DE102018222338A1 - Electrolyser for carbon dioxide reduction - Google Patents

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Ralf Krause
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektrolyseur zur Kohlenstoffdioxidreduktion. Mittels Entgasungsvorrichtungen an verschiedenen geeigneten Stellen im Elektrolytkreislauf, kann der Gaseintrag im Elektrolyten gesenkt werden. Dem Elektrolyten entnommenes Kohlenstoffdioxid kann dem Eduktgasstrom wieder zugeführt werden.The invention relates to an electrolyzer for reducing carbon dioxide. The gas entry into the electrolyte can be reduced by means of degassing devices at various suitable points in the electrolyte circuit. Carbon dioxide removed from the electrolyte can be fed back into the feed gas stream.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektrolyseur zur Kohlenstoffdioxidreduktion. Kohlenstoffdioxid wird an einer Gasdiffusionskathode einer Elektrolysezelle vorbei transportiert und dort katalytisch zu wenigstens einem energetisch höherwertigen Produkt reduziert.The invention relates to an electrolyzer for reducing carbon dioxide. Carbon dioxide is transported past a gas diffusion cathode of an electrolysis cell and catalytically reduced there to at least one product of higher energy value.

Einleitung und Stand der TechnikIntroduction and state of the art

Durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen wird derzeit etwa 80 % des weltweiten Energiebedarfs gedeckt. 2011 wurden dadurch weltweit ca. 34.032,7 Mio. Tonnen Kohlenstoffdioxid in die Atmosphäre emittiert. Diese Freisetzung des Kohlenstoffdioxids ist der einfachste Weg, auch große Mengen an Kohlenstoffdioxid zu entsorgen. In Braunkohlekraftwerken etwa fallen täglich über 50.000 Tonnen an. Die Diskussion über die negativen Auswirkungen des Treibhausgases Kohlenstoffdioxid auf das Klima hat jedoch dazu geführt, dass eine Wiederverwertung von Kohlenstoffdioxid erwünscht ist und an dieser gearbeitet wird. Da thermodynamisch gesehen Kohlenstoffdioxid sehr niedrig liegt, kann es nur schwierig zu brauchbaren Produkten reduziert werden.The burning of fossil fuels currently covers around 80% of the world's energy needs. In 2011, approximately 34,032.7 million tons of carbon dioxide were emitted into the atmosphere worldwide. This release of carbon dioxide is the easiest way to dispose of large amounts of carbon dioxide. Lignite-fired power plants, for example, generate over 50,000 tons a day. However, the discussion about the negative effects of the greenhouse gas carbon dioxide on the climate has led to the fact that recycling of carbon dioxide is desirable and is being worked on. Since carbon dioxide is thermodynamically very low, it can only be difficult to reduce it to usable products.

Auf natürlichem Weg wird das Kohlenstoffdioxid durch Photosynthese zu Kohlehydraten umgesetzt. Dieser zeitlich und auf molekularer Ebene räumlich in viele Teilschritte aufgegliederte Prozess ist nur sehr schwer großtechnisch kopierbar. Im Vergleich zur reinen Fotokatalyse stellt momentan die elektrochemische Reduktion des Kohlenstoffdioxids den effizienteren Weg dar. Eine Mischform ist die lichtunterstützte Elektrolyse bzw. die elektrisch unterstützte Fotokatalyse. Beide Begriffe sind synonym zu verwenden, je nach Blickwinkel des Betrachters.The carbon dioxide is naturally converted into carbohydrates by photosynthesis. This process, which is divided into many sub-steps in terms of time and at the molecular level, is very difficult to copy on an industrial scale. Compared to pure photo catalysis, electrochemical reduction of carbon dioxide is currently the more efficient way. A mixed form is light-assisted electrolysis or electrically assisted photo catalysis. Both terms are to be used synonymously, depending on the perspective of the viewer.

Wie auch bei der Photosynthese wird bei diesem Prozess unter Zufuhr von elektrischer Energie ggf. fotounterstützt, welche bevorzugt aus regenerativen Energiequellen wie Wind oder Sonne gewonnen wird, Kohlenstoffdioxid in ein energetisch höherwertiges Produkt wie Kohlenstoffmonoxid, Methan, Ethen oder andere Alkohole umgewandelt. Die bei dieser Reduktion erforderliche Energiemenge entspricht im Idealfall der Verbrennungsenergie des Brennstoffes und sollte nur aus regenerativen Quellen stammen.As with photosynthesis, this process uses photo-assisted electrical energy, which is preferably obtained from regenerative energy sources such as wind or sun, to convert carbon dioxide into a higher-energy product such as carbon monoxide, methane, ethene or other alcohols. The amount of energy required for this reduction ideally corresponds to the combustion energy of the fuel and should only come from renewable sources.

Derzeit werden einige mögliche Wege zur Herstellung von Energieträgern und chemischen Grundstoffen auf Basis regenerativer Energien diskutiert. Als besonders erstrebenswert gilt die direkte elektrochemische oder photochemische Umsetzung von Kohlenstoffdioxid in Kohlenwasserstoffe oder deren Sauerstoffderivate. Derzeit sind noch keine industrietauglichen Katalysatoren für diese direkten Routen verfügbar. Daher sind mehrstufige Routen in der Diskussion, die durch den höheren technischen Reifegrad der Einzelschritte eine zeitnahe Lösung in Aussicht stellen. Das wichtigste Intermediat in diesen mehrstufigen Wertschöpfungsketten ist dabei das Kohlenstoffmonoxid. Es wird gemeinhin als wichtigster C1-Baustein der synthetischen Chemie betrachtet. Als Synthesegasgemisch, das heißt Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid im Verhältnis größer 2:1 kann es über den Fischertropschprozess zum Aufbau von Kohlenwasserstoffen und zur Methanolsynthese verwendet werden. Kohlenstoffmonoxidreichere Gasgemische oder reines Kohlenstoffmonoxid werden außerdem für Carbonylierungsreaktionen wie Hydroformulierung durch Carbonsäuresynthese oder Alkoholcarbonylierung verwendet, bei denen die primäre Kohlenstoffkette verlängert wird. Über die Möglichkeit, Kohlenstoffmonoxid aus Kohlenstoffdioxid unter Einbeziehung regenerativer Energiequellen zu erzeugen, wird also eine Vielzahl von Möglichkeiten eröffnet, fossile Rohstoffe als Kohlenstoffquelle für viele chemische Produkte teilweise oder vollständig zu ersetzen.Some possible ways of producing energy sources and chemical raw materials based on renewable energies are currently being discussed. The direct electrochemical or photochemical conversion of carbon dioxide into hydrocarbons or their oxygen derivatives is particularly desirable. No industrial-grade catalysts are currently available for these direct routes. Therefore, multi-stage routes are under discussion, which promise a timely solution due to the higher level of technical maturity of the individual steps. The most important intermediate in these multi-level value chains is carbon monoxide. It is commonly considered the most important C1 building block in synthetic chemistry. As a synthesis gas mixture, i.e. hydrogen and carbon monoxide in a ratio greater than 2: 1, it can be used to build up hydrocarbons and to synthesize methanol via the fishing droplet process. Gas mixtures rich in carbon monoxide or pure carbon monoxide are also used for carbonylation reactions such as hydroformulation by carboxylic acid synthesis or alcohol carbonylation, in which the primary carbon chain is extended. The possibility of generating carbon monoxide from carbon dioxide using renewable energy sources opens up a multitude of possibilities for partially or completely replacing fossil raw materials as a carbon source for many chemical products.

Eine dieser Routen ist die elektrochemische Zerlegung von Kohlenstoffdioxid in Kohlenstoffmonoxid und Sauerstoff. Dabei handelt es sich um ein einstufiges Verfahren, bei dem keine hohen Temperaturen oder Überdruck erforderlich sind. Allerdings handelt es sich um ein relativ komplexes Elektrolyseverfahren, bei dem als Substrat Kohlenstoffdioxid als ein gasförmiges Substrat zugeführt werden muss. Außerdem kann das gasförmige Kohlenstoffdioxid mit den in der Elektrolyse erzeugten Ladungsträgern reagieren und wird daher in den verwendeten Elektrolyten chemisch gebunden: CO2 + 2 e- + H2O → CO + 2 OH- CO2 + 2 OH- → CO3 2- + H2O One of these routes is the electrochemical decomposition of carbon dioxide into carbon monoxide and oxygen. It is a one-step process that does not require high temperatures or overpressure. However, it is a relatively complex electrolysis process in which carbon dioxide must be added as a substrate as a gaseous substrate. In addition, the gaseous carbon dioxide can react with the charge carriers generated in the electrolysis and is therefore chemically bound in the electrolytes used: CO 2 + 2 e - + H 2 O → CO + 2 OH - CO 2 + 2 OH - → CO 3 2- + H 2 O

Während des Prozesses werden dann diese Carbonate als Folge der Protonenerzeugung an der Anode wieder zerlegt: 2 H2O → O2 + 4 H+ + 4 e- 4 H+ + 2CO2 3- → 2 CO2 + 2 H2O During the process, these carbonates are then broken down again as a result of proton generation at the anode: 2 H 2 O → O 2 + 4 H + + 4 e - 4 H + + 2CO 2 3- → 2 CO 2 + 2 H 2 O

