly lower value.

Vorteilhafterweise wird mittels der zweiten Elektrolyseeinrichtung 18 der Wasserdampf des an der ersten Kathodenelektrode 14 freigesetzten Wasserstoff-Wasserdampf-Gemisches außerdem in das gewünschte Produkt Wasserstoff umgewandelt, wodurch sich eine Ausbeute der Wasserstofferzeugungsvorrichtung erhöht. Die von der zweiten Elektrolyseeinrichtung 18 verbrauchte Energie trägt damit zur Steigerung der Ausbeute der Wasserstofferzeugungsvorrichtung bei. Des Weiteren wird darauf hingewiesen, dass die mittels der zweiten Elektrolyseeinrichtung 18 ausgeführte zweite Wasserelektrolyse (mittels welcher der Wasserdampf des Wasserstoff-Wasserdampf-Gemisches in Wasserstoff umgewandelt wird) einen vergleichsweise geringen Energieverbrauch hat. Insbesondere ist der Energieverbrauch der zweiten Elektrolyseeinrichtung 18 deutlich geringer als eine zum Trocknen von mit Wasserdampf gesättigten Wasserstoff auszuführende Abkühlung, Auskondensierung oder Druckwechseladsorption (PSA, Pressure Swing Absorption). Während beispielsweise eine Druckwechseladsorption (zur Regeneration des Absorbers) bis zu 10 % des erzeugten Wasserstoffs verbraucht, trägt der Betrieb der zweiten Elektrolyseeinrichtung 18 zur Steigerung der Wasserstoffausbeute bei. Bei der Wasserstofferzeugungsvorrichtung aus den beiden Elektrolyseeinrichtungen 10 und 18 ist deshalb eine Gesamteffizienz „Strom zu Wasserstoff” gesteigert. Advantageously, by means of the second electrolysis device 18 the water vapor at the first cathode electrode 14 In addition, the released hydrogen-steam mixture is also converted to the desired product hydrogen, thereby increasing a yield of the hydrogen generating apparatus. That of the second electrolysis device 18 Consumed energy thus contributes to the increase in the yield of the hydrogen generation apparatus. Furthermore, it should be noted that the means of the second electrolysis device 18 executed second water electrolysis (by means of which the water vapor of the hydrogen-steam mixture is converted into hydrogen) has a comparatively low energy consumption. In particular, the energy consumption of the second electrolysis device 18 significantly lower than a cooling, condensing or pressure swing adsorption (PSA) to be carried out for drying hydrogen saturated with hydrogen vapor. For example, while a pressure swing adsorption (for the regeneration of the absorber) consumes up to 10% of the hydrogen produced, the operation of the second electrolysis device 18 to increase the hydrogen yield at. In the hydrogen generation apparatus of the two electrolyzers 10 and 18 Therefore, an overall efficiency "electricity to hydrogen" is increased.

Für die mittels der zweiten Elektrolyseeinrichtung 18 ausgeführte zweite Wasserelektrolyse des Wasserdampfs in Wasserstoff und Hydroxidionen beträgt bei einem Arbeitspunkt einer U/I-Kennlinie von 1,7 V (Volt) bei 0,4 A/cm2 (Ampere/Quadratzentimeter) der Energieverbrauch für die Umwandlung von 100 g (Gramm) Wasser pro Stunde in Wasserstoff ca. 410 W (Watt). For the means of the second electrolysis device 18 The second water electrolysis of the water vapor into hydrogen and hydroxide ions carried out at an operating point of a U / I characteristic of 1.7 V (volts) at 0.4 A / cm 2 (ampere / square centimeter) is the energy consumption for the conversion of 100 g (grams ) Water per hour in hydrogen about 410 W (watts).

Bei dem Eduktstrom von 100 g (Gramm) Wasser pro Stunde wird mittels der zweiten Elektrolyseeinrichtung 18 eine Wasserstoffmenge von 9 g (Gramm) stündlich erzeugt (9 g/h). Über einen Brennwert von Wasserstoff (33 kWh/kg) kann hieraus der durch die zweite Elektrolyseeinrichtung 18 zusätzlich erzeugte Brennwert mit ca. 290 W (Watt) abgeschätzt werden. At the reactant stream of 100 g (grams) of water per hour is by means of the second electrolyzer 18 an amount of hydrogen of 9 g (grams) produced hourly (9 g / h). About a calorific value of hydrogen (33 kWh / kg) can from this by the second electrolysis 18 additionally calorific value estimated at approx. 290 W (watt) can be estimated.

Zusammenfassend kann mittels einer an die zweite Elektrolyseeinrichtung 18 bereitgestellten elektrischen Leistung von ca. 410 W (pro Nm3 Wasserstoff) der unerwünschte Wasserdampf in dem Wasserstoff-Wasserdampf-Gemisch verlässlich in zusätzlichen Wasserstoff zerlegt werden. Dies steigert eine Ausbeute der Wasserstofferzeugungsvorrichtung auf zusätzliche 9 g (Gramm) Wasserstoff pro Stunde (9 g/h), wodurch sich ein Brennwert des an die externe Verbraucher- und/oder Speichervorrichtung ausgebbaren/ausgegebenen Wasserstoffs (bei dem Eduktstrom von 80 g Wasser pro Stunde) um zusätzliche 290 W erhöht. In summary, by means of a second electrolysis device 18 provided electrical power of about 410 W (per Nm 3 of hydrogen), the unwanted water vapor in the hydrogen-steam mixture can be reliably decomposed into additional hydrogen. This increases a yield of the hydrogen producing apparatus to an additional 9 g (grams) of hydrogen per hour (9 g / h), resulting in a calorific value of the hydrogen dispensed / discharged to the external consumer and / or storage device (at the educt flow of 80 g of water per hour) Hour) increased by an additional 290 W.

