DE102017216710A1

DE102017216710A1 - Electrolysis uranium order

Info

Publication number: DE102017216710A1
Application number: DE102017216710.6A
Authority: DE
Inventors: Marc Hanebuth; Günter Schmid; Katharina Stark; Dan Taroata
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2017-09-21
Filing date: 2017-09-21
Publication date: 2019-03-21
Also published as: WO2019057593A1; EP3655564A1; US20200263311A1; AU2018335098A1; CN111133131A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrolyseuranordnung mit mindestens einer Elektrolysezelle, die zwei Elektroden, nämlich eine Anode und eine Kathode umfasst, wobei jede der beiden Elektroden mit einem Elektrodenraum zur Befüllung mit einem flüssigen Elektrolyten in Kontakt steht, wobei die beiden Elektrodenräume durch eine Membran getrennt sind und wobei für beide Elektroden jeweils eine Fördervorrichtung zur Beförderung des Elektrolytens in jeweils einem Kreislauf, einem Kathodenkreislauf und einem Anodenkreislauf, durch den Elektrodenraum über mindestens einen Sammelbehälter pro Kreislauf zurück in den Elektrodenraum vorgesehen ist. Der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass außerhalb der Elektrolysezelle eine Vorrichtung zur Förderung eines Nebenvolumenstroms zwischen dem Kathodenkreislauf und dem Anodenkreislauf vorgesehen ist.

The invention relates to an electrolyzer with at least one electrolytic cell comprising two electrodes, namely an anode and a cathode, wherein each of the two electrodes in contact with an electrode space for filling with a liquid electrolyte, wherein the two electrode spaces are separated by a membrane and wherein in each case a conveying device for conveying the electrolyte in each case a circuit, a cathode circuit and an anode circuit, is provided through the electrode chamber via at least one collecting container per circuit back into the electrode space for both electrodes. The invention is characterized in that a device for conveying a secondary volume flow between the cathode circuit and the anode circuit is provided outside the electrolysis cell.

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrolyseuranordnung nach Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Elektrolyseurs nach Patentanspruch 12.The invention relates to an electrolyzer according to claim 1 and a method for operating an electrolyzer according to claim 12.

Derzeit sind auf dem Energiemarkt große Änderungen zu beobachten. Der Einsatz von fossilen Energieträgern wird im Rahmen einer Energiewende möglichst reduziert, da sie einen großen Teil des Kohlenstoffdioxidausstoßes verursachen. Gleichzeitig stehen große Leistungen an erneuerbaren Energien zur Verfügung, jedoch nicht immer am gewünschten Ort und zur gewünschten Zeit. Eine technische Herausforderung ist es, aus Kohlenstoffdioxid, CO₂, unter Verwendung von Überschussenergien, die insbesondere dann auftreten, wenn im Netz verstärkt erneuerbare Energien eingespeist werden, Wertprodukte herzustellen. Ein Ansatz ist die Herstellung von gasförmigen Wertprodukten wie z.B. Kohlenmonoxid, CO oder Ethylen, C₂H₄, durch elektrochemische Reduktion von Kohlendioxid. Diese Reaktionen werden beispielsweise innerhalb von sogenannten CO₂-Elektrolyseuren durchgeführt.At the moment there are major changes in the energy market. The use of fossil fuels will be reduced as much as possible as part of an energy transition, as they cause a large proportion of carbon dioxide emissions. At the same time, there are great benefits in terms of renewable energies, but not always at the desired location and time. A technical challenge is to produce value-added products from carbon dioxide, CO ₂ , using surplus energy, which occurs in particular when renewable energies are increasingly fed into the grid. One approach is the production of gaseous value products such as carbon monoxide, CO or ethylene, C ₂ H ₄ , by electrochemical reduction of carbon dioxide. These reactions are carried out, for example, within so-called CO ₂ electrolysers.

Ein typisches Design von CO₂-Elektrolyseuren basiert auf wässrigen Elektrolyten, die ein Leitsalz, also ein Salz, das in dem Elektrolyten gelöst ist und elektrisch wirksam ist, enthalten. Die CO₂-Elektrolyseure werden hier beispielhaft behandelt für alle Elektrolysevorrichtungen, die einen flüssigen Elektrolyten aufweisen. Mit einer kationenpermeablen Membran werden Anodenraum und Kathodenraum voneinander getrennt gehalten. Dies verhindert, dass ein an der Kathode gebildeter gasförmiger Wertstoff auf die Anodenseite gelangen kann. Es wird aber auch verhindert, dass ein auf der Anodenseite gebildetes Gas, typischerweise Sauerstoff, auf die Kathodenseite gelangt. Es wird also ein gegenseitiges Vermischen der beiden Gase vermieden. Dies ist nötig um gefährliche Betriebszustände, z.B. durch die Bildung von explosiven Gasgemischen, auszuschließen. Es gibt jedoch weitere Gründe, um ein Vermischen der Gase zu vermeiden. Beispielsweise gibt es je nach Anwendungsfall Anforderungen an Gasreinheiten des Produktgases. Beispielsweise darf CO, welches in einer anaeroben Gasfermentation verwendet wird, nur Spuren von Sauerstoff enthalten.A typical design of CO ₂ electrolyzers is based on aqueous electrolytes which contain a conducting salt, ie a salt which is dissolved in the electrolyte and is electrically active. The CO ₂ electrolyzers are exemplified here for all electrolysis devices which have a liquid electrolyte. With a cation-permeable membrane anode space and cathode space are kept separate. This prevents that formed at the cathode gaseous recyclable material can reach the anode side. However, it is also prevented that a gas formed on the anode side, typically oxygen, reaches the cathode side. Thus, a mutual mixing of the two gases is avoided. This is necessary in order to exclude dangerous operating conditions, eg through the formation of explosive gas mixtures. However, there are other reasons to avoid mixing the gases. For example, depending on the application, there are requirements for gas purities of the product gas. For example, CO used in anaerobic gas fermentation may contain only traces of oxygen.

Obwohl die verwendeten Membranen für Gase praktisch undurchlässig sind, müssen sie durchlässig für ionische Ladungsträger sein. Bei Verwendung eines Leitsalzes tritt dabei jedoch häufig der Transport der Kationen des Leitsalzes, z.B. Kalium, in den Vordergrund, d.h. das Kaliumkation diffundiert durch die Membran von der Anodenseite zur Kathodenseite. Hieraus resultiert wiederum ein Konzentrationsunterschied an Kationen zwischen den Elektrolyten auf der Anodenseite und der Kathodenseite.Although the membranes used are virtually impermeable to gases, they must be permeable to ionic carriers. When using a conductive salt, however, the transport of the cations of the conductive salt, e.g. Potassium, in the foreground, i. the potassium cation diffuses through the membrane from the anode side to the cathode side. This in turn results in a concentration difference in cations between the electrolytes on the anode side and the cathode side.

