DE102019215891A1 - Verfahren und Vorrichtung zur elektrochemischen Wasserstoffkomprimierung - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrochemischen Wasserstoffkomprimierung umfassend die Schritte: (100) Bereitstellen von Wasserstoffgas mit einer relativen Feuchte RH von 100%; (200) Bereitstellen von Inertgas mit einer relativen Feuchte RH von 100%; (300) Mischen des befeuchteten Wasserstoffgases und des befeuchteten Inertgases; (400) elektrochemisches Oxidieren des Wasserstoffgases an einer Anode; (500) Transportieren der durch die Oxidation erhaltenen Protonen sowie mindestens eines Teils des befeuchteten Inertgases durch eine Membran und (600) elektrochemisches Reduzieren der Protonen an einer Kathode (5) zu Wasserstoff.

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur elektrochemischen Wasserstoffkomprimierung.
  • Aus dem Stand der Technik, wie z.B. aus WO 03/021006 A1 , ist ein Verfahren zur elektrochemischen Komprimierung von Wasserstoff bekannt, wodurch Wasserstoff mit einem so hohen Druck erzeugt wird, dass der Druck ausreichend ist, um einen Wasserstofftank zu befüllen. Bei der elektrochemischen Komprimierung bzw. Kompression wird Wasserstoffgas an einer Anode oxidiert. Die entstehenden Protonen treten durch eine Membran und werden an einer Kathode wieder zu molekularem Wasserstoff reduziert. Die Triebkraft ist die angelegte Stromstärke (Spannung). Mit anderen Worten treiben die Elektronen den Wasserstoff von der Niederdruckseite (Anode) auf die Hochdruckseite (Kathode), wobei der Wasserstofffluss proportional zur angelegten Stromstärke ist. Um die Protonenleitfähigkeit der Membran zu erhalten, muss die Membran befeuchtet sein. Die durch die Membran tretenden Protonen tragen jedoch Wassermoleküle mit durch die Membran, was als elektroosmotischer Drag bezeichnet wird, so dass die Membran an Feuchtigkeit verarmt. Um ein Austrocknen der Membran zu verhindern, ist es jedoch nicht ausreichend, die relative Feuchte des Wasserstoffgases auf der Anodenseite auf 100% einzustellen. Auch eine Übersättigung des Wasserstoffgases mit Wasserdampf ist nicht in allen Bereichen der Membran möglich.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung gemäß Anspruch 1 löst das Problem und stellt ein Verfahren zur elektrochemischen Komprimierung von Wasserstoff bereit, bei dem die Membran dauerhaft mit ausreichend Wasserdampf befeuchtet ist.
  • Hierzu umfasst das Verfahren zunächst einen Schritt des Bereitstellens von Wasserstoffgas mit einer relativen Feuchte RH von 100% sowie das Bereitstellen von Inertgas mit einer relativen Feuchte RH von 100%. Unter der relativen Feuchte wird dabei die Sättigung der Gase mit Wasserdampf verstanden. Die relative Feuchte kann gemäß der Magnusformel für einen bestimmten Druck und eine bestimmte Temperatur bestimmt werden. Beispielsweise ergeben sich nach der Magnusformel für das System Inertgas (Stickstoff oder Helium)/Wasser die folgenden Werte:
    • N2/H2O bei 60 °C und einem Anodendruck von 30 bar: etwa 4 g H2O/kg N2.
    • He/H2O bei 60 °C und einem Anodendruck von 30 bar: etwa 30 g H2O/kg N2.
  • Das Wasserstoffgas kann dabei aus einem beliebigen, der elektrochemischen Kompression vorgeschalteten, Prozess bereitgestellt werden, wie beispielsweise aus einer vorgeschalteten Elektrolyse, aus chemischen Prozessen, wie z.B. Steamcracking, oder auch nur aus einem Wasserstofftank. Das Wasserstoffgas wird sodann mit Wasserdampf zum Erhalt einer relativen Feuchte RH des Wasserstoffgases, befeuchtet, beispielsweise in einer Befeuchtungsvorrichtung.
  • Ebenso wird das Inertgas befeuchtet, wobei als Inertgas jedes beliebige Inertgas bzw. jede beliebige Mischung von zwei oder mehreren Inertgasen, und insbesondere Stickstoff, verwendet werden kann.