Ohne Berücksichtigung ohmscher Verluste bei der mittels der zweiten Elektrolyseeinrichtung 18 ausgeführten zweiten Wasserelektrolyse werden für die Trocknung des Wasserstoff-Wasserdampf-Gemisches somit nur ca.120 W (pro Nm3 Wasserstoff) benötigt. Dies sind nur ca. 4 % des Brennwerts des an die externe Verbraucher- und/oder Speichervorrichtung ausgebbaren/ausgegebenen Wasserstoffs. Diese Energie verbleibt als Wärme im System und kann gegebenenfalls in einer BHKW-Anwendung (Blockheizkraftwerk-Anwendung) der Wasserstofferzeugungsvorrichtung verwendet werden. (Bei einer herkömmlichen Druckwechseladsorption gehen ungefähr 10 Vol. % des erzeugten Produktgases Wasserstoff dem System als „Abgas” verloren.) Without consideration ohmic losses in the means of the second electrolysis device 18 executed second water electrolysis thus only about 120 W (per Nm 3 of hydrogen) are needed for the drying of the hydrogen-steam mixture. This is only about 4% of the calorific value of the hydrogen which can be output / output to the external consumer and / or storage device. This energy remains as heat in the system and may optionally be used in a cogeneration (CHP) application of the hydrogen producing apparatus. (In a conventional pressure swing adsorption, approximately 10% by volume of the product gas hydrogen produced is lost to the system as "waste gas.")

Optionaler Weise kann eine Membranfläche der Hydroxidionen-durchlässigen Membran 24 zusätzlich gekühlt werden, so dass sie auch als Kondensationsfläche fungiert. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass dies für einen Betrieb der zweiten Elektrolyseeinrichtung 18 nicht notwendig ist. Optionally, a membrane surface of the hydroxide ion permeable membrane 24 be additionally cooled, so that it also acts as a condensation surface. It should be noted, however, that this is for operation of the second electrolyzer 18 is not necessary.

Die zusätzliche Ausstattung der Wasserstofferzeugungsvorrichtung mit der zweiten Elektrolyseeinrichtung 18 steigert deren Bauraumbedarf und deren Gewicht kaum. Beispielsweise ist bei dem Arbeitspunkt der U/I-Kennlinie von 1,8 V (Volt) bei 0,4 A/cm2 (Ampere/Quadratzentimeter) eine Arbeitsfläche der Elektroden 20 und 22 von 375 cm2 (pro Nm3 Wasserstoff) ausreichend. Bei einem Arbeitspunkt von 2 V (Volt) bei 0,8 A/cm2 (Ampere/Quadratzentimeter) und liegt die benötigte Arbeitsfläche der Elektroden 20 und 22 bei ca. 185 cm2. 2Während eine Arbeitsfläche der Elektroden 12 und 14 z.B. bei 1330 cm liegen kann, sind deutlich niedrigere Werte (14–29 %) für die zweite Elektrolyseeinrichtung 18 ausreichend. The additional equipment of the hydrogen generating device with the second electrolysis device 18 hardly increases their space requirement and their weight. For example, at the operating point of the U / I characteristic of 1.8 V (volts) at 0.4 A / cm 2 (ampere / square centimeter) is a working area of the electrodes 20 and 22 of 375 cm 2 (per Nm 3 of hydrogen) is sufficient. At an operating point of 2 V (volts) at 0.8 A / cm 2 (ampere / square centimeter) and is the required working area of the electrodes 20 and 22 at about 185 cm 2 . 2During a working surface of the electrodes 12 and 14 eg at 1330 cm, are significantly lower values (14-29%) for the second electrolysis device 18 sufficient.

Es wird darauf hingewiesen, dass die in den vorausgehenden Absätzen zitierten Zahlen nur beispielhaft zu verstehen sind. Beispielsweise ist eine Ausbildbarkeit der Wasserstofferzeugungsvorrichtung weder auf einen bestimmten Eduktstrom, noch auf eine bestimmte elektrische Leistung der zweiten Elektrolyseeinrichtung 18, eine bestimmte Betriebstemperatur der zweiten Elektrolyseeinrichtung 18, einen bestimmten Arbeitspunkt der zweiten Elektrolyseeinrichtung 18 oder auf eine bestimmte Arbeitsfläche einer der Elektroden 12, 14, 20 und 22 beschränkt. It should be noted that the figures cited in the preceding paragraphs are to be understood as exemplary only. For example, an educability of the hydrogen generation apparatus is neither limited to a specific educt current nor to a specific electrical power of the second electrolysis device 18 , a certain operating temperature of the second electrolysis device 18 , a certain operating point of the second electrolysis device 18 or on a particular work surface of one of the electrodes 12 . 14 . 20 and 22 limited.