Insgesamt lässt sich festhalten, dass ein Übertreten von Kationen, mit Ausnahme von Protonen, zu vielen Nachteilen führt. Es ist also erstrebenswert, dass die Zusammensetzung von Anolyt, also dem Elektrolyten auf der Anodenseite und Katholyt, möglichst identisch gehalten werden. Gemeinsam zu dem bereits erwähnten Übertritt der Kationen gelangt Wasser durch die Membran, was zu einer Verdünnung des Katholyts, also des Elektrolyten auf der Kathodenseite, führt, während der Anolyt aufkonzentriert wird. Dieser Effekt erschwert ein gewünschtes Gleichhalten der Zusammensetzung von Anolyt und Katholyt.Overall, it can be said that crossing cations, with the exception of protons, leads to many disadvantages. It is therefore desirable that the composition of anolyte, ie the electrolyte on the anode side and catholyte, be kept as identical as possible. Together with the already mentioned transfer of the cations, water passes through the membrane, which leads to a dilution of the catholyte, ie the electrolyte on the cathode side, while the anolyte is being concentrated. This effect makes it difficult to desirably keep the composition of anolyte and catholyte.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass beide Elektrolyten in einem gemeinsamen Vorratsbehälter miteinander vermischt werden können, sodass nach dem Durchlaufen des Elektrolyseurs, der Konzentrationsausgleich sowohl an Ionen als auch des Wassers gewährleistet ist. Da sich in den einzelnen Elektrolytflüssigkeiten jedoch immer Gasverunreinigungen befinden, die aus der Elektrolyse resultieren und im Wesentlichen aus dem Produktgas bzw. Wasserstoff und Sauerstoff bestehen, birgt dieser gemeinsame Konzentrationsausgleich auch gewisse Gefahren. Außerdem wird eine häufig geforderte Produktreinheit durch eine Kontamination des Produktes durch Wasserstoff bzw. durch Sauerstoff erschwert.From the prior art it is known that both electrolytes can be mixed together in a common reservoir, so that after passing through the electrolyzer, the concentration equalization is ensured both of ions and the water. However, since there are always gas impurities in the individual electrolyte liquids that result from the electrolysis and consist essentially of the product gas or hydrogen and oxygen, this joint concentration compensation also poses certain dangers. In addition, a frequently required product purity is made difficult by contamination of the product by hydrogen or by oxygen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Elektrolyseuranordnung bzw. ein Verfahren zum Betreiben einer Elektrolyseuranordnung bereitzustellen, die dazu geeignet sind, einen notwendigen Konzentrationsausgleich zwischen einem Anolyten und einem Katholyten in dem Elektrolyseur zu gewährleisten und dabei Gaskontaminationen zu reduzieren.The object of the invention is to provide an electrolyzer arrangement or a method for operating an electrolyzer arrangement which are suitable for ensuring a necessary concentration compensation between an anolyte and a catholyte in the electrolyzer and thereby reducing gas contamination.

Die Lösung der Aufgabe besteht in einem Elektrolyseur, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie in einem Verfahren zum Betreiben des Elektrolyseurs mit den Merkmalen des Patentanspruches 12.The solution of the problem consists in an electrolyzer, with the features of claim 1, as well as in a method for operating the electrolyzer with the features of claim 12 ,

Der erfindungsgemäße Elektrolyseur nach Patentanspruch 1 umfasst mindestens eine Elektrolysezelle, die wiederum zwei Elektroden, nämlich eine Anode und eine Kathode, umfasst. Jede der beiden Elektroden steht dabei mit einem sogenannten Elektrodenraum in Verbindung. Der Elektrodenraum ist dazu geeignet, mit einem flüssigen Elektrolyt befüllt zu sein. Die beiden Elektrodenräume sind durch eine Membran voneinander getrennt, wobei beide Elektroden eine Fördervorrichtung zur Beförderung des Elektrolyten in jeweils einem Kreislauf, einem Kathodenkreislauf und einem Anodenkreislauf, umfassen. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass außerhalb der Elektrolysezelle eine Fördervorrichtung zur Beförderung eines Nebenvolumenstroms zwischen dem Kathodenkreislauf und dem Anodenkreislauf vorgesehen ist.The electrolyzer according to the invention according to claim 1 comprises at least one electrolysis cell, which in turn comprises two electrodes, namely an anode and a cathode. Each of the two electrodes is in communication with a so-called electrode space. The electrode space is adapted to be filled with a liquid electrolyte. The two electrode spaces are separated by a membrane, both electrodes comprising a conveying device for conveying the electrolyte in each case a circuit, a cathode circuit and an anode circuit. The invention is characterized in that outside the electrolysis cell, a conveying device for conveying a secondary volume flow is provided between the cathode circuit and the anode circuit.

Der Vorteil der beschriebenen Erfindung besteht darin, dass durch einen Nebenvolumenstrom ein Ausgleich an Kationen bzw. Anionen zwischen den beiden Kreisläufen stattfinden kann. Ferner kann auch eine größere Menge an Wasser ausgeglichen werden, ohne, dass dabei erhebliche Mengen an Produktgasen, wie Wasserstoff oder Sauerstoff zwischen den einzelnen Kreisläufen verschoben werden, sodass übermäßige Kontaminationen bzw. reaktionsfähige Mischungen vermieden werden. Unter den Begriffen Anodenkreislauf und Kathodenkreislauf wird jeweils eine Vorrichtung verstanden, insbesondere eine Rohrleitungsvorrichtung, insbesondere mit einer Pumpvorrichtung verstanden, die dazu geeignet ist, dass in ihr ein entsprechender Elektrolyt zirkuliert bzw. umgewälzt wird.The advantage of the invention described is that by a secondary volume flow compensation of cations or anions between the two circuits can take place. Furthermore, a larger amount of water can be compensated without significant amounts of product gases, such as hydrogen or oxygen are shifted between the individual circuits, so that excessive contamination or reactive mixtures are avoided. The terms anode circuit and cathode circuit are each understood to mean a device, in particular a pipeline device, in particular a pump device, which is suitable for circulating or circulating a corresponding electrolyte in it.