Je nach Aufbau der Elektrolysezelle erfolgt die Freisetzung entweder im Elektrolyten, an einer Membrankontaktfläche oder direkt an der Anode. In den ersten beiden Fällen kommt es zur Freisetzung von Gasblasen im ionischen Strompfad, was zu stark erhöhten Zellspannungen und damit zu massiven Einbußen in der Energieeffizienz führen kann. Im letzteren Fall würde an der Anode ein Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Sauerstoff gebildet. Für solche Gemische gibt es aktuell keine Nutzungsmöglichkeiten und eine Auftrennung wäre notwendig aber sehr kostspielig. Klassische Kohlenstoffdioxidabtrennungsverfahren wie Amin- oder Methanolwäschen können aus Sicherheitsgründen nicht angewendet werden. Für derartige elektrochemische Zellen zur Zerlegung von Kohlenstoffdioxid in Kohlenstoffmonoxid und Sauerstoff wird außerdem gereinigtes Kohlenstoffdioxid verwendet. Demnach stellt es einen deutlich Ressourcenverlust dar, wenn Kohlenstoffdioxid über ein an der Anode entstehendes Gasgemisch aus Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid verloren nifikant in die Höhe. Darüber hinaus verliert die Technologie bei der überwiegenden Freisetzung von Kohlenstoffdioxid ihren Charakter als grüne Technologie. Eine Rückführung des gesamten Gases in den Eduktgasstrom ist ineffizient, da der elektrochemisch erzeugte Sauerstoff im Eduktgasstrom wieder zu Wasser reduziert würde und somit die Effizienz des Elektrolysesystems und -verfahrens vermindern würde.Depending on the structure of the electrolytic cell, the release takes place either in the electrolyte, on a membrane contact surface or directly on the anode. In the first two cases, gas bubbles are released in the ionic current path, which can lead to greatly increased cell voltages and thus to massive losses in energy efficiency. In the latter case, a mixture of carbon dioxide and oxygen would be formed at the anode. There are currently no possible uses for such mixtures and separation would be necessary but very costly. Classic carbon dioxide separation processes such as amine or methanol washes can Security reasons are not applied. Purified carbon dioxide is also used for such electrochemical cells for decomposing carbon dioxide into carbon monoxide and oxygen. Accordingly, it is a significant loss of resources if carbon dioxide is significantly lost in the amount of oxygen and carbon dioxide generated at the anode. In addition, with the predominant release of carbon dioxide, the technology loses its character as green technology. Returning all of the gas to the feed gas stream is inefficient, since the electrochemically generated oxygen in the feed gas stream would be reduced to water again and would thus reduce the efficiency of the electrolysis system and process.

Es besteht also ein Bedarf an einem Kohlenstoffdioxidelektrolyseur, mittels dem eine elektrochemische Zerlegung von Kohlenstoffdioxid in Kohlenstoffmonoxid und Sauerstoff erfolgen kann, bei dem gleichzeitig die Kohlenstoffdioxidverluste über das an der Anode gebildete Gasgemisch minimiert werden sowie Einträge des Kohlenstoffdioxids in den Elektrolyten möglichst vollständig abgetrennt werden können.There is therefore a need for a carbon dioxide electrolyzer, by means of which electrochemical decomposition of carbon dioxide into carbon monoxide and oxygen can be carried out, while at the same time the carbon dioxide losses are minimized via the gas mixture formed at the anode and entries of the carbon dioxide into the electrolyte can be separated off as completely as possible.

Die Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Elektrolyseur nach Anspruch 1 und durch eine Verwendung gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.The object is achieved by an electrolyzer according to the invention according to claim 1 and by a use according to claim 12. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Elektrolyseur zur Kohlenstoffdioxidreduktion umfasst eine Elektrolysezelle, eine Elektrolytleitung, welche in Katholytzuleitung und Anolytzuleitung aufspaltet, einen Elektrolyten, wenigstens eine Pumpe, eine Kathode, welche als Gasdiffusionselektrode ausgestaltet ist, in einem Kathodenraum, welcher einen Kathodengasraum sowie einen Katholytraum umfasst, des Weiteren eine Anode in einem Anodenraum sowie einen Separator, welcher Kathodenraum und Anodenraum voneinander trennt. Der Elektrolyt weist einen pH-Wert kleiner als 7 aber größer als 1 auf. Der Elektrolyseur umfasst ein Elektrolytreservoir, in welchem Katholytleitung und Anolytleitung zusammengeführt werden und an das die Elektrolytleitung anschließt, wobei die Elektrolytleitung oder das Elektrolytreservoir eine Gasabtrenneinrichtung aufweist, an die ein dritter Gasauslass anschließt, zur Abtrennung der im Elektrolytreservoir auftretenden Gasbläschen. Bei dem erfindungsgemäßen Elektrolyseur schließt an den Kathodengasraum ein erster Gaseinlass für ein kohlenstoffdioxidhaltiges Eduktgas sowie ein erster Gasauslass an und anodenseitig umfasst der Elektrolyseur zumindest einen zweiten Gasauslass, welcher ausgestaltet ist, insbesondere in Kombination mit einer aktiven Entgasungsvorrichtung oder einem Phasenabscheider, die an der Anode gebildeten Gase abzuführen.The electrolyzer for carbon dioxide reduction according to the invention comprises an electrolysis cell, an electrolyte line which splits into the catholyte supply line and the anolyte supply line, an electrolyte, at least one pump, a cathode which is designed as a gas diffusion electrode, in a cathode space which comprises a cathode gas space and a catholyte space, furthermore one Anode in an anode compartment and a separator which separates the cathode compartment and the anode compartment. The electrolyte has a pH value less than 7 but greater than 1. The electrolyzer comprises an electrolyte reservoir in which the catholyte line and the anolyte line are brought together and to which the electrolyte line is connected, the electrolyte line or the electrolyte reservoir having a gas separation device, to which a third gas outlet is connected, for separating the gas bubbles occurring in the electrolyte reservoir. In the electrolyzer according to the invention, a first gas inlet for a carbon dioxide-containing feed gas and a first gas outlet are connected to the cathode gas space and on the anode side, the electrolyzer comprises at least one second gas outlet, which is designed, in particular in combination with an active degassing device or a phase separator, which is formed on the anode To discharge gases.

Mit Kohlenstoffdioxideintrag werden Gasbläschen aber auch physikalisch gelöstes Gas sowie chemisch gebundenes Gas im Elektrolyten beschrieben. Anodenseitig bedeutet, dass der zumindest zweite Gasauslass mit dem Anodenraum und/oder der von der Zelle wegführenden Anolytleitung in Verbindung steht. Die Anolyt- und Katholytzuleitung führen den durchmischten und dementsprechend ausgeglichenen Elektrolyten aus dem Elektrolytreservoir in die Elektrolysezelle. Die Anolyt- und Katholytleitungen führen Anolyt und Katholyt, die aufgrund der in der Zelle auftretenden chemischen Reaktionen unterschiedliche Zusammensetzungen und pH-Werte aufweisen, von der Elektrolysezelle weg, zurück in das Elektrolytreservoir. Der Elektrolyt schafft in der Zelle eine ionische Verbindung zwischen Anode und Kathode.Carbon dioxide is used to describe gas bubbles but also physically dissolved gas and chemically bound gas in the electrolyte. On the anode side means that the at least second gas outlet is connected to the anode space and / or the anolyte line leading away from the cell. The anolyte and catholyte supply lead the mixed and accordingly balanced electrolyte from the electrolyte reservoir into the electrolytic cell. The anolyte and catholyte lines lead anolyte and catholyte, which have different compositions and pH values due to the chemical reactions occurring in the cell, away from the electrolytic cell and back into the electrolyte reservoir. The electrolyte creates an ionic connection between the anode and cathode in the cell.

Der erfindungsgemäße Elektrolyseur hat den Vorteil, die Kohlenstoffdioxidverluste über das Anodengas zu minimieren, da er ermöglicht das in Carbonaten gespeicherte oder physikalisch gelöste Kohlenstoffdioxid getrennt vom Sauerstoff freizusetzten.The electrolyzer according to the invention has the advantage of minimizing the carbon dioxide losses via the anode gas, since it enables the carbon dioxide stored or physically dissolved in carbonates to be released separately from the oxygen.