  • In einem sich anschließenden Schritt erfolgt das Mischen des befeuchteten Wasserstoffgases und des befeuchteten Inertgases. Hierdurch wird nicht nur das Wasserstoffgas verdünnt, sondern es gelangt auch zusätzlich Feuchtigkeit aus dem unreaktiven Inertgas an die Membran und insbesondere auch auf und in die Anodenseite der Membran, so dass eine zusätzliche Befeuchtung der Membran stattfindet. Damit wird ein Austrocknen der Membran während der elektrochemischen Komprimierung von Wasserstoff effektiv verhindert.
  • Somit erfolgen ein elektrochemisches Oxidieren des Wasserstoffgases an einer Anode, ein Transportieren der durch die Oxidation erhaltenen Protonen sowie ggf. mindestens eines Teils des befeuchteten Inertgases durch eine Membran und ein elektrochemisches Reduzieren der Protonen an einer Kathode zu Wasserstoff, ohne dass die Membran wesentlich an Feuchtigkeit verarmt, nämlich durch das Wasserdampf und damit Feuchtigkeit führende Inertgas, das die Feuchtigkeit an bzw. in die Anode und damit auch an die Membran bringt. An der Anodenseite der Membran ist damit immer eine hohe Konzentration an Feuchtigkeit vorhanden, so dass selbst wenn die Membran penetrierende Protonen Wasserdampf mit durch die Membran tragen, die Membran nie austrocknet und damit immer gut protonenleitend bleibt. Das Verfahren ist einfach, ohne hohen technischen Aufwand umsetzbar und ermöglicht eine dauerhaft gute elektrochemische Komprimierung von Wasserstoff mit hoher Effizienz.
  • Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung zum Inhalt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt das Mischen von befeuchtetem Wasserstoffgas und befeuchtetem Inertgas in einem auf das Volumen bezogenen Mischungsverhältnis von 99 : 1 bis 1 : 99. Je höher dabei der Anteil an befeuchtetem Inertgas ist, desto höher ist auch die Befeuchtungsrate der Membran, wodurch eine dauerhaft gute Protonenleitfähigkeit und damit eine hohe Effizienz des Verfahrens erzielt werden kann. Besonders vorteilhaft ist daher ein auf das Volumen bezogenes Mischungsverhältnis von 10 : 90 bis 40 : 60 und insbesondere ein auf das Volumen bezogenes Mischungsverhältnis von 20 : 80.
  • Zur weiteren Effizienzsteigerung des Verfahrens umfasst dieses vorteilhaft einen Schritt des Einstellens des Wasserstoffgasdrucks und/oder des Inertgasdrucks auf einen Zieldruck von 1 bis 50 bar, vorzugsweise auf 25 bis 40 bar. Hierbei ist der Druck gemeint, der für das entsprechende Gas vor dem Mischen des befeuchteten Wasserstoffgases mit dem befeuchteten Inertgas eingestellt wird.
  • Im Lichte einer Kostenreduzierung für das Verfahren ist weiter vorteilhaft vorgesehen, dass das Inertgas nach dem Transportieren an die Anode recycelt und erneut, nach einem Befeuchten auf eine relative Feuchte RH von 100%, zum Mischen mit weiterem Wasserstoffgas, das auf eine relative Feuchte RH von 100% gebracht wurde, zur Verfügung gestellt wird. Dies bedeutet, dass das Inertgas ggf. abgetrennt wird und insbesondere durch eine Recyclingleitung zurück zur Anodenseite transportiert wird. Dort kann es entweder bevorratet oder sogleich wiederverwendet werden, indem es erneut befeuchtet und mit befeuchtetem Wasserstoffgas gemischt wird.
  • Weiter vorteilhaft erfolgt zudem ein Abscheiden von Wasser aus dem an der Kathode erzeugten Wasserstoff. Somit kann der Wasserstoff auch in hochreiner Form erhalten werden.
  • Darüber hinaus kann aus dem an der Kathode vorliegenden Wasserstoff und/oder aus dem an der Kathode vorliegenden Inertgas Wasser, beispielsweise über einen Wasserabscheider, abgeschieden und recycelt werden. Das Recyceln bedeutet, dass das abgeschiedene Wasser erneut zum Befeuchten von Wasserstoffgas und/oder Inertgas verwendet und hierzu z.B. über eine Recyclingleitung auf die Anodenseite und insbesondere einer Befeuchtungsvorrichtung für Wasserstoffgas und/oder Inertgas, zugeführt wird.
  • Zur Vereinfachung des Transports des Inertgases, insbesondere durch die Membran, wird vorzugsweise die zum Transport des befeuchteten Inertgases benötigte mechanische Energie durch den an der Kathode erzeugten Wasserstoff bereitgestellt.