In einer Ausgestaltungsform der Erfindung sind für jeden der beiden Kreisläufe jeweils ein Sammelbehälter vorgesehen. Dies hat einen prozesstechnischen Vorteil da dafür Sorge getragen wird, dass stets genügend Elektrolyt für die beiden Elektrolytkreisläufe zur Verfügung steht.In one embodiment of the invention, in each case one collecting container is provided for each of the two circuits. This has a procedural advantage because it ensures that there is always enough electrolyte for the two electrolyte circuits available.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Sammelbehälter in mindestens zwei Teilbehälter unterteilt, wobei ein erster Teilbehälter mit dem Kathodenkreislauf in Verbindung steht und ein zweiter Teilbehälter mit dem Anodenkreislauf in Verbindung steht und der Nebenvolumenstrom zwischen dem ersten Teilbehälter und dem zweiten Teilbehälter erfolgt. Ein Ausgleich der Elektrolyte, also des Anolyten und des Katholyten außerhalb der Elektrolysezelle in zwei getrennten Behältern über einen definierten Nebenvolumenstrom, beispielsweise durch eine Rohrleitung mit einem gezielten Durchfluss, der durch eine Pumpe steuerbar ist, ist besonders zweckmäßig, da der Elektrolyt in diesem Teilbehälter gesammelt ist und der Volumenstrom gut reguliert werden kann.In one embodiment of the invention, the collecting container is subdivided into at least two sub-containers, wherein a first sub-container communicates with the cathode circuit and a second sub-container communicates with the anode circuit and the secondary volume flow is between the first sub-container and the second sub-container. A compensation of the electrolytes, so the anolyte and the catholyte outside of the electrolytic cell in two separate containers via a defined secondary flow, for example through a pipe with a targeted flow, which is controlled by a pump, is particularly useful because the electrolyte collected in this sub-tank is and the volume flow can be well regulated.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist eine zweite Fördervorrichtung zur Erzeugung eines zweiten Nebenvolumenstroms zwischen den beiden Kreisläufen vorgesehen. Dieser erfolgt in entgegengesetzter Richtung zum ersten Nebenvolumenstrom. Dies kann zweckmäßig sein, wenn durch den ersten Nebenvolumenstrom beispielsweise Wasser und Kationen von einem ersten in einen zweiten Teilbehälter geführt werden und in dem zweiten Nebenvolumenstrom ein Ausgleich an Anionen stattfinden kann.In a further advantageous embodiment of the invention, a second conveying device for generating a second secondary volume flow between the two circuits is provided. This takes place in the opposite direction to the first secondary flow. This may be expedient if, for example, water and cations are passed from a first into a second sub-container through the first secondary volume flow and an anions can take place in the second secondary volume flow.

In einer Ausgestaltungsform der Erfindung ist die Fördervorrichtung zwischen den beiden Kreisläufen zur Erzeugung des zweiten Nebenvolumenstroms in Form eines Membranmodul ausgestaltet.In one embodiment of the invention, the conveying device is designed between the two circuits for generating the second secondary volume flow in the form of a membrane module.

Dabei ist es zweckmäßig, dass das Membranmodul sowohl Bestandteil des Kathodenkreislaufes als auch Bestandteil des Anodenkreislaufes ist. In dem Membranmodul ist ebenfalls, wie zwischen den beiden Elektrodenräumen, eine Membran angeordnet, die als Austauschfläche für die gelösten Ionen zur Verfügung steht. Hierbei handelt es sich um Kationen und um Anionen.It is expedient that the membrane module is both part of the cathode circuit and part of the anode circuit. In the membrane module, as well as between the two electrode spaces, a membrane is arranged, which is available as exchange surface for the dissolved ions. These are cations and anions.

Die Membran zwischen den Elektrodenräumen ist bevorzugt eine kationenpermeable Membran. Diese eignet sich im Gegensatz zu einer porösen Membran dazu, Gase aus den einzelnen Elektrodenräumen, die dort während der Elektrolyse auftreten, voneinander getrennt zu halten. Dies führt jedoch auch dazu, dass Kationen, wie beispielsweise Kalium, das Teil des Leitsalzes ist, durch die Membran wandern. Hierdurch wird wiederum ein verstärkter Konzentrationsausgleich zwischen dem Katholyt und dem Anolyt außerhalb der Elektrolysezelle notwendig. Bei Verwendung einer kationenpermeablen Membran erfolgt der Nebenvolumenstrom bevorzugt vom Kathodenkreislauf zum Anodenkreislauf.The membrane between the electrode spaces is preferably a cation-permeable membrane. This is in contrast to a porous membrane to keep separate gases from the individual electrode spaces that occur there during the electrolysis. However, this also causes cations, such as potassium, which is part of the conducting salt, to migrate through the membrane. As a result, in turn, an increased concentration balance between the catholyte and the anolyte outside the electrolysis cell is necessary. When using a cation-permeable membrane, the secondary volume flow preferably takes place from the cathode circuit to the anode circuit.

Ein weiterer Bestandteil der Erfindung ist ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 12, das zum Betreiben einer Elektrolyseuranordnung geeignet ist. Dabei weist die Elektrolyseuranordnung eine Elektrolysezelle auf, die wiederum zwei Elektroden aufweist, nämlich eine Anode und eine Kathode. Die Elektroden weisen jeweils einen Elektrodenraum auf, durch den ein flüssiger Elektrolyt mit einem darin gelösten Leitsalz in jeweils einen Kreislauf, nämlich einen Kathodenkreislauf und einen Anodenkreislauf gefördert wird. Dabei sind die Elektrodenräume und somit auch die darin enthaltenen Elektrolyte durch eine Membran getrennt. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass in einem Nebenvolumenstrom der Elektrolyt von einem Kreislauf in den zweiten Kreislauf gefördert wird.Another aspect of the invention is a method having the features of claim 12 which is suitable for operating an electrolyzer assembly. In this case, the electrolyzer assembly to an electrolysis cell, which in turn has two electrodes, namely an anode and a cathode. The electrodes each have an electrode space through which a liquid electrolyte with a conductive salt dissolved therein is conveyed into a respective circuit, namely a cathode circuit and an anode circuit. In this case, the electrode spaces and thus also the electrolytes contained therein are separated by a membrane. The invention is characterized in that the electrolyte is conveyed from one circuit to the second circuit in a secondary volume flow.

Das Verfahren weist dieselben Vorteile auf, die bereits bezüglich der Elektrolyseanordnung erörtert sind. Durch den beschriebenen Nebenvolumenstrom wird sowohl ein Konzentrationsausgleich an Ionen, Anionen und Kationen, erzielt, ebenso wird auch Wasser, das in einem Kreislauf überschüssig sein kann, in den anderen Kreislauf zurückgeführt ohne dabei eine zu starke Vermischung von Produktgasen, wie Sauerstoff und Wasserstoff bzw. auch Kohlenmonoxid in einem gemeinsamen Sammelbehälter zu erzeugen.The method has the same advantages already discussed with respect to the electrolysis device. By the described secondary volume flow both a concentration balance of ions, anions and cations, achieved, as well as water, which may be excess in one cycle, recycled into the other circuit without too much mixing of product gases, such as oxygen and hydrogen or To produce carbon monoxide in a common reservoir.