Zweckdienlicherweise umfasst der Elektrolyseur einen Separator, der dazu ausgestaltet ist, konvektiven Massentransport zwischen Anodenraum und Kathodenraum zu verhindern. Der Separator ist zum Beispiel eine Membran oder ein Diaphragma, besonders bevorzugt aus einer porösen Folie aus Polyphenylensulfon (PPSU) und ZrO2-Partikeln.The electrolyzer expediently comprises a separator which is designed to prevent convective mass transport between the anode compartment and the cathode compartment. The separator is, for example, a membrane or a diaphragm, particularly preferably made of a porous film made of polyphenylene sulfone (PPSU) and ZrO 2 particles.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Elektrolyseur eine Entgasungsvorrichtung, welche mit der Anolytzuleitung verbunden ist, und welche dazu ausgestaltet ist, gelöstes Gas aus dem Anolyten zu entfernen und einemvierten Gasauslass zuzuführen. Die Anolytzuleitung befindet sich in Elektrolytströmungsrichtung vor der Elektrolysezelle, das heißt dass über den vierten Gasauslass gelöstes Gas aus dem Anolyten entfernt wird, bevor dieser in die Elektrolysezelle einströmt. Dies hat den Vorteil, dass weniger Kohlenstoffdioxid durch Einlösen von anodisch gebildetem Sauerstoff oder durch Neutralisation von Carbonaten im Anolytraum freigesetzt wird.In an advantageous embodiment of the invention, the electrolyzer comprises a degassing device which is connected to the anolyte feed line and which is designed to remove dissolved gas from the anolyte and to feed it to a fourth gas outlet. The anolyte feed line is located upstream of the electrolytic cell in the direction of electrolyte flow, that is to say that gas dissolved in the fourth gas outlet is removed from the anolyte before it flows into the electrolytic cell. This has the advantage that less carbon dioxide is released by dissolving anodically formed oxygen or by neutralizing carbonates in the anolyte compartment.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst der Elektrolyseur eine Entgasungsvorrichtung, welche eine Membran sowie eine Pumpe umfasst. Mittels der Pumpe kann ein Unterdruck erzeugt werden, wodurch aktiv im Elektrolyten eingelöstes Gas herausgelöst wird.In a further advantageous embodiment of the invention, the electrolyzer comprises a degassing device which comprises a membrane and a pump. A vacuum can be generated by means of the pump, as a result of which gas dissolved in the electrolyte is actively released.

Alternativ umfasst die Entgasungsvorrichtung eine Ultraschallquelle sowie einen Phasenabscheider. Durch die Ultraschallquelle werden im Elektrolyten gelöste Gase herausgelöst und über die anschließende Phasenabscheidung aus dem Elektrolytkreislauf ausgeleitet.Alternatively, the degassing device comprises an ultrasound source and a phase separator. Through the ultrasound source in Electrolyte dissolved gases are extracted and removed from the electrolyte circuit via the subsequent phase separation.

Beide Ausführungsformen führen zu einer Entgasung des Elektrolyten vor Einströmen in den Anodenraum. Dadurch wird die Menge des gelösten Kohlenstoffdioxid verringert. Gleichzeitig bewirkt dies, dass beim Einlösen von Sauerstoffgas in den Anolyten an der Anode weniger Kohlenstoffdioxid ausgetrieben wird.Both embodiments lead to degassing of the electrolyte before it flows into the anode compartment. This reduces the amount of carbon dioxide dissolved. At the same time, this causes less carbon dioxide to be expelled at the anode when oxygen gas is dissolved in the anolyte.

Das an dieser Stelle des Elektrolytkreislaufs abgetrennte Gas weist aufgrund der hohen Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid einen hohen Kohlenstoffdioxidanteil auf und eignet sich zur Wiederverwertung. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der dritte Gasauslass und/oder der vierte Gasauslass über zusätzliche Gasleitungen mit dem ersten Gaseinlass verbunden. So kann das aus dem Anolyten abgetrennte Gas dem Eduktgastrom wieder zugeführt und somit wiederverwertet werden.The gas separated at this point in the electrolyte circuit has a high carbon dioxide content due to the high solubility of carbon dioxide and is suitable for recycling. In a particularly advantageous embodiment of the invention, the third gas outlet and / or the fourth gas outlet is connected to the first gas inlet via additional gas lines. In this way, the gas separated from the anolyte can be fed back into the feed gas stream and thus be recycled.

Das Kohlenstoffdioxid- bzw. Hydrogencarbonatgleichgewicht liegt auch bei einem pH-Wert kleiner 7 nicht vollständig auf der Eduktseite, das heißt solange der Elektrolyt mit einer kohlenstoffdioxidhaltigen Gasphase in Kontakt ist, enthält er auch bei pH kleiner 7 signifikante Mengen gelösten Hydrogencarbonats, das durch anodisch erzeugte Protonen zu Kohlenstoffdioxid neutralisiert werden kann. Da durch die Entgasung die kohlenstoffdioxidhaltige Gasphase entfernt wird, wird das Gleichgewicht auf die Eduktseite verschoben und so neben dem physikalisch gelösten Kohlenstoffdioxid auch gelöstes Hydrogencarbonat entfernt. Aufgrund dieser Effekte sinkt die Menge an Kohlenstoffdioxidgasbläschen im Anolyten und das im Anolyten entstehende Gas weist einen hohen Sauerstoffanteil aus. Dadurch wird auch die Gesamtmenge an Gas im Anolyten verringert.The carbon dioxide or hydrogen carbonate equilibrium is not completely on the educt side even at a pH of less than 7, i.e. as long as the electrolyte is in contact with a carbon dioxide-containing gas phase, it also contains significant amounts of dissolved hydrogen carbonate at pH less than 7, which is produced by anodization Protons can be neutralized to carbon dioxide. Since the degassing removes the carbon dioxide-containing gas phase, the equilibrium is shifted to the educt side and, in addition to the physically dissolved carbon dioxide, also dissolved hydrogen carbonate is removed. Due to these effects, the amount of carbon dioxide gas bubbles in the anolyte decreases and the gas generated in the anolyte has a high oxygen content. This also reduces the total amount of gas in the anolyte.

Reaktionsgleichung zum Kohlenstoffdioxidhydrogencarbonatgleichgewicht: CO2 + H2O → HCO3 - + H+ Reaction equation to the carbon dioxide-hydrogen carbonate equilibrium: CO 2 + H 2 O → HCO 3 - + H +

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Elektrolyseur eine Anode, welche als Gasdiffusionselektrode ausgestaltet ist und der Anodenraum umfasst einen Anolytraum und einen Anodengasraum. Der Anodengasraum ist mit dem zweiten Gasauslass verbunden, so dass die in den Anodengasraum transportierten Gase abgeführt werden können.In a further advantageous embodiment of the invention, the electrolyzer comprises an anode, which is designed as a gas diffusion electrode, and the anode compartment comprises an anolyte compartment and an anode gas compartment. The anode gas space is connected to the second gas outlet, so that the gases transported into the anode gas space can be removed.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform davon weist der Anodengasraum einen zweiten Gaseinlass auf und ist so mit dem zweiten Gasauslass verbunden, dass ein Gasstrom zur Entfernung an der Anode entstehender Gase durch den Anodengasraum geleitet werden kann. Der Anodengasraum kann sozusagen mit einem Gasstrom gespült werden, um die an der Anode entstehenden Gase zu entfernen. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Zelle, kann auf den Phasenabscheider in der Anolytleitung verzichtet werden.In a particularly preferred embodiment thereof, the anode gas space has a second gas inlet and is connected to the second gas outlet in such a way that a gas stream can be passed through the anode gas space in order to remove gases formed at the anode. The anode gas space can be flushed with a gas stream, so to speak, in order to remove the gases which are produced at the anode. With such a configuration of the cell, the phase separator in the anolyte line can be dispensed with.

Durch die Gasdiffusionselektrode zwischen flüssiger und gasförmiger Phase im Anodenraum werden Gasbläschen auf der Seite mit der flüssigen Phase absorbiert und zur Seite der gasförmigen Phase transportiert. Im Zellbetrieb bildet sich der Sauerstoff an der Anodenoberfläche. Daher wird der gebildete Sauerstoff auf die Gasseite der Gasdiffusionsanode transportiert und bildet somit keine Gasbläschen im flüssigen Anolyten. Aufgrund der dadurch deutlich verringerten Kontaktzeit zwischen der Sauerstoffgasphase und dem Elektrolyten kann sich der Sauerstoff weniger effizient in den Elektrolyten einlösen und dabei bereits gelöstes Kohlenstoffdioxid verdrängen. Somit wird aufgrund der eingesetzten Gasdiffusionselektrode weniger Kohlenstoffdioxid im Anodenraum aus der Flüssigphase verdrängt.The gas diffusion electrode between the liquid and gaseous phases in the anode compartment absorbs gas bubbles on the side with the liquid phase and transports them to the gaseous phase. In cell operation, oxygen is formed on the anode surface. The oxygen formed is therefore transported to the gas side of the gas diffusion anode and thus does not form any gas bubbles in the liquid anolyte. Due to the significantly reduced contact time between the oxygen gas phase and the electrolyte, the oxygen can dissolve less efficiently in the electrolyte and thereby displace already dissolved carbon dioxide. Thus, less carbon dioxide is displaced from the liquid phase in the anode compartment due to the gas diffusion electrode used.