In der Ausführungsform der 1 sind die erste Anodenelektrode 12, die erste Kathodenelektrode 14, die zweite Anodenelektrode 20 und die zweite Kathodenelektrode 22 (zusammen mit den Membranen 16 und 24) in einem gemeinsamen Behälter 34 eingetaucht. Eine platzsparende und gewichtsreduzierende Anordnung der Elektroden 12, 14, 20 und 22 ist somit möglich. Alternativ können die erste Elektrolyseeinrichtung 10 und die zweite Elektrolyseeinrichtung 18 jedoch auch in verschiedenen Behältern angeordnet sein. In the embodiment of the 1 are the first anode electrode 12 , the first cathode electrode 14 , the second anode electrode 20 and the second cathode electrode 22 (together with the membranes 16 and 24 ) in a common container 34 immersed. A space-saving and weight-reducing arrangement of the electrodes 12 . 14 . 20 and 22 is thus possible. Alternatively, the first electrolysis device 10 and the second electrolyzer 18 but also be arranged in different containers.

Beispielhaft sind in der Ausführungsform der 1 die zweite Anodenelektrode 20 und die zweite Kathodenelektrode 22 außerdem der ersten Anodenelektrode 12 und der zweiten Kathodenelektrode 14 nachgeschaltet. Die in 1 bildlich wiedergegebene Wasserstofferzeugungsvorrichtung ist deshalb als ein PEM (PEM-Elektrolyseur) mit einem nachgeschalteten AEM (AEM-Elektrolyseur) umschreibbar. Darunter kann verstanden werden, dass ein in der ersten Anodenelektrode 12 ausgebildeter Flüssigkeit- und/oder Gas-Pfad 12a über einen Verbindungsabschnitt 36 mit einem in der zweiten Anodenelektrode 20 ausgebildeten Flüssigkeit- und/oder Gas-Pfad 20a verbunden ist, während der in der ersten Kathodenelektrode 14 ausgebildete Flüssigkeit- und/oder Gas-Pfad 14a über den Verbindungsabschnitt 30 (als Dampf-Übertragungspfad 30) mit dem in der zweiten Kathodenelektrode 22 ausgebildeten weiteren Flüssigkeit- und/oder Gas-Pfad 22a verbunden ist. Man kann dies auch damit umschreiben, dass die Anodenelektroden 12 und 20 hydraulisch/gasseitig miteinander verbunden sind, und die Kathodenelektroden 14 und 22 ebenfalls hydraulisch/gasseitig miteinander verbunden sind. By way of example, in the embodiment of the 1 the second anode electrode 20 and the second cathode electrode 22 also the first anode electrode 12 and the second cathode electrode 14 downstream. In the 1 Illustrated hydrogen generating device is therefore as a PEM (PEM electrolyzer) with a downstream AEM (AEM electrolyzer) rewritable. By this it can be understood that a in the first anode electrode 12 trained fluid and / or gas path 12a via a connecting section 36 with one in the second anode electrode 20 trained fluid and / or gas path 20a is connected while in the first cathode electrode 14 trained fluid and / or gas path 14a over the connecting section 30 (as a vapor transmission path 30 ) with that in the second cathode electrode 22 trained further fluid and / or gas path 22a connected is. One can also rewrite this with the fact that the anode electrodes 12 and 20 hydraulically / gas-side connected to each other, and the cathode electrodes 14 and 22 also connected hydraulically / gas side.

Die erste Anodenelektrode 12, die erste Kathodenelektrode 14, die zweite Anodenelektrode 20 und die zweite Kathodenelektrode 22 können außerdem parallel zueinander ausgerichtet sein. Insbesondere können eine Innenfläche/Arbeitsfläche der ersten Anodenelektrode 12 und eine Innenfläche/Arbeitsfläche der zweiten Anodenelektrode 20 in einer ersten Ebene liegen, während eine Innenfläche/Arbeitsfläche der ersten Kathodenelektrode 14 und eine Innenfläche/Arbeitsfläche der zweiten Kathodenelektrode 22 in einer parallel zu der ersten Ebene ausgerichteten zweiten Ebene liegen. The first anode electrode 12 , the first cathode electrode 14 , the second anode electrode 20 and the second cathode electrode 22 can also be aligned parallel to each other. In particular, an inner surface / working surface of the first anode electrode 12 and an inner surface / work surface of the second anode electrode 20 lie in a first plane, while an inner surface / working surface of the first cathode electrode 14 and an inner surface / work surface of the second cathode electrode 22 lie in a second plane aligned parallel to the first plane.

In der Ausführungsform der 1 ist außerdem die erste Anodenelektrode 12 mit der zweiten Anodenelektrode 20 elektrisch verbunden. Dies ist beispielhaft mittels einer Berührung der beiden Anodenelektroden 12 und 20 realisiert. (Die beiden Anodenelektroden 12 und 20 können somit auch einstückig ausgebildet sein.) Ebenso kann jedoch auch über mindestens ein Leitungselement ein elektrischer Kontakt zwischen der ersten Anodenelektrode 12 und der zweiten Anodenelektrode 20 realisiert sein. Entsprechend ist die erste Kathodenelektrode 14 mit der zweiten Kathodenelektrode 22 elektrisch verbunden. Auch dies ist ausbildbar, indem sich die beiden Kathodenelektroden 14 und 22 berühren oder einstückig ausgebildet sind. Optional kann auch über mindestens ein Leitungselement ein elektrischer Kontakt zwischen der ersten Kathodenelektrode 14 und der zweiten Kathodenelektrode 22 vorliegen. In the embodiment of the 1 is also the first anode electrode 12 with the second anode electrode 20 electrically connected. This is exemplified by means of a touch of the two anode electrodes 12 and 20 realized. (The two anode electrodes 12 and 20 can thus also be integrally formed.) Likewise, however, via at least one line element, an electrical contact between the first anode electrode 12 and the second anode electrode 20 be realized. Accordingly, the first cathode electrode 14 with the second cathode electrode 22 electrically connected. This too can be formed by the two cathode electrodes 14 and 22 touch or are integrally formed. Optionally, via at least one line element, an electrical contact between the first cathode electrode 14 and the second cathode electrode 22 available.