In einer besonderen Ausgestaltungsform der Erfindung ist der Nebenvolumenstrom derart ausgelegt, dass er mindestens 0,01 % maximal 10 %, bevorzugt zwischen 0,1 % und 1 % des größeren der beiden Hauptvolumenströme also entweder des Volumenstroms des Kathodenkreislaufes oder des Anodenkreislaufes aufweist. Dabei ist anzumerken, dass unter dem Begriff Nebenvolumenstrom, sowohl bezüglich des Verfahrens als auch bezüglich der Elektrolyseuranordnung, ein Strom von Molekülen und Ionen verstanden wird. Der Nebenvolumenstrom kann dabei in entsprechenden Rohrleitungen, Schläuchen oder auch Rinnen, in Form eines Stroms des Elektrolyten, insbesondere wässriger Basis mit darin enthaltendem Leitsalz bzw. den entsprechenden Ionen, erfolgen. Andererseits kann er auch in Form einer Diffusion durch eine Membran erfolgen. Somit wird unter dem Begriff Fördervorrichtung für einen Nebenvolumenstrom jegliche Vorrichtung verstanden, die dazu geeignet ist, den genannten Strom an Molekülen und Ionen bereitzustellen. Dazu gehört einerseits insbesondere eine entsprechende Pumpe, aber auch eine entsprechende Leitung, bzw. Rinne, die auf der Basis von Druckunterschieden oder Schwerkraft den Nebenvolumenstrom erzeugt. Ferner gehört unter den Begriff Fördervorrichtung auch eine Membran, die bewirkt, dass Ionen von einem Kreislauf in den anderen Kreislauf übergeführt bzw. zurückgeführt werden.In a particular embodiment of the invention, the secondary volume flow is designed such that it has at least 0.01% at most 10%, preferably between 0.1% and 1% of the larger of the two main volume flows, ie either the volume flow of the cathode circuit or of the anode circuit. It is It should be noted that the term secondary flow, both with regard to the method and with regard to the electrolyzer arrangement, means a flow of molecules and ions. The secondary volume flow can take place in corresponding pipelines, hoses or channels, in the form of a stream of the electrolyte, in particular an aqueous base with conductive salt or the corresponding ions contained therein. On the other hand, it can also take the form of a diffusion through a membrane. Thus, the term secondary volumetric flow device is understood to mean any device which is suitable for providing said stream of molecules and ions. This includes, on the one hand, in particular a corresponding pump, but also a corresponding line or channel, which generates the secondary volume flow on the basis of pressure differences or gravity. Furthermore, the term delivery device also includes a membrane which causes ions to be transferred from one cycle to the other cycle.

Ferner ist es zweckmäßig, dass im Kathodenkreislauf und/oder im Anodenkreislauf ein Gasabscheidebehälter vorgesehen ist und eine Verbindungsleitung von zumindest einem der Gasabscheidebehälter zu einer Eduktzuführvorrichtung vorgesehen ist. Hierdurch kann Anodengas und/oder Kathodengas, das wiederum prozessbedingt ein Eduktgas darstellen kann, dem eigentlich Elektrolyseprozess wieder zugeführt werden. Dies beeinflusst die Wirtschaftlichkeit des Prozesses positiv.Furthermore, it is expedient that a gas separation container is provided in the cathode circuit and / or in the anode circuit and a connecting line of at least one of the gas separation container is provided to a Eduktzuführvorrichtung. As a result, anode gas and / or cathode gas, which in turn can represent a reactant gas due to the process, are returned to the actual electrolysis process. This positively influences the cost-effectiveness of the process.

Weitere Ausgestaltungsformen und weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen. Diese stellen keine Einschränkung der Erfindung dar, da sie lediglich vorteilhafte Ausgestaltungsformen beschreiben. Dabei zeigen:

1 Elektrolyseuranordnung mit einem Nebenvolumenstrom zwischen Anodenkreislauf und Kathodenkreislauf,
2 Elektrolyseuranordnung wie in 1 mit zusätzlichen Abscheidebehältern,
3 eine Elektrolyseuranordnung mit zwei Möglichkeiten zur Darstellung von Vorrichtungen für einen Nebenvolumenstrom mit zwei Sammelbehältern,
4 eine Elektrolyseuranordnung mit zwei Möglichkeiten zur Darstellung von Vorrichtungen für einen Nebenvolumenstrom,
5 eine schematische Darstellung einer Elektrolyseuranordnung, wobei zwei Sammelbehälter im Vordergrund stehen und
6 ein Membranmodul.

Further embodiments and further features of the invention will become apparent from the drawings. These are not a limitation of the invention, since they describe only advantageous embodiments. Showing:

1 Electrolyzer arrangement with a secondary volume flow between the anode circuit and the cathode circuit,
2 Electrolyzer arrangement as in 1 with additional separation tanks,
3 an electrolyzer arrangement with two possibilities for displaying devices for a secondary volume flow with two collecting containers,
4 an electrolyzer arrangement with two possibilities for displaying devices for a secondary volume flow,
5 a schematic representation of a Elektrolyseuranordnung, wherein two collecting tanks are in the foreground and
6 a membrane module.

In 1 ist eine Elektrolyseuranordnung 2 schematisch dargestellt, die eine Elektrolysezelle 4 aufweist, in der ein Elektrolyt 5 angeordnet ist. Die Elektrolysezelle 4 weist zwei Elektroden auf, eine Kathode 7, die in diesem Fall in Form einer gasdurchlässigen Elektrode ausgestaltet ist und eine Anode 6. Die beiden Elektroden, nämlich die Anode 6 und die Kathode 7, grenzen jeweils an einen Elektrodenraum an, wobei man unter einem Elektrodenraum 8 für die Anode 6 und einem Elektrodenraum 9 für die Kathode 7 unterscheidet. Beide Elektrodenräume 8, 9 sind durch eine Membran 10 voneinander getrennt. In den Elektrodenräumen befindet sich der Elektrolyt 5, den man je nach Aufenthaltsort in der Elektrolysezelle 4 als Anolyt 38 bezeichnet, wenn er in dem Elektrodenraum 8 der Anode 6 vorliegt und den man als Katholyt 40 bezeichnet, wenn er in dem Elektrodenraum 9 der Kathode 7 vorliegt.In 1 is an electrolyzer assembly 2 schematically illustrated, which is an electrolytic cell 4 having in which an electrolyte 5 is arranged. The electrolytic cell 4 has two electrodes, a cathode 7 , which is designed in this case in the form of a gas-permeable electrode and an anode 6 , The two electrodes, namely the anode 6 and the cathode 7 , each adjacent to an electrode space, wherein under an electrode space 8th for the anode 6 and an electrode space 9 for the cathode 7 different. Both electrode spaces 8th . 9 are through a membrane 10 separated from each other. In the electrode compartments is the electrolyte 5 , depending on the whereabouts in the electrolytic cell 4 as anolyte 38 when it is in the electrode room 8th the anode 6 present and the one as catholyte 40 when it is in the electrode room 9 the cathode 7 is present.