Bei geringen Konzentrationen von Carbonaten reichen die in unmittelbarer zur Elektrode auftretenden Carbonate nicht aus um die erzeugten H+-Ionen zu neutralisieren. Die Neutralisationsreaktion zwischen HCO3 - und H+ ist daher nicht auf die Elektrodenoberfläche beschränkt. Das bei dieser Reaktion freiwerdende Kohlenstoffdioxid muss daher nicht unbedingt mit der Anodenoberfläche in Kontakt geraten. Daher wird nur ein Teil des bei der Neutralisation entstehenden Kohlenstoffdioxids in den Anodengasraum transportiert. Dadurch werden das entstehende Kohlenstoffdioxid und das Sauerstoffgas getrennt und das Gas im Anodenraum besteht hauptsächlich aus Sauerstoffgas. Außerdem wird die Gesamtmenge an Gasbläschen im Elektrolyten reduziert. Da weniger Sauerstoff in den Anolyten eingelöst wird, kann auch im Elektrolytreservoir oder beim Entgasen weniger Sauerstoff frei werden, was die Wiederverwertung der Gasströme, die aus dem dritten und vierten Gasauslass entnommen werden, überhaupt ermöglicht bzw. verbessert.At low concentrations of carbonates, the carbonates in the immediate vicinity of the electrode are not sufficient to neutralize the H + ions generated. The neutralization reaction between HCO 3 - and H + is therefore not limited to the electrode surface. The carbon dioxide released in this reaction therefore does not necessarily have to come into contact with the anode surface. Therefore, only a part of the carbon dioxide generated during neutralization is transported into the anode gas space. This separates the resulting carbon dioxide and the oxygen gas, and the gas in the anode compartment mainly consists of oxygen gas. In addition, the total amount of gas bubbles in the electrolyte is reduced. Since less oxygen is dissolved in the anolyte, less oxygen can also be released in the electrolyte reservoir or during degassing, which enables or improves the recycling of the gas streams which are withdrawn from the third and fourth gas outlet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Anolytleitung des Elektrolyseurs eine zweite Entgasungsvorrichtung, welche insbesondere als Phasenabscheider zur Abtrennung von Gasbläschen aus dem Elektrolyten ausgestaltet ist und welche insbesondere mit dem zweiten Gasauslass verbunden ist. Der Phasenabscheider kann insbesondere auch im Anolytraum angeordnet oder direkt mit diesem verbunden sein.In a further advantageous embodiment of the invention, the anolyte line of the electrolyzer comprises a second degassing device, which is designed in particular as a phase separator for separating gas bubbles from the electrolyte and which is connected in particular to the second gas outlet. The phase separator can in particular also be arranged in the anolyte compartment or connected directly to it.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Elektrolyt im Elektrolyseur ein wässriger Elektrolyt, insbesondere eine wässrige Lösung eines vollständig dissoziierenden Salzes. Ein Beispiel dafür ist eine Kaliumsulfatlösung. Besonders bevorzugt wird ein wässriger Elektrolyt eingesetzt, dessen Ionen innert gegenüber den elektrochemischen Prozessen an Anode und Kathode sind. Vorteilhafterweise liegt ein Elektrolyt im Elektrolyseur vor, der Konzentrationen von Hydrogencarbonat, Bicarbonat und Carbonat unter 50 mM aufweist.In a further advantageous embodiment of the invention, the electrolyte is in the electrolyzer an aqueous electrolyte, especially an aqueous solution of a fully dissociating salt. An example of this is a potassium sulfate solution. An aqueous electrolyte is particularly preferably used, the ions of which are innermost in relation to the electrochemical processes on the anode and cathode. Advantageously, there is an electrolyte in the electrolyzer which has concentrations of hydrogen carbonate, bicarbonate and carbonate below 50 mM.

An der Grenzschicht von Kathode zum Elektrolyten wird Kohlenstoffdioxid reduziert. Die Darstellung wird anhand der Bildung von Kohlenstoffmonoxid dargestellt, kann allerdings auch auf weitere Kohlenstoffdioxidreduktionsprodukte übertragen werden: CO2 + 2 e- + H2O → CO + 2 OH- Carbon dioxide is reduced at the interface between the cathode and the electrolyte. The representation is shown based on the formation of carbon monoxide, but can also be applied to other carbon dioxide reduction products: CO 2 + 2 e - + H 2 O → CO + 2 OH -

Als Nebenreaktion kann beispielsweise ebenso das Wasser reduziert werden: 2 H2O + 2 e- → H2 + 2 OH- As a side reaction, the water can also be reduced, for example: 2 H 2 O + 2 e - → H 2 + 2 OH -

Aufgrund der Gasdurchlässigkeit der Kathode wird der Elektrolyt auch mit Kohlenstoffdioxid gesättigt. Das im Elektrolyten gelöste Kohlenstoffdioxid reagiert nun mit dem gebildeten OH- Ionen zu Hydrogencarbonat oder Carbonat weiter: CO2 + OH- → HCO3 - CO2 + 2 OH- → CO3 2- + H2O Due to the gas permeability of the cathode, the electrolyte is also saturated with carbon dioxide. The dissolved carbon dioxide in the electrolyte then reacts with the formed OH - ions continue to bicarbonate or carbonate: CO 2 + OH - → HCO 3 - CO 2 + 2 OH - → CO 3 2- + H 2 O

Da der pH-Wert des Elektrolyten zu Beginn kleiner ist als 7, ist die Bildung von Hydrogencarbonat HCO3 - hier bevorzugt. Für die Kathodenreaktion lassen sich daher die Reaktionen als Nettogleichung wie folgt zusammenfassen: 3 CO2 + 2 e- + H2O → CO + 2 HCO3 - Since the pH value of the electrolyte at the beginning is less than 7, the formation of bicarbonate HCO 3 - preferred. For the cathode reaction, the reactions can therefore be summarized as a net equation as follows: 3 CO 2 + 2 e - + H 2 O → CO + 2 HCO 3 -

Der aus der Elektrolysezelle austretende Katholyt enthält daher neben den ursprünglich eingelösten Elektrolytsalzen auch:

  • - HCO3 -
  • - Gelöstes CO2
  • - Gelöstes Produktgas, was im beschriebenen Fall eine Mischung aus Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff ist
  • - Eventuell Gasblasen von Produktgasen sowie Kohlenstoffdioxidgasblasen
The catholyte emerging from the electrolytic cell therefore contains, in addition to the electrolyte salts originally dissolved, also:
  • - HCO 3 -
  • - Dissolved CO 2
  • - Dissolved product gas, which in the case described is a mixture of carbon monoxide and hydrogen
  • - Possibly gas bubbles from product gases as well as carbon dioxide gas bubbles

Der beschriebene Elektrolyseur hat insbesondere den Vorteil, dass die im Anolyten eingelösten Gase entfernt werden können und somit keine Sättigung des Anolyten mit Kohlenstoffdioxid oder gar Übersättigung erfolgt.The electrolyser described has the particular advantage that the gases dissolved in the anolyte can be removed and thus there is no saturation of the anolyte with carbon dioxide or even supersaturation.

An der Anode wird das Wasser des Elektrolyten zu Sauerstoff oxidiert: 2 H2O → O2 + 4 H+ + 4 e- The water of the electrolyte is oxidized to oxygen at the anode: 2 H 2 O → O 2 + 4 H + + 4 e -

Der dabei entstehende Sauerstoff O2 wird in Form von Gasbläschen frei oder kann sich im Elektrolyten lösen. Wenn er sich einlöst, verdrängt er im Elektrolyten bereits eingelöste Gase, beispielsweise eingelöstes Kohlenstoffdioxid. Somit kann, ohne dass bei der Anodenreaktion Kohlenstoffdioxid entsteht und ohne dass Kohlenstoffdioxid an die Anode geleitet wird, im Anodenraum Kohlenstoffdioxid Gas aus dem Elektrolyten austreten, da sich die Löslichkeit von Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid im wässrigen Elektrolyten unterscheiden. Die auf diese Weise freiwerdende Gasmenge kann über das Verhältnis der maximalen Löslichkeiten sowie der tatsächlichen Konzentrationen bestimmt werden. Die Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid ist um ein Vielfaches größer als die von Sauerstoffgas. Somit kann bereits durch geringe Mengen an Sauerstoff eine nicht mehr vernachlässigbare Menge Kohlenstoffdioxid freigesetzt werden: Bei einer Temperatur von 25° C und einem kohlenstoffdioxidgesättigten Elektrolyten wird die 28-fache Menge an Kohlenstoffdioxid freigesetzt gegenüber der Menge an Sauerstoff, der im Elektrolyten neu gebunden wird.The resulting oxygen O 2 is released in the form of gas bubbles or can dissolve in the electrolyte. If it dissolves, it displaces gases that have already dissolved in the electrolyte, for example dissolved carbon dioxide. Thus, carbon dioxide can escape from the electrolyte in the anode compartment without carbon dioxide being formed in the anode reaction and without carbon dioxide being passed to the anode, since the solubility of oxygen and carbon dioxide in the aqueous electrolyte differ. The amount of gas released in this way can be determined via the ratio of the maximum solubilities and the actual concentrations. The solubility of carbon dioxide is many times greater than that of oxygen gas. This means that even a small amount of oxygen can release a non-negligible amount of carbon dioxide: at a temperature of 25 ° C and a carbon dioxide-saturated electrolyte, 28 times the amount of carbon dioxide is released compared to the amount of oxygen that is newly bound in the electrolyte.

Im Elektrolyten herrscht ein Gleichgewicht zwischen gelöstem Kohlenstoffdioxidgas und HCO3 -: CO2 (aq) + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3 - ↔ 2 H+ + CO3 2- In the electrolyte there is a balance between dissolved carbon dioxide gas and HCO 3 - : CO 2 (aq) + H 2 O ↔ H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 - ↔ 2 H + + CO 3 2-

Durch die anodisch gebildeten Protonen H+ verschiebt sich das Gleichgewicht und die im Elektrolyten gelösten Carbonate, z.B. Hydrogencarbonationen HCO3 -, können zu CO2 reagieren: H+ + HCO3 - → H2O + CO2 The anodically formed protons H + shift the equilibrium and the carbonates dissolved in the electrolyte, eg hydrogen carbonate ions HCO 3 - , can react to CO 2 : H + + HCO 3 - → H 2 O + CO 2

Der aus der Elektrolysezelle austretende Anolyt enthält neben den im Elektrolyten gelösten Salzen noch:

  • - Sauerstoff O2 in gelöster Form oder als Gasbläschen
  • - CO2 in gelöster Form oder als Gasbläschen, wobei die Menge mit der ursprünglich im Anolyten gelösten Kohlenstoffdioxidmenge ansteigt,
  • - H+, wobei die Menge mit der ursprünglich im Anolyten gelösten CO2-Menge sinkt.
In addition to the salts dissolved in the electrolyte, the anolyte leaving the electrolytic cell also contains:
  • - Oxygen O 2 in dissolved form or as gas bubbles
  • CO 2 in dissolved form or as gas bubbles, the amount increasing with the amount of carbon dioxide originally dissolved in the anolyte,
  • - H + , the amount decreasing with the amount of CO 2 originally dissolved in the anolyte.