  • Die Energiebereitstellung kann dabei insbesondere vorteilhaft dadurch erfolgen, dass das Verfahren einen Schritt des Expandierens des an der Kathode erzeugten Wasserstoffs, insbesondere an einer Expansionsturbine, umfasst. Durch die Expansion des Wasserstoffs kann mechanische Energie, beispielsweise durch Betreiben der Expansionsturbine, erzeugt werden, die für den Transport des Inertgases eingesetzt werden kann.
  • Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch eine Vorrichtung zur elektrochemischen Wasserstoffkomprimierung beschrieben. Die Vorrichtung ist dabei so ausgebildet, dass sie das vorstehende, erfindungsgemäße Verfahren zur elektrochemischen Wasserstoffkomprimierung ausführen kann.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst:
    • - eine Anode zum elektrochemischen Oxidieren von Wasserstoffgas,
    • - eine Membran zum Transport der durch die Oxidation erhaltenen Protonen,
    • - eine Kathode zum elektrochemischen Reduzieren der Protonen zu Wasserstoff,
    • - eine erste Befeuchtungsvorrichtung zum Befeuchten des der Anode zuzuführenden Wasserstoffgases auf eine relative Feuchte RH von 100%,
    • - eine erste Wasserstoffzuführung zum Zuführen von Wasserstoff zu der ersten Befeuchtungsvorrichtung,
    • - eine zweite Befeuchtungsvorrichtung zum Befeuchten des der Anode zuzuführenden Inertgases auf eine relative Feuchte RH von 100%,
    • - eine erste Inertgaszuführung zum Zuführen von Inertgas zu der zweiten Befeuchtungsvorrichtung,
    • - eine Mischvorrichtung zum Mischen des befeuchteten Inertgases und des befeuchteten Wasserstoffgases,
    • - eine zweite Wasserstoffzuführung zum Zuführen des befeuchteten Wasserstoffgases zu der Mischvorrichtung,
    • - eine zweite Inertgaszuführung zum Zuführen des befeuchteten Inertgases zu der Mischvorrichtung und
    • - eine Mischgaszuführung zum Zuführen der Mischung aus dem befeuchteten Wasserstoffgas und dem befeuchteten Inertgas zur Anode.
  • Die Anode, die Membran und die Kathode werden auch als EHC-Einheit (electrochemical-hydrogen-compression unit) bezeichnet. Die Anode befindet sich dabei auf der Niederdruckseite und die Kathode befindet sich auf der Hochdruckseite. Zwischen der Anode und der Kathode liegt die protonenleitfähige Membran.
  • Die erste und zweite Befeuchtungsvorrichtung sind im Einzelnen nicht beschränkt und sind so ausgebildet, dass sie das Wasserstoffgas und das Inertgas entsprechend mit Wasserdampf beaufschlagen, so dass die relative Feuchte RH des Wasserstoffgases und des Inertgases 100% erlangt.
  • Auch die Mischvorrichtung ist im Einzelnen nicht beschränkt und kann beispielsweise ein Drosselventil oder ein Mischventil umfassen. Somit lässt sich sehr einfach ein gewünschtes auf das Volumen bezogenes Mischungsverhältnis an befeuchtetem Wasserstoffgas zu befeuchtetem Inertgas einstellen, das vorzugsweise von 10 : 90 % bis 40 : 60 % beträgt und insbesondere 20 : 80 % ist.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch eine dauerhaft hohe Effizienz aus, die sich daraus ergibt, dass die Membran aufgrund der Beimengung von befeuchtetem Inertgas mit einer relativen Feuchte RH von 100% zu Wasserstoffgas mit einer relativen Feuchte RH von 100% immer sehr gut befeuchtet ist.
  • Die für das erfindungsgemäße Verfahren dargelegten Vorteile, vorteilhaften Effekte und Weiterbildungen finden auch Anwendung auf die erfindungsgemäße Vorrichtung. Somit wird in Bezug auf die Ausführungen zur erfindungsgemäßen Vorrichtung auch ergänzend Bezug genommen auf das erfindungsgemäße Verfahren.
  • Ferner vorteilhaft umfasst die Vorrichtung mindestens eine Kompressionsvorrichtung und/oder Drossel und/oder Pumpe zum Einstellen des Wasserstoffgasdrucks und/oder des Inertgasdrucks auf einen Zieldruck von 1 bis 50 bar, so dass eine besonders hohe Effizienz erzielt werden kann.
