-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Prozessfluiden wie sie bei der Zerlegung einer Prozessflüssigkeit in voneinander verschiedene Prozessgase mit Hilfe von elektrischem Strom in einer Elektrolysezelle entstehen, mit mindestens einem Fluidkreislauf, in dem zumindest eines der Prozessgase in enthaltener Form in der Prozessflüssigkeit unter Bildung des Prozessfluids vorliegt, wobei als Teil des Fluidkreislaufs mindestens ein Fluid-Vorratstank vorhanden ist. Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.
-
Durch
WO 2011/012507 A1 ist ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff bekannt, wobei hierfür insbesondere die elektrische Überschussenergie aus Windkraftanlagen eingesetzt werden kann. Die zugehörige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens setzt eine reversible Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (PEMFC) mit einer Protonen-Austausch-Membran (PEM) als Elektrolyseur ein. Durch Umkehrung des Brennstoffzellenprozesses kann eine solche Brennstoffzelle auch zur Herstellung von Wasserstoff einerseits und Sauerstoff andererseits als den voneinander verschiedenen Prozessgasen aus Wasser als der Prozessflüssigkeit verwendet werden. Die Brennstoffzelle arbeitet dann als Elektrolyseur und muss mit elektrischer Leistung versorgt werden, wobei auch mehrere Brennstoffzellen als Brennstoffzellenstapel zusammengefasst werden können. Der hierfür benötigte Strom kann beispielsweise von Generatoren von Windkraftanlagen stammen. Die Üblicherweise eingesetzten Elektrolyseeinrichtungen in Form von Elektrolysezellen zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff sind solche, die in der Regel bei Atmosphärendruck oder im Rahmen einer Druckelektrolyse betrieben werden. Die Protonen-Austausch-Membran der vorgestellten reversiblen Brennstoffzelle trennt eine negative Seite von einer positiven Seite. Durch die stattfindende Elektrolyse in der reversiblen Brennstoffzelle unter Anlegen von Strom wird auf der positiven Seite respektive Anodenseite ein Wassermolekül in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt, wobei der Wasserstoff als Proton durch die Protonen-Austausch-Membran auf die negative Seite respektive Kathodenseite wandert, wohingegen der Sauerstoff auf der positiven Seite verbleibt.
-
Zum Stattfinden der dahingehenden Reaktion muss auf der positiven Seite Wasser als Prozessflüssigkeit vorliegen, wobei die diesbezügliche Wasserversorgung über einen eigenständigen Kreislauf hergestellt wird. Das eingesetzte Wasser als Prozessflüssigkeit ist tatsächlich reines Wasser und liegt demgemäß möglichst ohne jede Fremdstoffe vor. Die Wassermenge die im Rahmen der Kreislaufführung benötigt wird, hängt nicht nur von der Menge an Wasser ab, die für die Elektrolyse-Reaktion gebraucht wird (die Erzeugung von 1 kg Wasserstoff benötigt in der Regel 9 kg Wasser), sondern auch vom Kühlbedarf der Elektrolysezelle respektive des Elektrolysezellenstapels, da das Prozesswasser gleichzeitig als Kühlmedium für den Elektrolysebetrieb dient. Somit verfügt jede PEM-Elektrolyse regelmäßig über einen Wasserkreislauf auf der positiven Seite respektive der Sauerstoffseite.