Bei den im Anolyten mitgetragenen Gasbläschen handelt es sich um sauerstoffreiches Gas. Daher muss dieses abgetrennt werden, bevor es das Elektrolytreservoir erreicht. Die Abtrennung erfolgt z.B. über Phasenabscheider und zweiten Gasauslass.The gas bubbles carried in the anolyte are oxygen-rich gas. Therefore, it must be separated before it reaches the electrolyte reservoir. The separation takes place e.g. via phase separator and second gas outlet.

Nicht gelöste Gase werden aus dem Elektrolyten vor Eintritt in die Elektrolysezelle nochmals abgetrennt, beispielsweise durch den dritten oder vierten Gasauslass. Undissolved gases are separated again from the electrolyte before entering the electrolytic cell, for example through the third or fourth gas outlet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Elektrolyseur verwendet, mit einem Elektrolyten, auf Basis eines vollständig dissoziierenden Salzes, wobei das Salz kein Salz der Kohlensäure ist. Dies gewährleistet, dass keine Neutralisation erfolgt, mittels welcher Kohlendioxid frei würde. Dieser Effekt ist bereits bei geringen Beimischungen von Carbonatsalzen nachweisbar.
Vorteilhafterweise wird ein Elektrolyseur verwendet, bei dem Gas, welches dem dritten und / oder vierten Gasauslass entnommen werden kann, dem Eduktgasstrom zugemischt wird, vorausgesetzt es weist eine geeignete Zusammensetzung auf oder wurde einem Aufbereitungsschritt unterzogen.
In a further advantageous embodiment of the invention, an electrolyzer is used, with an electrolyte based on a completely dissociating salt, the salt not being a carbonic acid salt. This ensures that there is no neutralization by means of which carbon dioxide would be released. This effect is detectable even with small admixtures of carbonate salts.
An electrolyzer is advantageously used in which gas which can be taken from the third and / or fourth gas outlet is mixed into the feed gas stream, provided that it has a suitable composition or has been subjected to a treatment step.

Erläuterung zur Funktionsweise des Elektrolytreservoires:Explanation of how the electrolyte reservoir works:

Im Elektrolytreservoire werden austretender Anolyt- und Katholytstrom wieder vermischt. Da an der Katode und der Anode gleich viele Ladungen umgesetzt werden, wird der Teil von den gebildeten Protonen und Hydrogencarbonat-Ionen, der sich noch nicht im Anolyten neutralisiert hat, im Elektrolytreservoir neutralisiert: H+ + HCO3 - → CO2 + H2O Leaving anolyte and catholyte flows are mixed again in the electrolyte reservoir. Since the same number of charges are converted at the cathode and the anode, the part of the protons and hydrogen carbonate ions that have not yet neutralized in the anolyte is neutralized in the electrolyte reservoir: H + + HCO 3 - → CO 2 + H 2 O

Im Betrieb des Elektrolyseurs stellt sich ein Gleichgewicht für die im Elektrolyten gelösten Gase ein. Hauptsächlich liegt Kohlenstoffdioxid CO2 im Elektrolyten gelöst vor. Die im Elektrolyten vorhandenen Gasbläschen werden vor erneutem Durchlauf der Elektrolysezelle abgetrennt über den dritten Gasauslass aus dem System ausgeleitet. Die Gasbläschen enthalten überwiegend Kohlenstoffdioxid- und Sauerstoffgas. Bei geeigneter Zusammensetzung kann dieses Gas dem Eduktgasstrom über den ersten Gaseinlass wieder zugeführt werden. Insbesondere kann davor ein Aufbereitungsschritt vorgesehen sein.During the operation of the electrolyzer, a balance is established for the gases dissolved in the electrolyte. Mainly carbon dioxide CO 2 is dissolved in the electrolyte. The gas bubbles present in the electrolyte are separated from the system via the third gas outlet before they pass through the electrolysis cell again. The gas bubbles mainly contain carbon dioxide and oxygen gas. With a suitable composition, this gas can be fed back into the feed gas stream via the first gas inlet. In particular, a preparation step can be provided beforehand.

Die Vorteile des beschriebenen Elektrolyseurs können folgendermaßen zusammengefasst werden: Durch die Entgasung des Elektrolyten wird die Gasmenge im Anodenraum verringert und damit der Kohlenstoffdioxidausstoß an der Anode. Es ist kein Einsatz ionenselektiver Membranen notwendig. Wird die Anode zusätzlich als Gasdiffusionselektrode ausgeführt, verringert dies weiter die Gasmenge im Anolytraum, den Sauerstoffeintrag in den Elektrolyten und dadurch bedingt eine Verringerung des Kohlenstoffdioxidausstoßes im Anodengasraum. Durch Einsatz eines Elektrolyten auf Basis eines vollständig dissoziierenden Salzes, welches kein Salz der Kohlensäure ist, und dadurch, dass der Elektrolyt einen pH-Wert zwischen 1 und 7 aufweist, kann die im Anolytraum entstehende Kohlenstoffdioxidgasmenge weiter gesenkt werden.The advantages of the electrolyser described can be summarized as follows: The degassing of the electrolyte reduces the amount of gas in the anode compartment and thus the carbon dioxide emissions at the anode. It is not necessary to use ion-selective membranes. If the anode is additionally designed as a gas diffusion electrode, this further reduces the amount of gas in the anolyte compartment, the oxygen input into the electrolyte and, as a result, a reduction in carbon dioxide emissions in the anode gas compartment. By using an electrolyte based on a completely dissociating salt, which is not a salt of carbonic acid, and by the fact that the electrolyte has a pH value between 1 and 7, the amount of carbon dioxide gas generated in the anolyte space can be further reduced.

FigurenlisteFigure list

  • Die 1 zeigt einen Aufbau einer elektrochemischen Zelle mit zwei Gasdiffusionselektroden und einer Entgasungsvorrichtung des Elektrolyten vor Eintritt in den Anolytraum.The 1 shows a structure of an electrochemical cell with two gas diffusion electrodes and a degassing device of the electrolyte before entering the anolyte space.
  • 2 zeigt den Aufbau einer elektrochemischen Zelle mit einer gasundurchlässigen Anode und drei Kammern. 2nd shows the structure of an electrochemical cell with a gas-impermeable anode and three chambers.
  • 3 zeigt einen Aufbau einer elektrochemischen Zelle mit zwei Gasdiffusionselektroden sowie einer Entgasungsvorrichtung mit einer Membran und einer Pumpe zur Erzeugung eines Unterdrucks zur Entgasung des Elektrolyten. 3rd shows a structure of an electrochemical cell with two gas diffusion electrodes and a degassing device with a membrane and a pump for generating a negative pressure for degassing the electrolyte.
  • 4 zeigt einen Aufbau einer elektrochemischen Zelle mit zwei Gasdiffusionselektroden und einer Entgasungsvorrichtung, mittels Ultraschalles und anschließender Phasenabscheidung. 4th shows a structure of an electrochemical cell with two gas diffusion electrodes and a degassing device, by means of ultrasound and subsequent phase separation.
  • 5 zeigt einen Aufbau einer elektrochemischen Zelle mit zwei Gasdiffusionselektroden und einer Entgasungsvorrichtung zur Entgasung des Elektrolyten vor der Anolytkammer sowie Rückführungsvorrichtungen CO2-reicher Gase in den Eduktgasstrom. 5 shows a structure of an electrochemical cell with two gas diffusion electrodes and a degassing device for degassing the electrolyte in front of the anolyte chamber and return devices CO 2 -rich gases in the feed gas stream.
  • 6 zeigt einen Aufbau einer elektrochemischen Zelle, welcher zur Messung der Gaszusammensetzungen bei Durchführung unterschiedlicher Entgasungsmaßnahmen dient. 6 shows a structure of an electrochemical cell, which is used to measure the gas compositions when performing different degassing measures.
  • Die 7, 8 und 9 zeigen die entsprechenden Messergebnisse zur Gaszusammensetzung.The 7 , 8th and 9 show the corresponding measurement results for the gas composition.