Der Elektrolyt 5 bzw. 38 und 40 befindet sich in den Elektrodenräumen 8 und 9 nicht stationär, sondern er befindet sich in einem Kreislauf 14, 15. Hierzu sind Fördervorrichtungen 12 und 13 vorgesehen, die jeweils für einen Anodenkreislauf 14 bzw. einen Kathodenkreislauf 15 den entsprechenden Volumenstrom an Elektrolyt 5 bzw. 38 und 40 bereitstellen. Hierbei wird der Elektrolyt 5 entlang des jeweiligen Kreislaufes 14 (Anodenkreislauf) und 15 (Kathodenkreislauf) bewegt. Betrachtet man nun exemplarisch den Kathodenkreislauf 15, so wird der Katholyt 40 von dem Elektrodenraum 9 der Kathode 7 über die mit dem Bezugszeichnung 15 versehene Leitung durch die Fördervorrichtung 13 gepumpt.The electrolyte 5 respectively. 38 and 40 is located in the electrode spaces 8th and 9 not stationary, but he is in a cycle 14 . 15 , These are conveyors 12 and 13 provided, each for an anode circuit 14 or a cathode circuit 15 the corresponding volume flow of electrolyte 5 respectively. 38 and 40 provide. This is the electrolyte 5 along the respective cycle 14 (Anode circuit) and 15 (cathode circuit) moves. Looking now exemplarily the cathode cycle 15 so becomes the catholyte 40 from the electrode space 9 the cathode 7 about with the reference drawing 15 provided line through the conveyor 13 pumped.

Ferner existiert in der Elektrolyseuranordnung eine Eduktzuführung 42, durch die ein Edukt, beispielsweise Kohlendioxid, in die Elektrolysezelle 4 eingebracht wird und eine Produktableitung 44. Während der Elektrolyse, bei der an der Kathode 7 und an der Anode 6 elektrischer Strom anliegt, wird in diesem Beispiel das Kohlendioxid zu Kohlenmonoxid reduziert, das über die Produktableitung 44 aus der Elektrolysezelle 4 wieder herausgelangt. Während dieser Elektrolyse wandern durch die Membran 10, die in dieser Ausgestaltungsform in Form einer kationenpermeablen Membran vorliegt, sowohl Protonen, als auch die Kationen eines in dem Elektrolyten 5 gelösten Leitsalzes, beispielsweise Kalium. Dies führt dazu, dass der Anolyt 38 und der Katholyt 40 mit zunehmender Elektrolysetätigkeit unterschiedliche Konzentrationen an Kationen, insbesondere Kationen des Leitsalzes, aufweisen. Bis zu einem gewissen Grad von etwa 2% Unterschied kann dies toleriert werden, ab einem bestimmten Konzentrationsunterschied sind die Wirtschaftlichkeit und die Rentabilität des Elektrolyseprozesses nicht mehr gewährleistet. Aus diesem Grund ist es zweckmäßig, einen stetigen Austausch zwischen dem Anolyt 38 und dem Katholyt 40 vorzunehmen. Gemäß des Standes der Technik wird in einer einfachsten Form ein einzelner Sammelbehälter verwendet, der sowohl Bestandteil des Kreislaufes 14, dem Anodenkreislauf und dem Kathodenkreislauf 15, ist. In einem gemeinsamen Sammelbehälter, der hier nicht dargestellt ist, erfolgt ein guter Konzentrationsausgleich und eine vollständige Durchmischung des in der Elektrolysezelle an- bzw. abgereicherten Elektrolyten 5. Es werden jedoch auch Produktgase, insbesondere Wasserstoff in dem Kathodenkreislauf 15 und Sauerstoff aus dem Anodenkreislauf 14, in diesem hier nicht dargestellten gemeinsamen Sammelbehälter überführt. Dies kann zu einem explosiven Gemisch führen, außerdem werden Produktgase, wie Kohlemonoxid, die ebenfalls in geringen Mengen in dem gemeinsamen Sammelbehälter vorliegen, durch die Gase Sauerstoff und Wasserstoff kontaminiert.Furthermore, there is an educt feed in the electrolyzer arrangement 42 , through which a starting material, for example carbon dioxide, into the electrolysis cell 4 is introduced and a product derivation 44 , During the electrolysis, at the cathode 7 and at the anode 6 electrical current is applied, the carbon dioxide is reduced to carbon monoxide in this example, the product over the derivation 44 from the electrolytic cell 4 come out again. During this electrolysis migrate through the membrane 10 , which in this embodiment is in the form of a cation-permeable membrane, both protons and the cations of one in the electrolyte 5 dissolved conductive salt, for example potassium. This causes the anolyte 38 and the catholyte 40 with increasing electrolysis activity different concentrations of cations, in particular cations of the conductive salt have. This can be tolerated to a certain extent of about 2% difference, beyond a certain concentration difference, the profitability and profitability of the electrolysis process are no longer guaranteed. For this reason, it is convenient to have a steady exchange between the anolyte 38 and the catholyte 40 make. According to the prior art is in a simplest form single collection container used, which is both part of the circulation 14 , the anode circuit and the cathode circuit 15 , is. In a common collection container, which is not shown here, there is a good concentration balance and a complete mixing of the electrolysis cell in the depleted or depleted electrolyte 5 , However, there are also product gases, especially hydrogen in the cathode circuit 15 and oxygen from the anode circuit 14 , transferred in this common storage tank, not shown here. This can lead to an explosive mixture, moreover, product gases, such as carbon monoxide, which are also present in small quantities in the common reservoir, contaminated by the gases oxygen and hydrogen.