  • Zur weiteren Steigerung der Effizienz der Vorrichtung, umfasst diese ferner vorteilhaft einen Wasserabscheider zum Abscheiden von Wasser aus dem an der Kathode erzeugten Wasserstoff. Hierdurch kann zum einen hochreiner Wasserstoff erhalten und zum anderen Wasser recycelt werden.
  • Um das Wasser besonders effizient zu recyceln, umfasst die Vorrichtung weiter vorteilhaft eine Wasserrecyclingleitung zum Transportieren von Wasser von der Kathode in die erste Befeuchtungsvorrichtung und/oder in die zweite Befeuchtungsvorrichtung. Zudem kann auch eine Anodenabgasleitung vorgesehen sein, die nicht durch die Membran getretenes Inertgas ableitet und zum Beispiel der zweiten Befeuchtungsvorrichtung zuführt.
  • Weiter vorteilhaft umfasst die Vorrichtung eine Expansionsvorrichtung, zum Erzeugen von mechanischer Energie zum Transportieren des befeuchteten Inertgases. Die Expansionsvorrichtung kann dabei besonders vorteilhaft als Expansionsturbine ausgebildet sein, die mit hoher Effizienz Expansionsenergie in mechanische Energie umwandelt.
  • Figurenliste
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
    • 1 ein Verfahrensschema, veranschaulichend Verfahrensschritte eines Verfahrens zur elektrochemischen Wasserstoffkomprimierung gemäß einer ersten Ausführungsform und
    • 2 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur elektrochemischen Wasserstoffkomprimierung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In den Figuren sind nur die wesentlichen Merkmale der Erfindung dargestellt. Alle übrigen Merkmale sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Ferner beziffern gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile.
  • Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst das Verfahren im Wesentlichen sechs Verfahrensschritte.
  • In einem ersten Verfahrensschritt 100 wird Wasserstoffgas mit einer relativen Feuchte RH von 100% bereitgestellt. Das Wasserstoffgas kann dabei z.B. aus einem Wasserstofftank oder auch aus einer Wasserstoff erzeugenden Reaktionsanlage, wie z.B. einer Elektrolysevorrichtung, stammen. Das Wasserstoffgas wird dann beispielsweise in einer Befeuchtungsvorrichtung mit Wasserdampf auf eine relative Feuchte von 100% gebracht.
  • In einem zweiten Verfahrensschritt 200, der auch parallel zum ersten Verfahrensschritt 100 verlaufen kann, wird Inertgas mit einer relativen Feuchte RH von 100% bereitgestellt. Jegliches Inertgas und auch Mischungen von zwei oder mehr Inertgasen sind möglich. Besonders bevorzugt wird Stickstoff als Inertgas verwendet. Auch das Inertgas kann in einer Befeuchtungsvorrichtung befeuchtet werden.
  • In einem dritten Verfahrensschritt 300 erfolgt ein Mischen des befeuchteten Wasserstoffgases und des befeuchteten Inertgases. Hierzu werden das befeuchtete Wasserstoffgas und das befeuchtete Inertgas einer Mischvorrichtung zugeleitet, die im einfachsten Fall ein Drosselventil oder ein Mischventil umfasst.
  • Das Mischgas aus befeuchtetem Wasserstoffgas und befeuchtetem Inertgas wird sodann einer EHC-Einheit zugeleitet, in der nachfolgende Verfahrensschritte ausgeführt werden:
    • - 400: elektrochemisches Oxidieren des Wasserstoffgases an einer Anode;
    • - 500: Transportieren der durch die Oxidation erhaltenen Protonen durch eine protonenleitfähige Membran und
    • - 600: elektrochemisches Reduzieren der Protonen an einer Kathode zu Wasserstoff.
  • Durch das Mischen von befeuchtetem Wasserstoffgas mit einer relativen Feuchte RH von 100% und befeuchtetem Inertgas mit einer relativen Feuchte RH von 100% wird die Membran der EHC-Einheit dauerhaft feucht gehalten, so dass sich das Verfahren durch eine ebenfalls dauerhaft hohe und effiziente Durchführbarkeit auszeichnet.