Der in 1 gezeigte Elektrolyseur umfasst eine Elektrolysezelle 10 mit vier Kammern: Kathodengasraum I, Katholytraum II, Anolytraum III und Anodengasraum IV. Die Gasräume I und IV weisen jeweils einen Gaseinlass E1 und E2 und Gasauslass A1 und A2 auf. Im Kathodenraum I/II und Anodenraum III/IV. sind jeweils Gasdiffusionselektroden als Gasdiffusionskathode GDK und Gasdiffusionsanode GDA installiert. Kathodenraum I/II und Anodenraum III/IV sind durch einen Separator SEP getrennt. Gasdiffusionskatode GDK und Gasdiffusionsanode GDA sind über eine Spannungsversorgung U elektrisch miteinander verbunden, über den Elektrolyten, der sich im Katholytraum II sowie im Anolytraum III befindet, ionisch miteinander verbunden. Katholytraum II und Anolytraum III weisen jeweils eine Katholytzuleitung 111 beziehungsweise Anolytzuleitung 121 auf, über die der Elektrolyt in die Elektrolysezelle 10 eingeleitet wird. Der Transport des Elektrolyten geschieht über Umpumpen des Elektrolyten in den Elektrolytleitungen111, 121 beispielsweise durch die Pumpen P1 und P2. Die Ausleitung des Elektrolyten aus der Elektrolysezelle 10 geschieht über getrennte Katholyt- 112 und Anolytleitungen 122, die dann im Elektrolytreservoir RES zusammengeführt werden. Durch die Mischung des Elektrolyten wird dieser wieder elektrisch neutralisiert: H+ + HCO3 - → CO2 + H2O. The in 1 shown electrolyzer comprises an electrolytic cell 10 with four chambers: cathode gas space I. , Catholyte space II , Anolyte space III and anode gas space IV . The gas rooms I. and IV each have a gas inlet E1 and E2 and gas outlet A1 and A2 on. In the cathode compartment I / II and anode compartment III / IV . are each gas diffusion electrodes as a gas diffusion cathode GDK and gas diffusion anode GDA Installed. Cathode compartment I / II and anode compartment III / IV are through a separator SEP Cut. Gas diffusion cathode GDK and gas diffusion anode GDA are electrically connected to each other via a voltage supply U, via the electrolyte that is in the catholyte compartment II as well as in the anolyte room III located ionically linked. Catholyte space II and anolyte space III each have a catholyte supply 111 or anolyte feed 121 on, via which the electrolyte enters the electrolytic cell 10 is initiated. The transportation of the Electrolytes are pumped around the electrolyte in the electrolyte lines 111 , 121 for example through the pumps P1 and P2 . The discharge of the electrolyte from the electrolytic cell 10 happens via separate catholyte 112 and anolyte lines 122 which is then in the electrolyte reservoir RES be brought together. By mixing the electrolyte, it is electrically neutralized again: H + + HCO 3 - → CO 2 + H 2 O.

Im Elektrolyten herrscht ein Gleichgewicht zwischen gelösten Gasen und Gasbläschen sowie ein Ladungsgleichgewicht zwischen den an den Elektroden GDK, GDA umgesetzten und gebildeten Anionen und Kationen.In the electrolyte there is a balance between dissolved gases and gas bubbles and a charge balance between those on the electrodes GDK , GDA converted and formed anions and cations.

Aus dem Elektrolytreservoire RES führt eine Elektrolytleitung 13 zur Elektrolysezelle 10, welche vor Eintritt in die Elektrolysezelle 10 wieder in Katholytzuleitung 111 und Anolytzuleitung 121 aufgespaltet wird. An dieser Stelle des Elektrolysesystems wird unerwünschtes Gas aus dem Elektrolytkreislauf entfernt. Dazu ist in der Elektrolytleitung 13 ein Phasenabscheider 23 und ein Gasauslass A3 vorgesehen. An dieser Stelle werden überwiegend Gasbläschen, also nicht chemisch gebundene und nicht physikalisch gelöste Gasanteile abgetrennt.From the electrolyte reservoir RES leads an electrolyte line 13 to the electrolytic cell 10 which before entering the electrolytic cell 10 back into the catholyte supply 111 and anolyte feed 121 is split up. At this point in the electrolysis system, unwanted gas is removed from the electrolyte circuit. This is in the electrolyte line 13 a phase separator 23 and a gas outlet A3 intended. At this point, mainly gas bubbles, i.e. non-chemically bound and not physically dissolved gas components, are separated.

Zusätzlich ist in der Anolytzuleitung 121 eine Entgasungsvorrichtung DEG mit einem weiteren Gasauslass A4 vorgesehen, mittels welcher auch physikalisch gelöste Gase aus dem Elektrolyten abgetrennt werden können. Diese Entgasung kann beispielsweise über eine Membran und einen daran angelegten Unterdruck mittels einer Pumpe P4 erfolgen, wie es in der 3 dargestellt ist: Die Entgasungsvorrichtung DEG weist einen Phasenabscheider 24 sowie eine Pumpe P4 auf. Alternativ dazu kann das Herauslösen von Gasen aus dem Elektrolyten mittels Ultraschall US erfolgen. Dazu weist eine alternative Entgasungsvorrichtung DEG, wie in 4 gezeigt, eine Ultraschallquelle US sowie einen daran anschließenden Phasenabscheider 24 und den Gasauslass A4 auf.In addition is in the anolyte feed 121 a degassing device DEG with another gas outlet A4 provided, by means of which physically dissolved gases can also be separated from the electrolyte. This degassing can take place, for example, via a membrane and a vacuum applied to it by means of a pump P4 be done as it is in the 3rd is shown: The degassing device DEG has a phase separator 24th as well as a pump P4 on. Alternatively, gases can be extracted from the electrolyte using ultrasound US respectively. To this end, an alternative degassing device has DEG , as in 4th shown an ultrasound source US and a subsequent phase separator 24th and the gas outlet A4 on.

Alternativ zur Ausführungsform mit der Gasdiffusionsanode GDA kann auch eine Elektrolysezelle 10 mit drei Kammern I bis III, wie in 2 gezeigt, vorgesehen sein: In diesem Fall werden die im Anolyten mitschwimmenden Gasbläschen nach Durchlaufen der Elektrolysezelle 10 mittels eines Phasenabscheiders 22 in einer weiteren Entgasungsvorrichtung DEG2 abgetrennt und über einen Gasauslass A2a aus dem Elektrolytkreislauf entfernt.As an alternative to the embodiment with the gas diffusion anode GDA can also be an electrolytic cell 10 with three chambers I. to III , as in 2nd shown, be provided: In this case, the gas bubbles floating in the anolyte after passing through the electrolysis cell 10 by means of a phase separator 22 in another degassing device DEG2 separated and via a gas outlet A2a removed from the electrolyte circuit.

In 5 sind zusätzliche Gasleitungen 14, 33 gezeigt, über welche Gas, welches den Gasauslässen A3 und A4 entnommen wird, dem Eduktgasstrom über den Gaseinlass E1 wieder zugeführt wird. Dies ermöglicht eine besonders vorteilhafte Gaswiederverwertung. Beispielsweise kann vor dem Gaseinlass E1 eine Gasaufbereitung vorgesehen sein.In 5 are additional gas lines 14 , 33 shown about what gas, what the gas outlets A3 and A4 is taken from the feed gas stream via the gas inlet E1 is fed again. This enables particularly advantageous gas recycling. For example, before the gas inlet E1 gas conditioning may be provided.

In 6 ist noch ein Versuchsaufbau zur Messung der Gaszusammensetzungen gezeigt, welche die Effektivität der vorgeschlagenen Maßnahmen belegen. Die vorgenommenen Messungen zum Beleg der Effektivität der vorgeschlagenen Verbesserungsmaßnahmen eines Elektrolyseurs werden anhand von vier Kombinationsmöglichkeiten aus dem Einsatz einer Gasdiffusionsanode und einer Entgasungsvorrichtung dargestellt. Bei allen Messungen wurde 0,5 molare Kaliumsulfatlösung als Elektrolyt verwendet (0,5 M K2SO4) . Der Elektrolyt wurde mittels der Pumpen P1, P2 durch die Elektrolysezelle 10 gepumpt. Als Eduktgas wurde der Katode GDK über den Gaseinlass E1 ein Gasstrom von 100 sccm Kohlenstoffdioxid CO2 zugeführt. Zwischen den Elektroden GDK, GDA wurde ein konstanter Stromfluss von zwei Ampere eingestellt. Als Kathode GDK wurde eine silberbasierte Gasdiffusionselektrode mit mindestens 90 % Selektivität für die Reduktion von Kohlenstoffdioxid zu Kohlenstoffmonoxid verwendet. Als Separator SEP zwischen dem Katholytraum II und dem Anolytraum III wurde ein Zirconiumoxid-PPSU-Komposit-Diaphragma verwendet (ZrO2/PPSU-Komposit). Dieses besitzt eine besondere Ionenselektivität.In 6 there is also shown an experimental setup for measuring the gas compositions, which demonstrate the effectiveness of the proposed measures. The measurements made to prove the effectiveness of the proposed improvement measures of an electrolyser are shown using four possible combinations of the use of a gas diffusion anode and a degassing device. In all measurements, 0.5 molar potassium sulfate solution was used as the electrolyte (0.5 MK 2 SO 4 ). The electrolyte was removed using the pumps P1 , P2 through the electrolytic cell 10 pumped. The cathode was used as the starting gas GDK about the gas inlet E1 a gas stream of 100 sccm carbon dioxide CO 2 is supplied. Between the electrodes GDK , GDA a constant current flow of two amperes was set. As a cathode GDK a silver-based gas diffusion electrode with at least 90% selectivity was used for the reduction of carbon dioxide to carbon monoxide. As a separator SEP between the catholyte space II and the anolyte space III a zirconium oxide-PPSU composite diaphragm was used (ZrO 2 / PPSU composite). This has a special ion selectivity.