Somit ist eine gemeinsame Betriebsspannung gleichzeitig zwischen der ersten Anodenelektrode 12 und der ersten Kathodenelektrode 14 und zwischen der zweiten Anodenelektrode 20 und der zweiten Kathodenelektrode 22 anlegbar. Die Betreibereinrichtung 26 ist deshalb relativ einfach, kostengünstig, leicht und bauraumsparend ausbildbar. Thus, a common operating voltage is simultaneous between the first anode electrode 12 and the first cathode electrode 14 and between the second anode electrode 20 and the second cathode electrode 22 applied. The operator device 26 is therefore relatively simple, inexpensive, easy and space-saving formable.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Wasserstofferzeugungsvorrichtung. 2 shows a schematic representation of a second embodiment of the hydrogen generating apparatus.

Auch in der Ausführungsform der 2 sind die erste Anodenelektrode 12, die erste Kathodenelektrode 14, die zweite Anodenelektrode 20 und die zweite Kathodenelektrode 22 parallel zueinander ausgerichtet, wobei die Innenfläche/Arbeitsfläche der ersten Anodenelektrode 12 und die Innenfläche/Arbeitsfläche der zweiten Anodenelektrode 20 in einer ersten Ebene und die Innenfläche/Arbeitsfläche der ersten Kathodenelektrode 14 und die Innenfläche/Arbeitsfläche der zweiten Kathodenelektrode 22 in einer parallel zu der ersten Ebene ausgerichteten zweiten Ebene liegen. Allerdingt sind bei der Wasserstofferzeugungsvorrichtung der 2 die erste Anodenelektrode 12 von der zweiten Anodenelektrode 20 und die erste Kathodenelektrode 14 von der zweiten Kathodenelektrode 22 elektrisch isoliert. Deshalb ist eine getrennte Ansteuerung der beiden Elektrolyseeinrichtungen 10 und 18 mit unterschiedlichen Betriebsspannungen möglich. Dazu können auch getrennte Untereinheiten 26a und 26b der Betreibereinrichtung eingesetzt werden. Also in the embodiment of the 2 are the first anode electrode 12 , the first cathode electrode 14 , the second anode electrode 20 and the second cathode electrode 22 aligned parallel to each other, wherein the inner surface / working surface of the first anode electrode 12 and the inner surface / working surface of the second anode electrode 20 in a first plane and the inner surface / working surface of the first cathode electrode 14 and the inner surface / working surface of the second cathode electrode 22 lie in a second plane aligned parallel to the first plane. However, in the hydrogen generation apparatus, the 2 the first anode electrode 12 from the second anode electrode 20 and the first cathode electrode 14 from the second cathode electrode 22 electrically isolated. Therefore, a separate control of the two electrolysis devices 10 and 18 possible with different operating voltages. These can also be separate subunits 26a and 26b the operator device can be used.

Beispielhaft ist bei der Wasserstofferzeugungsvorrichtung der 2 ein Isolator 38 zwischen der ersten Elektrolyseeinrichtung 10 und der zweiten Elektrolyseeinrichtung 18 angeordnet. Während die erste Anodenelektrode 12, die erste Kathodenelektrode 14 und die Protonen-durchlässige Membran 16 auf einer ersten Seite des Isolators 38 angeordnet sind, liegen die zweite Anodenelektrode 20, die zweite Kathodenelektrode 22 und die Hydroxidionen-durchlässige Membran 24 auf einer von der ersten Seite weg gerichteten zweiten Seite des Isolators 38. By way of example, in the hydrogen producing apparatus of the 2 an insulator 38 between the first electrolysis device 10 and the second electrolyzer 18 arranged. While the first anode electrode 12 , the first cathode electrode 14 and the proton-permeable membrane 16 on a first side of the insulator 38 are arranged, the second anode electrode lie 20 , the second cathode electrode 22 and the hydroxide ion permeable membrane 24 on a side facing away from the first side of the second side of the insulator 38 ,

Ansonsten weist die Wasserstofferzeugungsvorrichtung der 2 alle Merkmale der zuvor ausgeführten Ausführungsformen auf. Otherwise, the hydrogen generating apparatus of the 2 all features of the previously executed embodiments.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Wasserstofferzeugungsvorrichtung. 3 shows a schematic representation of a third embodiment of the hydrogen generating apparatus.

Bei der in 3 schematisch dargestellten Wasserstofferzeugungsvorrichtung sind die Protonen-durchlässige Membran 16, die erste Kathodenelektrode 14, der Dampfübertragungspfad 30, die zweite Kathodenelektrode 22 und die Hydroxidionen-durchlässige Membran 24 zwischen der ersten Anodenelektrode 12 und der zweiten Anodenelektrode 20 angeordnet. Der Dampf-Übertragungspfad 40 (bzw. Dampf/Gas-Übertragungspfad 40) ist somit ein Zwischenraum zwischen der ersten Kathodenelektrode 14 und der zweiten Kathodenelektrode 22. At the in 3 schematically shown hydrogen generating device are the proton permeable membrane 16 , the first cathode electrode 14 , the vapor transmission path 30 , the second cathode electrode 22 and the hydroxide ion permeable membrane 24 between the first anode electrode 12 and the second anode electrode 20 arranged. The steam transmission path 40 (or steam / gas transmission path 40 ) is thus a gap between the first cathode electrode 14 and the second cathode electrode 22 ,