  • 2 zeigt eine Vorrichtung 1 zur elektrochemischen Komprimierung von Wasserstoff gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die Vorrichtung 1 ist dazu geeignet, das in 1 veranschaulichend dargestellte Verfahren auszuführen.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst eine EHC-Einheit 2, die eine Anode 3 zum elektrochemischen Oxidieren von Wasserstoffgas, eine Membran 4 zum Transport der durch die Oxidation erhaltenen Protonen und eine Kathode 5 zum elektrochemischen Reduzieren der Protonen zu Wasserstoff umfasst. Die EHC-Einheit ist an eine Spannungsquelle (nicht gezeigt) angeschlossen, wobei durch die erhaltene Stromstärke eine Triebkraft zum Durchtritt der Protonen durch die Membran erzeugt wird. Je höher die Stromstärke ist, desto mehr Protonen treten durch die Membran und desto mehr Wasserstoff wird an der Kathode erzeugt.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst ferner eine erste Befeuchtungsvorrichtung 6 zum Befeuchten des der Anode 3 zuzuführenden Wasserstoffgases auf eine relative Feuchte RH von 100%. Eine erste Wasserstoffzuführung 7 ist dabei vorgesehen, um Wasserstoff, beispielsweise aus einer Wasserstoffversorgung 8, die z.B. ein Wasserstofftank ist, der ersten Befeuchtungsvorrichtung 6 zuzuführen.
  • Zudem ist eine zweite Befeuchtungsvorrichtung 9 zum Befeuchten des der Anode 3 zuzuführenden Inertgases auf eine relative Feuchte RH von 100%, vorgesehen. Eine erste Inertgaszuführung 10 führt dabei das Inertgas der zweiten Befeuchtungsvorrichtung 9 zu, z.B. aus einem Inertgastank 11.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst ferner eine Mischvorrichtung 12, die z.B. ein Drosselventil oder Mischventil umfasst, zum Mischen des befeuchteten Inertgases und des befeuchteten Wasserstoffgases, wobei eine zweite Wasserstoffzuführung 13 zum Zuführen des befeuchteten Wasserstoffgases in die Mischvorrichtung 12 und eine zweite Inertgaszuführung 14 zum Zuführen des befeuchteten Inertgases zu der Mischvorrichtung 12 vorgesehen sind.
  • Die Mischung aus dem befeuchteten Wasserstoffgas und dem befeuchteten Inertgas wird dann über eine Mischgaszuführung 15 über den Anodeneingang 16 der Anode 3 zugeführt.
  • Der an der Kathode 5 erzeugte Wasserstoff kann noch Restwasser enthalten. Das an der Kathode erhaltene Wasserstoff-Wasser-Gemisch kann über eine Kathodenabgasleitung 17 aus der Kathode 5 abgeführt und beispielsweise einem Wasserabscheider 18 zugeführt werden.
  • Im Wasserabscheider 18 wird das Wasserstoff-Wasser-Gemisch in reinen Wasserstoff und Wasser aufgetrennt, wobei der Wasserstoff z.B. einem Wasserstoffspeicher (nicht gezeigt) zugeführt werden kann. Das abgeschiedene Wasser kann z.B. über eine Wasserrecyclingleitung 21 der zweiten Befeuchtungsvorrichtung 9 zugeführt werden. Alternativ oder additiv dazu kann das abgeschiedene Wasser auch der ersten Befeuchtungsvorrichtung 6 zugeführt werden.
  • Nicht durch die Membran 4 getretenes Inertgas kann über eine Anodenabgasleitung 22 erneut der zweiten Befeuchtungsvorrichtung 9 zugeführt und somit recycelt werden.
  • In der ersten Wasserstoffzuführung 7 und in der ersten Inertgaszuführung 10 können Kompressionsvorrichtungen, wie z.B. je eine Pumpe 19, 20, vorgesehen sein, zum Einstellen des Wasserstoffgasdrucks und des Inertgasdrucks auf einen Zieldruck von 1 bis 50 bar.
  • Ferner kann die Vorrichtung eine Expansionsvorrichtung (nicht gezeigt), wie z.B. eine Expansionsturbine, umfassen, zum Erzeugen von mechanischer Energie zum Transportieren des befeuchteten Inertgases. Die Expansionsvorrichtung kann beispielsweise in der Kathodenabgasleitung 17 angeordnet sein.