-
Der erzeugte Sauerstoff als Prozessgas löst und vermischt sich unter Bildung eines Prozessfluides mit Wasser als Prozessflüssigkeit, die im zugehörigen Versorgungskreislauf geführt ist. Dabei werden mehr oder weniger große Gasblasen in Form des Sauerstoffs im Wasserkreislauf mitgerissen und dem diesbezüglichen Wasserkreislauf ist ein sogenannter Schwerkraftabscheider nachgeschaltet, der normalerweise aus einem horizontal liegenden Fluid-Vorratstank besteht, der großvolumig dimensioniert ist und in den das Prozessfluid Wasser mit dem gelösten Sauerstoff einströmt. Dem Prozessgas Sauerstoff wird hinreichend Zeit gegeben im Vorratstank aus dem Prozessfluid auszugasen, um dergestalt reines Wasser als Prozessflüssigkeit zurückzugewinnen. Dadurch, dass großvolumige, horizontal liegende Fluid-Vorratstanks eingesetzt werden, ist im Tank als Fluidniveau eine große Fluidoberfläche geschaffen, um dem Prozessgas die Möglichkeit zu geben effektiv ausgasen zu können. Obwohl der Wunsch besteht nach dem Ausgasen des Prozessfluides wieder reines Wasser als Prozessflüssigkeit zu erhalten, kann es apparatetechnisch bedingt und beispielsweise durch die Rohrleitungsführung verursacht, zu einem ungewollten Partikeleintrag in die Prozessflüssigkeit kommen und mithin zu deren Verschmutzung sowie zu einem Restgehalt an unvollständig ausgegastem Prozessgas, was einen erneuten Einsatz für die empfindliche Elektrolysezelle oder den Elektrolysezellenstapel als fragwürdig erscheinen lässt.
-
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein demgegenüber verbessertes Verfahren nebst Vorrichtung zu schaffen, die den Ausgasungsprozess eines Prozessgases erleichtern helfen, bei gleichzeitiger Reinhaltung der Prozessflüssigkeit für einen erneuten Einsatz im Elektrolysezellenbetrieb. Eine dahingehende Aufgabe löst ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie eine Filtervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 6.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch charakterisiert, dass in dem Fluid-Vorratstank mindestens eine Filtervorrichtung aufgenommen ist, mittels der das Prozessfluid von etwaiger Partikelverschmutzung abgereinigt und gleichzeitig das gelöste Prozessgas aus dem Prozessfluid unter Zurückbehalten der Prozessflüssigkeit abgeschieden wird. Dergestalt stellt das Verfahren unter Einsatz der Filtervorrichtung sicher, das auch fein dispergiertes Prozessgas im Prozessfluid auf die Gasseite des Fluid-Vorratstanks abgegeben werden kann, wobei sich Gasblasen mit kleinem Volumen aufgrund der Oberflächenspannung zu größeren Gasblasen zusammenschließen, was den Austrag aus dem Prozessfluid erleichtert. Zurück bleibt auf der Flüssigkeitsseite des Fluid-Vorratstanks die Prozessflüssigkeit, die durch die Filtervorrichtung von etwaiger Partikelverschmutzung abgereinigt für einen erneuten Entnahmevorgang im Elektrolysezellenbetrieb hochrein vorliegt. Dies hat so keine Entsprechung im Stand der Technik. Dergestalt ist ein Entgasen von Prozesswasser auf der Sauerstoffseite von PEM-Elektrolyseuren in einem Fluid-Vorratstank sichergestellt. Insbesondere ist es möglich kleinste Gasblasen aus dem Fluid mittels eines hierfür geeigneten Filtermediums der Filtervorrichtung zu entfernen. Dergestalt werden wirksam auch kleinste Gasblasen entfernt, die ansonsten sich in der Prozessflüssigkeit anreichern könnten. Sofern anspruchsgemäß also die Rede davon ist, dass mindestens ein Prozessgas in der Prozessflüssigkeit in enthaltener Form vorliegt, meint dies einen losen Verbund zwischen Gas und Flüssigkeit, in dem das Gas mit der Flüssigkeit ungebunden mitgeführt, beispielsweise mit der Fluidströmung mitgerissen wird; bedeutet aber auch, dass das Gas in der Flüssigkeit zumindest teilweise in gelöster Form vorliegt, beispielsweise in fein dispergierter Form.