Zur Lösung dieser Problemstellung ist vorgesehen, dass ein Nebenvolumenstrom 20 erfolgt, der über eine Nebenvolumenstromvorrichtung 18 erfolgt. Durch den Nebenvolumenstrom erfolgt ein Konzentrationsaustausch zwischen dem Anodenkreislauf und dem Kathodenkreislauf bzw. umgekehrt. In welche Richtung der Nebenvolumenstrom verläuft, hängt von der jeweiligen Prozessführung ab. Der Nebenvolumenstrom beträgt dabei bevorzugt maximal 10 % der Elektrolytvolumenströme im Kathodenkreislauf 15 oder im Anodenkreislauf 14. Minimal beträgt der Nebenvolumenstrom 0,01 % des Elektrolytvolumenstroms, insbesondere liegt das Intervall, in dem sich der Nebenvolumenstrom 20 bewegt zwischen 0,1 % und 1 % der Elektrolytvolumenströme. Sind die beiden Elektrolytvolumenströme unterschiedlich groß, so wird der größere der beiden Elektrolytvolumenströme als Referenz für den Nebenvolumenstrom herangezogen.To solve this problem, it is provided that a secondary volume flow 20 takes place via a secondary volume flow device 18 he follows. Due to the secondary volume flow, there is an exchange of concentration between the anode circuit and the cathode circuit or vice versa. The direction in which the secondary flow rate depends depends on the respective process control. The secondary volume flow is preferably at most 10% of the electrolyte volume flows in the cathode circuit 15 or in the anode circuit 14 , At a minimum, the secondary volume flow is 0.01% of the electrolyte volume flow, in particular the interval in which the secondary volume flow is 20 moves between 0.1% and 1% of the electrolyte volume flows. If the two electrolyte volume flows differ in size, the larger of the two electrolyte volume flows is used as a reference for the secondary volume flow.

Es ist dabei zweckmäßig, dass im stationären Betrieb der pH-Wert des Anolyt zwischen 4 und 5 liegt und der pH-Wert des Katholyt zwischen 7 und 9 liegt.It is expedient that in stationary operation, the pH of the anolyte is between 4 and 5 and the pH of the catholyte is between 7 and 9.

In 2 ist eine analoge Ausgestaltung der Vorrichtung gemäß 1 gegeben, wobei sowohl im Kathodenkreislauf 15 als auch im Anodenkreislauf 14 jeweils ein Abscheidebehälter 53, 55 vorgesehen ist, in dem jeweils gasförmige Bestandteile des Elektrolyten abgetrennt werden können. Im Falle des Abscheidebehälters 53 kann beispielsweise abgeschiedenes Kohlendioxid der Edukt-Zuführvorrichtung 42 wieder zugeführt werden.In 2 is an analogous embodiment of the device according to 1 given, both in the cathode circuit 15 as well as in the anode cycle 14 one separating tank each 53 . 55 is provided, in which each gaseous components of the electrolyte can be separated. In the case of the separation tank 53 For example, deposited carbon dioxide of the educt feed device 42 be fed again.

In 3 ist vorgesehen, dass der Kathodenkreislauf 15 einen Sammelbehälter 23 aufweist, in dem der Katholyt 40 gefördert wird und das der Anodenkreislauf 14 einen Sammelbehälter 22 aufweist, in den der Anolyt 38 gebracht wird. Beide Sammelbehälter 23 und 22 sind grundsätzlich voneinander getrennt, sie weisen ebenfalls, jedoch in einer anderen Ausgestaltungsform eine Vorrichtung 18 auf, die zur Erzeugung eines Nebenvolumenstroms 20 dient. Diese Vorrichtung 18 ist in 3 sehr schematisch dargestellt, sie kann beispielsweise in Form einer Überlaufrinne ausgestaltet sein, bei der eine geringe Menge, durch eine definierte Steigung bzw. ein definiertes Gefälle von einem Behälter in den anderen Sammelbehälter gelangen kann. Es kann auch durch eine entsprechende, hier nicht dargestellte Rohrleitung bzw. einen entsprechenden Schlauch, ein Nebenvolumenstrom 20 zwischen den Behältern 22 und 23 hervorgerufen werden, der beispielsweise durch die Schwerkraft oder auch einen Druckunterschied bewirkt wird.In 3 is provided that the cathode circuit 15 a collection container 23 in which the catholyte 40 is promoted and the anode cycle 14 a collection container 22 in which the anolyte 38 is brought. Both storage tanks 23 and 22 are basically separated from each other, they also have, but in another embodiment, a device 18 on, which generates a secondary volume flow 20 serves. This device 18 is in 3 shown very schematically, it may for example be designed in the form of an overflow channel, in which a small amount, can pass through a defined slope or a defined gradient of a container in the other collection container. It can also by a corresponding, not shown here piping or a corresponding hose, a secondary flow 20 between the containers 22 and 23 caused, for example, by gravity or a pressure difference is caused.

In 5 ist eine Vorrichtung 18 zur Erzeugung des Nebenvolumenstroms 20 dargestellt, die in Form von Rohrleitungen erfolgt, in die eine Pumpe 30 integriert ist. Dabei kann es gemäß 5 auch zweckmäßig sein, um einen Konzentrationsausgleich zwischen dem Anolyt 38 und dem Katholyt 40 in Hinblick der Anionen, zu gewährleisten, dass ein zweiter Nebenvolumenstrom 26 vorgesehen ist, der durch eine zweite Fördervorrichtung 24 beispielsweise in der Pumpvorrichtung 30 gemäß 5 erzeugt wird. Dabei ist es auch zweckmäßig, dass die beiden Teilbehälter 22, 23 Rührvorrichtungen 27 enthalten, die eine gleichmäßige Durchmischung des Elektrolyten 38, 40 in den jeweiligen Behältern 22 und 23 gewährleisten. Es ist selbstverständlich ebenfalls möglich eine gute Vermischung innerhalb der Teilbehälter ohne aktive Rührvorrichtungen zu erzielen, z. B. durch eine geeignete Strömungsführung.In 5 is a device 18 for generating the secondary volume flow 20 shown, which takes the form of pipelines into which a pump 30 is integrated. It can according to 5 also be appropriate to a concentration balance between the anolyte 38 and the catholyte 40 in terms of anions, to ensure that a second secondary flow 26 is provided by a second conveyor 24 for example in the pumping device 30 according to 5 is produced. It is also expedient that the two sub-containers 22 . 23 stirrers 27 contain a uniform mixing of the electrolyte 38 . 40 in the respective containers 22 and 23 guarantee. It is of course also possible to achieve a good mixing within the sub-container without active stirring devices, for. B. by a suitable flow guidance.