Somit ist es nicht notwendig, dass die Anodenelektroden 12 und 20 hydraulisch/gasseitig miteinander verbunden sind und/oder die Kathodenelektroden 14 und 22 hydraulisch/gasseitig miteinander verbunden sind. Außerdem kann die zweite Elektrolyseeinrichtung 18 im Vergleich mit der ersten Elektrolyseeinrichtung 10 mit einer anderen Druckdifferenz, insbesondere mit einer geringeren Druckdifferenz, betrieben werden. Dies bringt häufig verfahrenstechnische und materialseitige Vorteile. Thus, it is not necessary that the anode electrodes 12 and 20 hydraulically / gas-side connected to each other and / or the cathode electrodes 14 and 22 hydraulically / gas-side connected to each other. In addition, the second electrolysis device 18 in comparison with the first electrolysis device 10 be operated with a different pressure difference, in particular with a lower pressure difference. This often brings procedural and material benefits.

Auch bei dieser Ausführungsform können unterschiedliche Betriebsspannungen gleichzeitig zwischen der ersten Kathodenelektrode und der ersten Anodenelektrode und zwischen der zweiten Kathodenelektrode und der zweiten Anodenelektrode angelegt werden. Alternativ kann jedoch auch die erste Anodenelektrode 12 mit der zweiten Anodenelektrode 20 (z.B. über ein Leitungselement) elektrisch verbunden sein, während die ersten Kathodenelektrode 14 mit der zweiten Kathodenelektrode 22 (z.B. über ein weiteres Leitungselement) elektrisch verbunden. Die Wasserstofferzeugungsvorrichtung der 3 kann somit auch mit nur einer Betriebsspannung betrieben werden. Also in this embodiment, different operating voltages can be applied simultaneously between the first cathode electrode and the first anode electrode and between the second cathode electrode and the second anode electrode. Alternatively, however, the first anode electrode 12 with the second anode electrode 20 (eg via a line element), while the first cathode electrode 14 with the second cathode electrode 22 (eg via another line element) electrically connected. The hydrogen generating apparatus of 3 can thus be operated with only one operating voltage.

Bezüglich weiterer Merkmale der Wasserstofferzeugungsvorrichtung der 3 wird auf die Beschreibungen der vorausgehenden Ausführungsformen verwiesen. Regarding further features of the hydrogen generating device of 3 Reference is made to the descriptions of the preceding embodiments.

Alle oben ausgeführten Wasserstofferzeugungsvorrichtungen können mittels ihrer zweiten Elektrolyseeinrichtung 18 den unerwünschten Wasserdampf im Produktgas Wasserstoff elektrochemisch in Wasserstoff umsetzen. Alle oben beschriebenen Wasserstofferzeugungsvorrichtungen realisieren somit eine vorteilhafte Trocknung ihres Produktgases Wasserstoff. Mittels der Umwandlung des unerwünschten Wasserdampfes in das Produktgas Wasserstoff ist eine Wasserstoff-Ausbeute der Wasserstofferzeugungsvorrichtungen gesteigert. Gleichzeitig ist der für die Trocknung des Wasserstoffs aufbringbare Energieverbrauch bei allen Wasserstofferzeugungsvorrichtungen minimiert. Dies erhöht eine Gesamteffizienz „Strom-zu-Wasserstoff” aller Wasserstofferzeugungsvorrichtungen. An der Anodenseite der zweiten Elektrolyseeinrichtung 18 entsteht zusätzlicher Wasserdampf, welcher den ebenfalls entstehenden Sauerstoff befeuchtet, bzw. das zirkulierende (ebenfalls als Kühlmittel fungierende) Edukt Wasser vermehrt. All of the above-described hydrogen generation apparatuses can by means of their second electrolyzer 18 The unwanted water vapor in the product gas hydrogen electrochemically convert into hydrogen. All hydrogen generating devices described above thus realize an advantageous drying of their product gas hydrogen. By means of the conversion of the unwanted water vapor into the product gas hydrogen, a hydrogen yield of the hydrogen generating devices is increased. At the same time, the energy consumption that can be applied to the drying of the hydrogen is minimized in all hydrogen generating devices. This increases a total efficiency "stream-to-hydrogen" of all hydrogen generating devices. At the anode side of the second electrolysis device 18 creates additional water vapor, which moistens the oxygen also formed, or the circulating (also acting as a coolant) educt water increases.

Es wird darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Wasserstofferzeugungsvorrichtungen keine beweglichen Teile, wie z.B. mindestens eine Pumpe, mindestens ein Gebläse und/oder mindestens ein Ventil, benötigen. Jede der Wasserstofferzeugungsvorrichtungen ist somit ein verschleiß- und wartungsfreies System. Dies führt zu einer hohen Akzeptanz bei Benutzern der Wasserstofferzeugungsvorrichtungen. It should be noted that all the hydrogen generating devices described above do not have any moving parts, such as e.g. at least one pump, at least one fan and / or at least one valve need. Each of the hydrogen generating devices is thus a wear and maintenance-free system. This leads to a high acceptance among users of the hydrogen generation devices.