  • Aufgrund des Mischens von befeuchtetem Inertgas und befeuchtetem Wasserstoffgas in der Mischvorrichtung 12 und Zuführung des erhaltenen Mischgases mit einer relativen Feuchte RH von 100%, kann die Membran 4 insbesondere auf der Anodenseite feucht gehalten werden, so dass die EHC-Einheit 2 eine dauerhaft hohe Leistung zeigt und Protonen sehr gut durch die Membran treten und an der Kathode erneut reduziert werden können.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 03/021006 A1 [0002]

Claims (13)

  1. Verfahren zur elektrochemischen Wasserstoffkomprimierung umfassend die Schritte: - Bereitstellen (100) von Wasserstoffgas mit einer relativen Feuchte RH von 100%, - Bereitstellen (200) von Inertgas mit einer relativen Feuchte RH von 100%, - Mischen (300) des befeuchteten Wasserstoffgases und des befeuchteten Inertgases, - elektrochemisches Oxidieren (400) des Wasserstoffgases an einer Anode, - Transportieren (500) der durch die Oxidation erhaltenen Protonen durch eine Membran und - elektrochemisches Reduzieren (600) der Protonen an einer Kathode (5) zu Wasserstoff.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Mischen von befeuchtetem Wasserstoffgas und befeuchtetem Inertgas in einem auf das Volumen bezogenen Mischungsverhältnis von 99 : 1 bis 1 : 99, insbesondere von 10 : 90 bis 40 : 60 erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, umfassend einen Schritt des Einstellens des Wasserstoffgasdrucks und/oder des Inertgasdrucks auf einen Zieldruck von 1 bis 50 bar.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Inertgas nach dem Transportieren an die Anode (3) recycelt und erneut, nach einem Befeuchten auf eine relative Feuchte RH von 100%, zum Mischen mit weiterem Wasserstoffgas, das auf eine relative Feuchte RH von 100% gebracht wurde, zur Verfügung gestellt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Schritt des Abscheidens von Wasser aus dem an der Kathode (5) erhaltenen Wasserstoff.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend ein Recyceln des abgeschiedenen Wassers und Zuführen des abgeschiedenen Wassers zu zu befeuchtendem Wasserstoffgas und/oder Inertgas.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mechanische Energie zum Transport des befeuchteten Inertgases durch den an der Kathode (5) erzeugten Wasserstoff bereitgestellt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, umfassend einen Schritt des Expandierens des an der Kathode (5) erzeugten Wasserstoffs, insbesondere an einer Expansionsturbine.
  9. Vorrichtung (1) zur elektrochemischen Wasserstoffkomprimierung umfassend: - eine Anode (3) zum elektrochemischen Oxidieren von Wasserstoffgas, - eine Membran (4) zum Transport der durch die Oxidation erhaltenen Protonen, - eine Kathode (5) zum elektrochemischen Reduzieren der Protonen zu Wasserstoff, - eine erste Befeuchtungsvorrichtung (6) zum Befeuchten des der Anode zuzuführenden Wasserstoffgases auf eine relative Feuchte RH von 100%, - eine erste Wasserstoffzuführung (7) zum Zuführen von Wasserstoff zu der ersten Befeuchtungsvorrichtung (6), - eine zweite Befeuchtungsvorrichtung (9) zum Befeuchten des der Anode (3) zuzuführenden Inertgases auf eine relative Feuchte RH von 100%, - eine erste Inertgaszuführung (10) zum Zuführen von Inertgas zu der zweiten Befeuchtungsvorrichtung (9), - eine Mischvorrichtung (12) zum Mischen des befeuchteten Inertgases und des befeuchteten Wasserstoffgases, - eine zweite Wasserstoffzuführung (13) zum Zuführen des befeuchteten Wasserstoffgases zu der Mischvorrichtung (12), - eine zweite Inertgaszuführung (14) zum Zuführen des befeuchteten Inertgases zu der Mischvorrichtung (12) und - eine Mischgaszuführung (15) zum Zuführen der Mischung aus dem befeuchteten Wasserstoffgas und dem befeuchteten Inertgas zur Anode (3).
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, ferner umfassend mindestens eine Kompressionsvorrichtung und/oder Drossel und/oder Pumpe (19, 20) zum Einstellen des Wasserstoffgasdrucks und/oder des Inertgasdrucks auf einen Zieldruck von 1 bis 50 bar.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, ferner umfassend einen Wasserabscheider (18) zum Abscheiden von Wasser aus dem an der Kathode (5) erzeugten Wasserstoff.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, ferner umfassend eine Wasserrecyclingleitung (21) zum Transportieren von Wasser von der Kathode (5) in die erste Befeuchtungsvorrichtung (6) und/oder in die zweite Befeuchtungsvorrichtung (9).
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, ferner umfassend eine Expansionsvorrichtung, insbesondere eine Expansionsturbine, zum Erzeugen von mechanischer Energie zum Transportieren des befeuchteten Inertgases.
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