Wird als Membran 10 eine kationenpermeable Membran angewandt, wandern besonders viel Kationen aus dem Leitsalz von der Anodenseite, also vom Anolyt 38, der im Elektrodenraum 8 der Anode 6 vorliegt, durch die Membran 10 in den Elektrodenraum 9 der Kathode 7. Gemeinsam mit den Kationen wandert auch Wasser sogenannter Drag-Wasser, durch die Membran, sodass ein Ausgleich insbesondere vom Kathodenkreislauf 15 in den Anodenkreislauf 14 notwendig ist. Somit erfolgt in diesem Fall, bei Einsatz einer kationenpermeablen Membran der erste Nebenvolumenstrom vom Kationenkreislauf 15 in den Anodenkreislauf 14. Dieser erfolgt bevorzugt zwischen dem Sammelbehälter 23 des Kathodenkreislaufes 15 und dem Sammelbehälter 22 des Anodenkreislaufes 14 und zwar in der beschriebenen Richtung. Der zweite Nebenvolumenstrom dient dann zum Ausgleich von Anionen, die zwischen dem Behälter 22 und dem Behälter 23 über den zweiten Nebenvolumenstrom 26 erfolgen.Used as a membrane 10 applied a cation permeable membrane, migrate a lot of cations from the conductive salt of the anode side, ie the anolyte 38 in the electrode room 8th the anode 6 present, through the membrane 10 in the electrode room 9 the cathode 7 , Along with the cations, so-called drag-water also migrates through the membrane, so that a balance in particular from the cathode cycle 15 in the anode circuit 14 necessary is. Thus, in this case, when using a cation-permeable membrane, the first secondary volume flow from the cation circulation occurs 15 in the anode circuit 14 , This is preferably done between the sump 23 of the cathode cycle 15 and the collection container 22 of the anode circuit 14 in the direction described. The second minor volume flow then serves to equalize anions between the container 22 and the container 23 over the second secondary volume flow 26 respectively.

Eine weitere Möglichkeit, einen Nebenvolumenstrom zu erzeugen, besteht in Form eines Membranmoduls 28, in dem eine Membran 29 angeordnet ist (vgl. 3 und 4). Sowohl der Kathodenkreislauf 15 als auch der Anodenkreislauf 14 durchlaufen dieses Membranmodul 28 gemäß 3. Dabei weist das Membranmodul 28 neben der Membran 29 zwei Modulkammern auf, eine erste Modulkammer 46, durch die der Anodenkreislauf 14 verläuft und eine zweite Modulkammer 47, durch die der Kathodenkreislauf 15 erfolgt. In der Modulkammer 47 befindet sich somit der Katholyt 40 und in der Modulkammer 46 befindet sich der Anolyt 38. Die Membran 29 stellt dabei eine Austauschfläche für die gelösten Ionen in den Elektrolyten 38 und 40 zur Verfügung und zwar für Kationen und für Anionen. Für diese Aufgabe sind poröse Membranen, die möglichst dünn sind, besonders gut geeignet. Diese bringen einen relativ geringen Transportwiderstand auf, sodass verhältnismäßig kleine Membranflächen ausreichend sind. Der Transport in porösen Membranen (Permeation) wird durch zwei unterschiedliche Mechanismen verursacht, einen von außen erzwungenen Transport durch Poren, also ein rein konvektiver Transport, oder ein Transport aufgrund von Diffusion einer gelösten Komponente. Der Transportmechanismus der Ionen durch die poröse Membran entspricht der Diffusion, welche ohne Energieverbrauch abläuft. Das sogenannte Drag-Wasser lässt sich auch prinzipiell per Konvektion durch die Membran durch Anlegen eines kleinen Differenzdruckes drücken.Another way to generate a secondary flow is in the form of a membrane module 28 in which a membrane 29 is arranged (see. 3 and 4 ). Both the cathode circuit 15 as well as the anode circuit 14 go through this membrane module 28 according to 3 , In this case, the membrane module 28 next to the membrane 29 two module chambers, a first module chamber 46 through which the anode circuit 14 runs and a second module chamber 47 through which the cathode cycle 15 he follows. In the module chamber 47 is thus the catholyte 40 and in the module chamber 46 is the anolyte 38 , The membrane 29 provides an exchange surface for the dissolved ions in the electrolyte 38 and 40 available for cations and anions. For this task, porous membranes that are as thin as possible are particularly well suited. These bring a relatively low transport resistance, so that relatively small membrane areas are sufficient. The transport in porous membranes (permeation) is caused by two different mechanisms, an externally forced transport through pores, ie a purely convective transport, or a transport due to diffusion of a dissolved component. The transport mechanism of the ions through the porous membrane corresponds to the diffusion, which proceeds without energy consumption. The so-called drag water can also be forced in principle by convection through the membrane by applying a small differential pressure.

Die nötige Größe der porösen Membran 29 lässt sich über den maximal zu erwartenden Stoffmengenstrom an Kationen innerhalb der Elektrolysezelle ermitteln, indem man gleichzeitig eine maximal tolerierbare Konzentrationsdifferenz zwischen Anolyt 38 und Katholyt 40 (beispielsweise 0,2 mol/L) festlegt. Mit Hilfe von bekannten Durchtrittskoeffizienten lässt sich abschätzen, dass bei der Verwendung von dünnen porösen Membranen 29, das Membranmodul 28 deutlich kleiner ausgestaltet sein kann, als die dafür vorgesehene Fläche in der Elektrolysezelle 4 bzw. die darin aufgespannte Membran 10. Die gesamte Membranfläche der Membran 29 ist kleiner als die gesamte Elektrolysezellfläche der Membran 10, sie beträgt jedoch mindestens ein Hundertstel von der Membranfläche der Membran 10. Besonders vorteilhaft ist ein Verhältnis von 1:20 zwischen Membran 29 und Membran 10 bis zu 1:5 zwischen Membran 29 und Membran 10.The required size of the porous membrane 29 can be determined via the maximum expected mass flow of cations within the electrolysis cell, by simultaneously a maximum tolerable concentration difference between anolyte 38 and catholyte 40 (For example, 0.2 mol / L) determines. With the help of known transmission coefficients can be estimated that when using thin porous membranes 29 , the membrane module 28 can be made significantly smaller than the designated area in the electrolysis cell 4 or the membrane spanned therein 10 , The entire membrane area of the membrane 29 is smaller than the entire electrolysis cell area of the membrane 10 However, it is at least one hundredth of the membrane area of the membrane 10 , Particularly advantageous is a ratio of 1:20 between membrane 29 and membrane 10 up to 1: 5 between membrane 29 and membrane 10 ,

Durch die poröse Membran 29 kann prinzipiell auch Wasser transportiert werden, indem ein geringer Differenzdruck innerhalb des Membranmoduls 28 vorherrscht. Dieser ist bevorzugt kleiner als 100 mbar.Through the porous membrane 29 In principle, water can also be transported by a small differential pressure within the membrane module 28 prevails. This is preferably less than 100 mbar.