Beim Aufbau mit solider Elektrode A gibt es keinen Anodengasraum IV und entsprechend keinen Gasstrom über den Gasauslass A2. Das an der Anode A entstehende Gas wird in diesen Messungen über den Gasauslass A2a abgetrennt und als Anolytgas bezeichnet. Bei den Versuchen mit Entgasungsvorrichtungen DEG/DEG2 wird die Pumpe P4 in Betrieb genommen und durch diese ein Unterdruck an der Membrankartusche 24 angelegt. Am Gasausgang A4 wurde ein Gasstrom gemessen (M4), gleichzeitig konnte am Gasauslass A3 nach dem Elektrolytreservoir kein Gasfluss gemessen werden (M3). Bei den Versuchen ohne Entgasungsvorrichtungen DEG/DEG2 bleibt die Pumpe P4 abgeschaltet, wodurch kein Gasstrom am Gasauslass A4 auftritt. Dafür aber kann dann ein Gasstrom an Gasauslass A3 beobachtet und gemessen (M3) werden. Die Gasströme an den Gasauslässen A3, A4 sind jeweils volumetrisch mithilfe einer Gasuhr M3, M4 bestimmt worden und die Zusammensetzung mithilfe eines Gas-Chromatographen M3/M4. Bei sämtlichen Messungen tritt entweder ein Anodengas aus dem Gasauslass A2 oder ein Anolytgas aus dem Gasauslass A2a aus, außerdem entweder ein Elektrolytreservoirgas aus dem Gasauslass A3 oder ein Pumpgas aus dem Gasauslass A4. Die Gasströme aus dem Anodengas oder Anolytgas werden im Folgenden als Anodengas dargestellt, die Gasströme aus den Gasauslässen A3 als A4 werden als Elektrolytgas zusammengefasst. Für die Lösung der Problemstellung soll eine möglichst geringe Menge Kohlenstoffdioxid im Anodengas sowie eine möglichst geringe Menge von Sauerstoffgas im Elektrolytgas erzielt werden. Die zugehörigen Messwerte sind in den Diagrammen der 7, die Zusammensetzung des Anodengases im Diagramm der 8 sowie die des Elektrolytgases im Diagramm der 9 dargestellt.When building with a solid electrode A there is no anode gas space IV and accordingly no gas flow through the gas outlet A2 . That on the anode A emerging gas is in these measurements via the gas outlet A2a separated and referred to as anolyte gas. During tests with degassing devices DEG / DEG2 becomes the pump P4 put into operation and this creates a negative pressure on the membrane cartridge 24th created. At the gas outlet A4 a gas flow was measured ( M4 ), at the same time at the gas outlet A3 no gas flow can be measured after the electrolyte reservoir ( M3 ). In the tests without degassing devices DEG / DEG2 the pump remains P4 switched off, resulting in no gas flow at the gas outlet A4 occurs. But then a gas flow at the gas outlet can then A3 observed and measured ( M3 ) become. The gas flows at the gas outlets A3 , A4 are each volumetric using a gas meter M3 , M4 and the composition using a gas chromatograph M3 / M4 . In all measurements, either an anode gas emerges from the gas outlet A2 or an anolyte gas from the gas outlet A2a off, or either an electrolyte reservoir gas from the gas outlet A3 or a pump gas from the gas outlet A4 . The gas flows from the anode gas or anolyte gas are shown below as anode gas, the gas flows from the gas outlets A3 as A4 are summarized as electrolyte gas. To solve the problem, the smallest possible amount of carbon dioxide in the anode gas and the smallest possible amount of oxygen gas in the electrolyte gas should be achieved. The associated measured values are in the diagrams of the 7 , the composition of the anode gas in the diagram of the 8th as well as that of the electrolyte gas in the diagram of 9 shown.

Sowohl die Verwendung einer Gasdiffusionsanode GDA als auch die Entgasungsvorrichtung DEG bewirken als einzelne Maßnahme eine Reduktion des Kohlenstoffdioxidanteils im Anoden- bzw. Anolytgas um mindestens 8 sccm, was einer Reduktion um 80% entspricht. Beim Einsatz einer soliden Elektrode als Anode A wird die im Anolyten freiwerdende Gasmenge durch vorheriges Entgasen des Elektrolyten um 50% reduziert. Bei Einsatz einer Gasdiffusionsanode GDA wurden keine Gasblasen im austretenden Anolyten beobachtet. Durch die Verwendung einer Gasdiffusionsanode GDA kann die im Elektrolytreservoir RES und dementsprechend die im Pumpgas auftretende Sauerstoffmenge jeweils um einen Faktor 3 bis 4 im Vergleich zur jeweiligen Messung mit solider Elektrode A zusätzlich reduziert werden. Beim Einsatz einer Gasdiffusionsanode GDA wird die freiwerdende Gasmenge in den Anodengasraum IV geleitet, anstatt als Gasbläschen vom Anolyten mitgetragen zu werden, wodurch der elektrische Widerstand des Anolyten reduziert wird. Die Umsetzung beider Maßnahmen, also der Einsatz einer Gasdiffusionsanode GDA sowie der Entgasungsvorrichtung DEG vor Einleiten des Anolyten in den Anodenraum III/IV reduziert im Vergleich zum Fall ohne Entgasung und ohne Gasdiffusionsanode GDA die im Anolyten freiwerdende Kohlenstoffdioxidmenge um einen Faktor von über 40. Die im Pumpgas bzw. Elektrolytreservoir freiwerdende Sauerstoffmenge wird durch Umsetzen aller Maßnahmen um 30% von 0,58 sccm auf 0,38 sccm reduziert. Bei einer rechnerisch freiwerdenden Gesamtmenge von 7,6 sccm Sauerstoff und einer Rückführung des Pump- bzw. Elektrolytreservoirgases in den Eduktgasstrom über den Gaseinlass E1 entspricht das einer Verringerung des Sauerstoffverlusts von 7,6% auf 5,0%.Both the use of a gas diffusion anode GDA as well as the degassing device DEG effect as a single measure a reduction of the carbon dioxide content in the anode or anolyte gas by at least 8 sccm, which corresponds to a reduction by 80%. When using a solid electrode as an anode A the amount of gas released in the anolyte is reduced by 50% by degassing the electrolyte beforehand. When using a gas diffusion anode GDA no gas bubbles were observed in the exiting anolyte. By using a gas diffusion anode GDA can in the electrolyte reservoir RES and accordingly the amount of oxygen occurring in the pump gas by a factor 3rd to 4th compared to the respective measurement with a solid electrode A can also be reduced. When using a gas diffusion anode GDA the amount of gas released into the anode gas space IV conducted instead of being carried as gas bubbles by the anolyte, which reduces the electrical resistance of the anolyte. The implementation of both measures, i.e. the use of a gas diffusion anode GDA and the degassing device DEG before introducing the anolyte into the anode compartment III / IV reduced compared to the case without degassing and without gas diffusion anode GDA the amount of carbon dioxide released in the anolyte by a factor of more than 40. The amount of oxygen released in the pump gas or electrolyte reservoir is reduced by 30% from 0.58 sccm to 0.38 sccm by implementing all measures. With a calculated total amount of 7.6 sccm oxygen and a return of the pump or electrolyte reservoir gas into the feed gas stream via the gas inlet E1 this corresponds to a reduction in oxygen loss from 7.6% to 5.0%.

Das in 7 dargestellte Diagramm zeigt den Kohlenstoffdioxidstrom CO2 (M4), der von Anolyt- und Anodengasraum zusammen freigesetzt wird. Schraffiert gezeigt sind die Messungen des Sauerstoffstroms O2 (M3) im Elektrolytgas. Beide Werte wurden jeweils für die Konstellationen solide Anode und keine weitere Entgasungsvorrichtung (A), solide Anode mit Entgasungsvorrichtung (ADEG ), Gasdiffusionsanode aber keine Entgasungsvorrichtung (GDA) sowie der Kombination beider Maßnahmen Gasdiffusionsanode und Einsatz einer Entgasungsvorrichtung (GDADEG ) gemessen. In den 8 und 9 sind noch die Zusammensetzungen des Anodengases M4 sowie des Elektrolytgases M3 gezeigt bzw. der Volumenanteil des Kohlenstoffdioxidgases und des Sauerstoffgases.This in 7 The diagram shows the carbon dioxide flow CO 2 ( M4 ), which is released from the anolyte and anode gas space together. The measurements of the oxygen flow O 2 (hatched ) M3 ) in the electrolyte gas. Both values were given for the constellations of solid anode and no further degassing device ( A ), solid anode with degassing device ( A DEG ), Gas diffusion anode but no degassing device ( GDA ) and the combination of both gas diffusion anode measures and the use of a degassing device ( GDA DEG ) measured. In the 8th and 9 are the compositions of the anode gas M4 and the electrolyte gas M3 shown or the volume fraction of the carbon dioxide gas and the oxygen gas.