Aufgrund ihres geringen Bauraumbedarfs und ihres niedrigen Gewichts kann jede der oben erläuterten Wasserstofferzeugungsvorrichtungen leicht an einem Fahrzeug verbaut werden. Deshalb schafft auch ein Brennstoffzellensystem für ein Fahrzeug mit einer derartigen Wasserstofferzeugungsvorrichtung alle oben beschriebenen Vorteile. Due to their small space requirement and their low weight, each of the above-described hydrogen generation devices can be easily installed on a vehicle. Therefore, a fuel cell system for a vehicle having such a hydrogen generating apparatus also provides all the advantages described above.

4 zeigt ein Blockdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Erzeugen von Wasserstoff. 4 FIG. 12 is a block diagram for explaining an embodiment of the method for generating hydrogen. FIG.

Das im Weiteren beschriebene Verfahren kann beispielsweise mit einer der oben erläuterten Wasserstofferzeugungsvorrichtungen ausgeführt werden. Eine Ausführbarkeit des Verfahrens ist jedoch nicht auf eine Verwendung einer der Wasserstofferzeugungsvorrichtungen beschränkt. The method described below can be carried out, for example, with one of the above-described hydrogen generating devices. However, feasibility of the method is not limited to use of any of the hydrogen generating devices.

In einem Verfahrensschritt S1 wird mindestens eine Betriebsspannung derart zwischen einer ersten Anodenelektrode und einer ersten Kathodenelektrode einer ersten Elektrolyseeinrichtung aus zumindest der ersten Anodenelektrode, der ersten Kathodenelektrode und einer zwischen der ersten Anodenelektrode und der ersten Kathodenelektrode angeordneten Protonen-durchlässigen Membran und/oder zwischen einer zweiten Anodenelektrode und einer zweiten Kathodenelektrode einer zweiten Elektrolyseeinrichtung aus zumindest der zweiten Anodenelektrode, der zweiten Kathodenelektrode und einer zwischen der zweiten Anodenelektrode und der zweiten Kathodenelektrode angeordneten Hydroxidionen-durchlässigen Membran angelegt. Der Verfahrensschritt 1 umfasst somit einen Teilschritt S1a zum Betreiben der ersten Elektrolyseeinrichtung und einen Teilschritt S1b zum Betreiben der zweiten Elektrolyseeinrichtung. In a method step S1, at least one operating voltage between a first anode electrode and a first cathode electrode of a first electrolysis device is composed of at least the first anode electrode, the first cathode electrode and a proton-permeable membrane arranged between the first anode electrode and the first cathode electrode and / or between a second Anode electrode and a second cathode electrode of a second electrolysis device of at least the second anode electrode, the second cathode electrode and a disposed between the second anode electrode and the second cathode electrode hydroxide ion permeable membrane applied. The method step 1 thus comprises a substep S1a for operating the first electrolysis device and a substep S1b for operating the second electrolysis device.

In dem Teilschritt S1a des Verfahrensschritts S1 wird durch das Betreiben der ersten Elektrolyseeinrichtung Wasser als Edukt durch eine mittels der ersten Elektrolyseeinrichtung ausgeführte erste Wasserelektrolyse zerlegt. Dadurch wird ein Wasserstoff-Wasserdampf-Gemisch an der ersten Kathodenelektrode freigesetzt. In substep S1a of method step S1, the operation of the first Electrolysis device decomposed water as educt by an executed by means of the first electrolysis first water electrolysis. Thereby, a hydrogen-water vapor mixture is released at the first cathode electrode.

In einem Verfahrensschritt S2 wird Wasserdampft des an der ersten Kathodenelektrode freigesetzten Wasserstoff-Wasserdampf-Gemisches zumindest teilweise von der ersten Kathodenelektrode an die zweite Kathodenelektrode weitergeleitet. In dem Teilschritt S1b des Verfahrensschritts S1 wird deshalb durch das Betreiben der ersten Elektrolyseeinrichtung der an die zweite Kathodenelektrode weitergeleiteten Wasserdampf zumindest teilweise durch eine mittels der zweiten Elektrolyseeinrichtung ausgeführten zweiten Wasserelektrolyse zerlegt. Auf diese Weise kann ein Ausgangs-Wasserdampf-Gehalt des an der ersten Kathodenelektrode freigesetzten Wasserstoff-Wasserdampf-Gemisches mittels der von der zweiten Elektrolyseeinrichtung ausgeführten zweiten Wasserelektrolyse auf einen End-Wasserdampf-Gehalt kleiner als der Ausgangs-Wasserdampf-Gehalt reduziert werden. In a method step S2, water vapor of the hydrogen-steam mixture released at the first cathode electrode is at least partially forwarded from the first cathode electrode to the second cathode electrode. In sub-step S1b of method step S1, therefore, by operating the first electrolysis device, the water vapor passed on to the second cathode electrode is at least partially decomposed by a second water electrolysis carried out by means of the second electrolysis device. In this way, a starting water vapor content of the hydrogen-steam mixture released at the first cathode electrode can be reduced to a final water vapor content smaller than the initial steam content by means of the second water electrolysis performed by the second electrolyzer.