Durch die gesamte beschriebene Anordnung kann eine Quervermischung, der während der Kohlendioxidelektrolyse der Elektrolysezelle 4 entstehenden Gase, vermieden werden, wodurch eine aufwendige Aufbereitung des Elektrolyten 5 oder der entstehenden Gase entfällt. Beispielsweise enthält somit der Katholyt 40 keinen Sauerstoff, der das Katholytproduktgas verunreinigt. Zusätzlich geht praktisch weder Produktgas (beispielsweise Kohlenmonoxid, Methan oder Wasserstoff) noch Eduktgas wie Kohlendioxid über den Anolyten 38 verloren.Throughout the described arrangement, a cross-mixing, during the carbon dioxide electrolysis of the electrolysis cell 4 resulting gases are avoided, resulting in a complicated treatment of the electrolyte 5 or the resulting gases is eliminated. For example, thus contains the catholyte 40 no oxygen that contaminates the catholyte product gas. In addition, virtually no product gas (eg, carbon monoxide, methane, or hydrogen) or feed gas such as carbon dioxide passes over the anolyte 38 lost.

Durch Verwendung zweier getrennter Elektrolysekreisläufe nämlich des Anodenkreislaufs 14 und des Kathodenkreislaufs 15 lässt sich ein gewisses Auseinanderdriften der Zusammensetzungen und somit auch der pH-Werte von Anolyt 38 und Katholyt 40 nicht vermeiden. Desweiteren gelangt Drag-Wasser aus dem Anolyt 38 in den Katholyt 40. Eine konventionelle Aufbereitung wäre mit einem hohen energetischen Aufwand z.B. durch thermische Entgasung oder Vakuumentgasung verbunden. Alternativ kann dem Prozess auch ein Additiv zugesetzt werden, das ungewünschte Gase chemisch bindet. Allerdings ist der Einsatz eines Additivs mit Kosten verbunden. Desweiteren ist nicht absehbar in wie weit mögliche Additive den elektrochemischen Prozess beeinflussen. Die katalytische Entfernung unerwünschter Gase ist ebenfalls mit einem hohen energetischen Aufwand verbunden. Somit zeigt die beschriebene Anordnung eine einfache technische Lösung, einen entsprechenden Ausgleich an Ionen und Wasser zwischen dem Anodenkreislauf 14 und dem Kathodenkreislauf 15, zu gewährleisten.By using two separate electrolysis circuits namely the anode circuit 14 and the cathode cycle 15 can be a certain drift apart of the compositions and thus also the pH values of anolyte 38 and catholyte 40 not avoid. Furthermore, drag water gets out of the anolyte 38 in the catholyte 40 , A conventional treatment would be associated with a high energy expenditure, for example by thermal degassing or vacuum degassing. Alternatively, an additive may be added to the process that chemically binds unwanted gases. However, the use of an additive is associated with costs. Furthermore, it is not foreseeable in how far possible additives affect the electrochemical process. The catalytic removal of undesirable gases is also associated with a high energy expenditure. Thus, the described arrangement shows a simple technical solution, a corresponding compensation of ions and water between the anode circuit 14 and the cathode circuit 15 , to ensure.

Claims

Electrolyzer arrangement (2) with at least one electrolysis cell (4) which comprises two electrodes (6, 7), namely an anode (6) and a cathode (7), each of the two electrodes (6, 7) being connected to an electrode space (8 9) for filling with a liquid electrolyte (5) is in contact, wherein the two electrode spaces (8, 9) are separated by a membrane (10) and wherein for both electrodes (6, 7) a conveying device (12, 13) for conveying the electrolyte (5) in each case a circuit (14, 15), a cathode circuit (15) and an anode circuit (14), through the electrode chamber (8, 9) is provided, characterized in that outside the electrolysis cell (4) a device (18) for conveying a secondary volume flow (20) between the cathode circuit (15) and the anode circuit (14) is provided.

Electrolyzer arrangement according to Claim 1 , characterized in that the cathode circuit and the anode circuit each having a collecting container (22, 23).

Electrolyzer arrangement according to Claim 2 , characterized in that a first secondary volume flow between a first collecting container (22, 23) and the second collecting container (22, 23) takes place.

Electrolyzer arrangement according to Claim 1 , characterized in that a second conveying device (24) for generating a second Secondary volume flow (26) between the two circuits (14, 15) is provided, which takes place in the opposite direction to the first secondary volume flow (20).

Electrolyzer arrangement according to Claim 4 , characterized in that the second conveying device (24) for generating the second secondary volume flow (26) in the form of a membrane module (28) is configured.

Electrolyzer arrangement according to Claim 5 , characterized in that both the cathode circuit (15) and the anode circuit (14) pass through the membrane module (28).

Electrolyzer arrangement according to Claim 4 , characterized in that for effecting the second secondary volume flow (26) a pumping device (30) is provided between the collecting containers (22, 23).

Electrolyzer arrangement according to one of Claims 2 to 5 , characterized in that to effect the first partial volume flow (20) an overflow (32) or a pumping device (34) between the two collecting containers (22,23) is provided.

Electrolyzer arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane (10) between the electrode spaces (8, 9) is a cation-permeable membrane.

Electrolyzer arrangement according to Claim 8 , characterized in that the secondary volume flow (20) from the cathode circuit (15) to the anode circuit (14).

Electrolyser arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that in the cathode circuit (15) and / or in the anode circuit (14) a gas separation vessel (53, 55) is provided and a connecting line (54) provided by one of the gas separation vessel to a Eduktzuführvorrichtung (42) is.

Method for operating an electrolyzer with at least one electrolysis cell (4), which in turn has two electrodes (6, 7), an anode (6) and a cathode (7), each electrode (6, 7) having an electrode space (8, 9 ), through which in each case in a main volume flow, a liquid electrolyte (5) with a dissolved therein conductive salt in a respective delivery circuit (14, 15), in a cathode circuit (15) and an anode circuit (14), is promoted and wherein the two electrode spaces (8, 9) and thus the electrolytes (5) contained therein are separated by a membrane (10), characterized in that in a secondary volume flow (20) electrolyte (5) from a circuit (14, 15) into a second circuit ( 14, 15) is promoted.

Method according to Claim 12 , characterized in that the secondary volume flow is at least 0.01 and at most 10% of the larger of the two main volume flows.

Method according to Claim 13 , characterized in that the secondary volume flow is at least 0.1 and at most 1% of the larger of the two main volume flows.

Method according to one of Claims 12 to 14 , characterized in that in each of the two circuits (14, 15) a collecting container (22, 23) is provided and the electrolyte in the secondary volume flow (20) from a first collecting container (22, 23) into a second collecting container (22, 23) is transported.