BezugszeichenlisteReference list

1010th
ElektrolysezelleElectrolytic cell
1313
ElektrolytleitungElectrolyte line
111111
KatholytzuleitungCatholyte supply
121121
AnolytzuleitungAnolyte feed
P1, P2P1, P2
Pumpepump
RESRES
ElektrolytreservoirElectrolyte reservoir
112112
KatholytleitungCatholyte line
122122
AnolytleitungAnolyte line
KK
Kathodecathode
AA
Anodeanode
GDKGDK
GasdiffusionskathodeGas diffusion cathode
GDAGDA
GasdiffusionsanodeGas diffusion anode
I/III / II
KathodenraumCathode compartment
II.
KathodengasraumCathode gas space
IIII
KatholytraumCatholyte space
III/IVIII / IV
AnodenraumAnode compartment
IIIIII
AnolytraumAnolyte space
IVIV
AnodengasraumAnode gas space
SEPSEP
Separatorseparator
E1E1
erster Gaseinlassfirst gas inlet
E2E2
Zweiter GaseinlassSecond gas inlet
A1A1
erster Gasauslassfirst gas outlet
A2, A2aA2, A2a
zweiter Gasauslasssecond gas outlet
A3A3
dritter Gasauslassthird gas outlet
A4A4
vierter Gasauslassfourth gas outlet
DEGDEG
EntgasungsvorrichtungDegassing device
2323
GasabtrenneinrichtungGas separation device
P4P4
Pumpepump
USUS
UltraschallquelleUltrasound source
2424th
PhasenabscheiderPhase separator
DEG2DEG2
Zweite EntgasungsvorrichtungSecond degassing device
33, 1433, 14
Weitere GasleitungenMore gas lines

Claims (13)

Elektrolyseur zur Kohlenstoffdioxidreduktion umfassend eine Elektrolysezelle (10), eine Elektrolytleitung (13), welche in Katholytzuleitung (111) und Anolytzuleitung (121) aufspaltet, einen Elektrolyten, wenigstens eine Pumpe (P1, P2), eine Kathode (GDK), welche als Gasdiffusionselektrode ausgestaltet ist, in einem Kathodenraum (I/II), welcher einen Kathodengasraum (I) sowie einen Katholytraum (II) umfasst, des Weiteren umfassend eine Anode (A, GDA) in einem Anodenraum (III/IV), und einen Separator (SEP), welcher Kathodenraum (I/II) und Anodenraum (III/IV) voneinander trennt, wobei an den Kathodengasraum (I) ein erster Gaseinlass (E1) für ein kohlenstoffdioxidhaltiges Eduktgas sowie ein erster Gasauslass (A1) anschließt und wobei vom Elektrolyseur anodenseitig zumindest ein zweiter Gasauslass (A2, A2a) umfasst ist, welcher ausgestaltet ist, die an der Anode gebildeten Gase abzuführen, und wobei der Elektrolyseur ein Elektrolytreservoir (RES) umfasst, in welchem Katholytleitung (112) und Anolytleitung (122) zusammengeführt werden und an das die Elektrolytleitung (13) anschließt, wobei die Elektrolytleitung (13) oder das Elektrolytreservoir (RES) eine Gasabtrenneinrichtung (23) aufweist, an die ein dritter Gasauslass (A3) anschließt, zur Abtrennung der im Elektrolytreservoir (RES) auftretenden Gasbläschen und wobei der Elektrolyt einen pH-Wert kleiner als 7 und größer als 1 aufweist.Electrolyser for carbon dioxide reduction comprising an electrolysis cell (10), an electrolyte line (13) which splits into the catholyte supply line (111) and anolyte supply line (121), an electrolyte, at least one pump (P1, P2), a cathode (GDK), which is designed as a gas diffusion electrode, in a cathode space (I / II), which comprises a cathode gas space (I) and a catholyte space (II), further comprising an anode (A, GDA) in an anode space (III / IV ), and a separator (SEP), which separates the cathode compartment (I / II) and anode compartment (III / IV) from one another, a first gas inlet (E1) for a carbon dioxide-containing feed gas and a first gas outlet (A1) on the cathode gas compartment (I) and at least one second gas outlet (A2, A2a) is provided on the anode side, which is configured to discharge the gases formed on the anode, and wherein the electrolyzer comprises an electrolyte reservoir (RES) in which catholyte line (112) and anolyte line ( 122) are brought together and to which the electrolyte line (13) is connected, the electrolyte line (13) or the electrolyte reservoir (RES) having a gas separation device (23) to which a third gas outlet (A3) connects t, for the separation of the gas bubbles occurring in the electrolyte reservoir (RES) and the electrolyte has a pH value less than 7 and greater than 1. Elektrolyseur nach Anspruch 1, wobei die Anolytzuleitung (121) zumindest eine Entgasungsvorrichtung (DEG) aufweist, an die ein vierter Gasauslass (A4) anschließt, welche ausgestaltet ist gelöstes Gas aus dem Anolyten zu entfernen und dem vierten Gasauslass (A4) zuzuführen.Electrolyser after Claim 1 , wherein the anolyte feed line (121) has at least one degassing device (DEG) to which a fourth gas outlet (A4) is connected, which is designed to remove dissolved gas from the anolyte and to feed the fourth gas outlet (A4). Elektrolyseur nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Entgasungsvorrichtung (DEG) eine Membran sowie eine Pumpe (P4) umfasst.Electrolyser after Claim 1 or 2nd , wherein the degassing device (DEG) comprises a membrane and a pump (P4). Elektrolyseur nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Anode (GDA) als Gasdiffusionselektrode ausgestaltet ist und der Anodenraum einen Anolytraum (III) und einen Anodengasraum (IV) umfasst.Electrolyser according to one of the preceding claims, wherein the anode (GDA) is designed as a gas diffusion electrode and the anode space comprises an anolyte space (III) and an anode gas space (IV). Elektrolyseur nach Anspruch 4, wobei der Anodengasraum (IV) mit einem zweiten Gaseinlass (E2) und dem zweiten Gasauslass (A2) so verbunden ist, dass ein Gasstrom, zur Entfernung an der Anode (GDA) entstehender Gase, durch den Anodengasraum (IV) geleitet werden kann.Electrolyser after Claim 4 , wherein the anode gas space (IV) is connected to a second gas inlet (E2) and the second gas outlet (A2) in such a way that a gas flow, for removal of gases arising at the anode (GDA), can be passed through the anode gas space (IV). Elektrolyseur nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Anolytleitung (122) eine zweite Entgasungsvorrichtung (DEG2) aufweist, die insbesondere als Phasenabscheider (22) zur Abtrennung von Gasbläschen aus dem Elektrolyten ausgestaltet ist und die mit dem zweiten Gasauslass (A2a) verbunden ist.Electrolyser according to one of the preceding claims, wherein the anolyte line (122) has a second degassing device (DEG2), which is designed in particular as a phase separator (22) for separating gas bubbles from the electrolyte and which is connected to the second gas outlet (A2a). Elektrolyseur nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Anolytleitung (122) eine zweite Entgasungsvorrichtung (DEG2) aufweist, die ausgestaltet ist aktiv gelöste Gase aus dem Elektrolyten zu entfernen und dem zweiten Gasauslass (A2a) zuzuführen.Electrolyser according to one of the preceding claims, wherein the anolyte line (122) has a second degassing device (DEG2) which is designed to remove actively dissolved gases from the electrolyte and to feed them to the second gas outlet (A2a). Elektrolyseur nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Elektrolyt ein wässriger Elektrolyt ist, insbesondere eine wässrige Lösung eines vollständig dissoziierenden Salzes.Electrolyser according to one of the preceding claims, wherein the electrolyte is an aqueous electrolyte, in particular an aqueous solution of a fully dissociating salt. Elektrolyseur nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ionen des Elektrolyten inert sind gegenüber den elektrochemischen Prozessen an Anode (A, GDA) und Kathode (GDK).Electrolyser according to one of the preceding claims, wherein the ions of the electrolyte are inert to the electrochemical processes on the anode (A, GDA) and cathode (GDK). Elektrolyseur nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Elektrolyt Konzentrationen von Hydrogencarbonat, Bicarbonat und Carbonat unter 50 mM aufweist.Electrolyser according to one of the preceding claims, wherein the electrolyte has concentrations of hydrogen carbonate, bicarbonate and carbonate below 50 mM. Elektrolyseur nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der dritte Gasauslass (A3) und/oder der vierte Gasauslass (A4) über Gasleitungen (33,14) mit dem ersten Gaseinlass (E1) verbunden sind.Electrolyser according to one of the preceding claims, wherein the third gas outlet (A3) and / or the fourth gas outlet (A4) are connected to the first gas inlet (E1) via gas lines (33, 14). Verwendung eines Elektrolyseurs nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der ein Elektrolyt auf Basis eines vollständig dissoziierenden Salzes eingesetzt wird, das kein Salz der Kohlensäure ist und der Elektrolyt einen pH-Wert kleiner als 7 und größer als 1 aufweist.Use of an electrolyzer according to one of the preceding claims, in which an electrolyte based on a completely dissociating salt is used, which is not a salt of carbonic acid and the electrolyte has a pH value less than 7 and greater than 1. Verwendung eines Elektrolyseurs nach Anspruch 11, bei dem Gas, welches dem dritten und / oder vierten Gasauslass (A3/A4) entnommen werden kann, dem Eduktgasstrom zugemischt wird, insbesondere nach einem Aufbereitungsschritt.Use of an electrolyser after Claim 11 , In the gas, which can be removed from the third and / or fourth gas outlet (A3 / A4), is mixed into the feed gas stream, in particular after a treatment step.
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