Auch das hier beschriebene Verfahren schafft somit die oben erläuterten Vorteile, auf deren erneute Aufzählung hier jedoch verzichtet wird. The method described here thus also provides the above-explained advantages, the renewed enumeration of which, however, is omitted here.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2013/004526 A1 [0002] WO 2013/004526 A1 [0002]

Claims (10)

Wasserstofferzeugungsvorrichtung mit: einer ersten Elektrolyseeinrichtung (10) mit einer ersten Anodenelektrode (12), einer ersten Kathodenelektrode (14) und einer zwischen der ersten Anodenelektrode (12) und der ersten Kathodenelektrode (14) angeordneten Protonen-durchlässigen Membran (16); einer zweiten Elektrolyseeinrichtung (18) mit einer zweiten Anodenelektrode (20), einer zweiten Kathodenelektrode (22) und einer zwischen der zweiten Anodenelektrode (20) und der zweiten Kathodenelektrode (22) angeordneten Hydroxidionen-durchlässigen Membran (24); und einer Betreibereinrichtung (26, 26a, 26b), mittels welcher mindestens eine Betriebsspannung derart zwischen der ersten Anodenelektrode (12) und der ersten Kathodenelektrode (14) und/oder zwischen der zweiten Anodenelektrode (20) und der zweiten Kathodenelektrode (22) anlegbar ist, dass Wasser als Edukt durch eine mittels der ersten Elektrolyseeinrichtung (10) ausgeführte erste Wasserelektrolyse und/oder durch eine mittels der zweiten Elektrolyseeinrichtung (18) ausgeführte zweite Wasserelektrolyse zerlegbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass in der Wasserstofferzeugungsvorrichtung ein sich von der ersten Kathodenelektrode (14) zu der zweiten Kathodenelektrode (22) erstreckender Dampf-Übertragungspfad (30, 40) so ausgebildet ist, dass Wasserdampft eines an der ersten Kathodenelektrode (14) freigesetzten Wasserstoff-Wasserdampf-Gemisches zumindest teilweise von der ersten Kathodenelektrode (14) an die zweite Kathodenelektrode (22) übertragbar und mittels der von der zweiten Elektrolyseeinrichtung (18) ausgeführten zweiten Wasserelektrolyse zerlegbar ist. A hydrogen generating apparatus comprising: a first electrolysis device ( 10 ) with a first anode electrode ( 12 ), a first cathode electrode ( 14 ) and one between the first anode electrode ( 12 ) and the first cathode electrode ( 14 ) arranged proton-permeable membrane ( 16 ); a second electrolysis device ( 18 ) with a second anode electrode ( 20 ), a second cathode electrode ( 22 ) and one between the second anode electrode ( 20 ) and the second cathode electrode ( 22 ) arranged hydroxide ion-permeable membrane ( 24 ); and an operator device ( 26 . 26a . 26b ), by means of which at least one operating voltage between the first anode electrode ( 12 ) and the first cathode electrode ( 14 ) and / or between the second anode electrode ( 20 ) and the second cathode electrode ( 22 ) can be applied that water as starting material by a means of the first electrolyzer ( 10 ) carried out first water electrolysis and / or by means of the second electrolysis device ( 18 ) executed second water electrolysis can be dismantled; characterized in that in the hydrogen generating device, one of the first cathode electrode ( 14 ) to the second cathode electrode ( 22 ) extending steam transmission path ( 30 . 40 ) is formed so that water vapor on the first cathode electrode ( 14 ) released hydrogen-water vapor mixture at least partially from the first cathode electrode ( 14 ) to the second cathode electrode ( 22 ) and by means of the second electrolysis device ( 18 ) carried out second water electrolysis can be dismantled. Wasserstofferzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein mittels der Wasserstofferzeugungsvorrichtung an eine externe Verbraucher- und/oder Speichervorrichtung ausgebbarer Wasserstoff einen End-Wasserdampf-Gehalt aufweist, welcher kleiner als ein Ausgangs-Wasserdampf-Gehalt des an der ersten Kathodenelektrode (14) freigesetzten Wasserstoff-Wasserdampf-Gemisches ist. A hydrogen generating apparatus according to claim 1, wherein a hydrogen which can be supplied to an external consumer and / or storage device by means of the hydrogen generating device has a final water vapor content which is less than a starting water vapor content of the first cathode electrode ( 14 ) released hydrogen-steam mixture is. Wasserstofferzeugungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Anodenelektrode (12), die erste Kathodenelektrode (14), die zweite Anodenelektrode (20) und die zweite Kathodenelektrode (22) in einem gemeinsamen Behälter (34) eingetaucht sind. A hydrogen generating apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the first anode electrode ( 12 ), the first cathode electrode ( 14 ), the second anode electrode ( 20 ) and the second cathode electrode ( 22 ) in a common container ( 34 ) are immersed. Wasserstofferzeugungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die zweite Anodenelektrode (20) und die zweite Kathodenelektrode (22) der ersten Anodenelektrode (12) und der ersten Kathodenelektrode (14) nachgeschaltet sind. A hydrogen generating apparatus according to claim 3, wherein said second anode electrode ( 20 ) and the second cathode electrode ( 22 ) of the first anode electrode ( 12 ) and the first cathode electrode ( 14 ) are connected downstream. Wasserstofferzeugungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Dampf-Übertragungspfad (30) ein Verbindungsabschnitt (30) zwischen einem in der ersten Kathodenelektrode (14) ausgebildeten Flüssigkeit- und/oder Gas-Pfad (14a) und einem in der zweiten Kathodenelektrode (22) ausgebildeten Flüssigkeit- und/oder Gas-Pfad (22a) ist. A hydrogen generating apparatus according to claim 4, wherein said vapor transmission path ( 30 ) a connecting section ( 30 ) between one in the first cathode electrode ( 14 ) formed liquid and / or gas path ( 14a ) and one in the second cathode electrode ( 22 ) formed liquid and / or gas path ( 22a ). Wasserstofferzeugungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Protonen-durchlässige Membran (16), die erste Kathodenelektrode (14), der Dampf-Übertragungspfad (40), die zweite Kathodenelektrode (22) und die Hydroxidionen-durchlässigen Membran (24) zwischen der ersten Anodenelektrode (12) und der zweiten Anodenelektrode (20) liegen. A hydrogen generating apparatus according to claim 3, wherein said proton permeable membrane ( 16 ), the first cathode electrode ( 14 ), the steam transmission path ( 40 ), the second cathode electrode ( 22 ) and the hydroxide ion-permeable membrane ( 24 ) between the first anode electrode ( 12 ) and the second anode electrode ( 20 ) lie. Wasserstofferzeugungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Anodenelektrode (12) mit der zweiten Anodenelektrode (20) elektrisch verbunden ist, die ersten Kathodenelektrode (14) mit der zweiten Kathodenelektrode (22) elektrisch verbunden ist, und eine gemeinsame Betriebsspannung gleichzeitig zwischen der ersten Anodenelektrode und der ersten Kathodenelektrode (14) und zwischen der zweiten Anodenelektrode (20) und der zweiten Kathodenelektrode (22) anlegbar ist. A hydrogen generating apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the first anode electrode ( 12 ) with the second anode electrode ( 20 ) is electrically connected, the first cathode electrode ( 14 ) with the second cathode electrode ( 22 ) is electrically connected, and a common operating voltage between the first anode electrode and the first cathode electrode ( 14 ) and between the second anode electrode ( 20 ) and the second cathode electrode ( 22 ) can be applied. Brennstoffzellensystem für ein Fahrzeug mit einer Wasserstofferzeugungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche. A fuel cell system for a vehicle having a hydrogen generating apparatus according to any one of the preceding claims. Verfahren zum Erzeugen von Wasserstoff mit den Schritten: Anlegen mindestens einer Betriebsspannung derart zwischen einer ersten Anodenelektrode (12) und einer ersten Kathodenelektrode (14) einer ersten Elektrolyseeinrichtung (10) aus zumindest der ersten Anodenelektrode (12), der ersten Kathodenelektrode (14) und einer zwischen der ersten Anodenelektrode (12) und der ersten Kathodenelektrode (14) angeordneten Protonen-durchlässigen Membran (16) und/oder zwischen einer zweiten Anodenelektrode (20) und einer zweiten Kathodenelektrode (22) einer zweiten Elektrolyseeinrichtung (18) aus zumindest der zweiten Anodenelektrode (20), der zweiten Kathodenelektrode (22) und einer zwischen der zweiten Anodenelektrode (20) und der zweiten Kathodenelektrode (22) angeordneten Hydroxidionen-durchlässigen Membran (24) (S1), dass Wasser als Edukt durch eine mittels der ersten Elektrolyseeinrichtung (10) ausgeführte erste Wasserelektrolyse und/oder durch eine mittels der zweiten Elektrolyseeinrichtung (18) ausgeführte zweite Wasserelektrolyse zerlegt wird; gekennzeichnet durch den Schritt, dass Weiterleiten von Wasserdampft eines an der ersten Kathodenelektrode (14) freigesetzten Wasserstoff-Wasserdampf-Gemisches zumindest teilweise von der ersten Kathodenelektrode (14) an die zweite Kathodenelektrode (22) (S2), wodurch der an die zweite Kathodenelektrode (22) weitergeleiteten Wasserdampf zumindest teilweise mittels der von der zweiten Elektrolyseeinrichtung (18) ausgeführten zweiten Wasserelektrolyse zerlegt wird. Method for producing hydrogen, comprising the steps of: applying at least one operating voltage between a first anode electrode ( 12 ) and a first cathode electrode ( 14 ) a first electrolysis device ( 10 ) from at least the first anode electrode ( 12 ), the first cathode electrode ( 14 ) and one between the first anode electrode ( 12 ) and the first cathode electrode ( 14 ) arranged proton-permeable membrane ( 16 ) and / or between a second anode electrode ( 20 ) and a second cathode electrode ( 22 ) a second electrolysis device ( 18 ) from at least the second anode electrode ( 20 ), the second cathode electrode ( 22 ) and one between the second anode electrode ( 20 ) and the second cathode electrode ( 22 ) arranged hydroxide ion-permeable membrane ( 24 ) (S1), that water as starting material by means of the first electrolysis device ( 10 ) carried out first water electrolysis and / or by means of the second electrolysis device ( 18 ) is performed decomposed second water electrolysis; characterized by the step that Passing water vapor one at the first cathode electrode ( 14 ) released hydrogen-water vapor mixture at least partially from the first cathode electrode ( 14 ) to the second cathode electrode ( 22 ) (S2), whereby the to the second cathode electrode ( 22 ) forwarded steam at least partially by means of the second electrolysis device ( 18 ) is carried out decomposed second water electrolysis. Verfahren nach Anspruch 9, wobei ein Ausgangs-Wasserdampf-Gehalt des an der ersten Kathodenelektrode (14) freigesetzten Wasserstoff-Wasserdampf-Gemisches mittels der von der zweiten Elektrolyseeinrichtung (18) ausgeführten zweiten Wasserelektrolyse auf einen End-Wasserdampf-Gehalt kleiner als der Ausgangs-Wasserdampf-Gehalt reduziert wird. The method of claim 9, wherein a starting water vapor content of the at the first cathode electrode ( 14 ) liberated hydrogen-water vapor mixture by means of the second electrolysis device ( 18 ) performed second water electrolysis is reduced to a final water vapor content less than the initial water vapor content.
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