-
Prozesstechnisch ist es nicht zwingend erforderlich, dass auf der negativen Seite im Rahmen der Wasserstofferzeugung ein zusätzlicher Flüssigkeitskreislauf eingesetzt wird. Die Wasserstoff-Atome (Protonen), welche die negative Seite im Rahmen des Elektrolysezellenbetriebs erreichen, nehmen zwar grundsätzlich auch immer ein paar Wassermoleküle mit; aber prinzipieil kann die negative Seite einer PEM-Elektrolyse „trocken“ gefahren werden, d.h. auf der Kathodenseite ist kein eigener Flüssigkeitskreislauf vorhanden.
-
Es lässt sich jedoch auch die negative Seite oder Kathodenseite im Rahmen eines Flüssigkeitskreislaufes fahren, der vom Flüssigkeitskreislauf auf der Sauerstoffseite unabhängig ist. Dies ermöglicht eine gleichmäßigere Kühlung und das Wasser kann den Wasserstoff gut aus der Elektrolysezelle austragen. Damit lässt sich das vorstehend genannte Verfahren nebst der Vorrichtung auch für das Entgasen von Prozesswasser auf der Wasserstoffseite von PEM-Elektrolyseuren einsetzen. Dabei wird wiederum der Wasserstoff, in Form von Gasblasen, in mehr oder minder gelöster Form als Prozessfluid vom Prozesswasser mitgerissen und in einen eigenständigen Fluid-Vorratstank gebracht, wo nunmehr der Wasserstoff mittels der Filtervorrichtung ausgasen kann.
-
Neben der aufgezeigten PEM-Elektrolyse besteht auch die Möglichkeit für den Erhalt von Wasserstoff und Sauerstoffgas eine alkalische Elektrolyse durchzuführen, bei der anstelle einer Protonen-Austausch-Membran als Trennungselement ein sogenanntes Diaphragma eingesetzt wird, das regelmäßig aus einer feinen Metallgitterstruktur besteht. Hier findet die eigentliche Elektrolysereaktion nunmehr auf der negativen Seite statt, an der der erzeugte Wasserstoff verbleibt und nur der erzeugte Sauerstoff wandert als sogenanntes Hydroxidmolekül durch das Diaphragma auf die positive Seite und rekombiniert dort mit Elektronen zu Sauerstoff. Damit dieser angesprochene Prozess funktioniert, müssen ausreichend Hydroxid-Ionen in der Prozessflüssigkeit vorhanden sein. Dies erreicht man, indem man hier kein reines Wasser, sondern eine Kalilauge, vorzugsweise eine 30%-Kalilauge einsetzt. Diese enthält sehr viele der benötigten Ionen und stellt so eine gute Leitfähigkeit und damit einen sehr effizienten Elektrolyseprozess sicher. Damit die Hydroxid-Ionen auf der positiven Seite zu Sauerstoff rekombinieren können, müssen sie in der Lage sein quasi in der Flüssigkeit bis zur positiven Elektrode oder Anode zu schwimmen. Bei der alkalischen Elektrolyse mit Diaphragma ist es daher grundsätzlich nicht möglich wie bei der PEM-Elektrolyse für Wasserstoff mit Elektroden ohne eigenen Flüssigkeitskreislauf zu arbeiten, sondern es gibt immer zwei Flüssigkeitskreisläufe; einen auf der Sauerstoff- und einen auf der Wasserstoffseite. Anstelle eines Diaphragmas kommt mit vergleichbarem Ergebnis auch eine sogenannte AnionenAustausch-Membran (AEM) zum Einsatz. Analog zur PEM-Elektrolyse kann bei alkalischen Systemen mit AEM statt Diaphragma auch mit einer „trockenen“ Wasserstoffseite ohne eigenen Fluidkreislauf ausgeführt werden.
-
Beide Flüssigkeitskreisläufe enthalten nach dem Elektrolysezellenstapel wieder Fluid-Vorratstanks, in denen die Flüssigkeit mittels der jeweils eingesetzten Filtervorrichtung sich auf der positiven Seite vom Sauerstoff und auf der negativen Seite vom Wasserstoff befreien kann. Die beiden Prozessgase werden wieder von den Flüssigkeiten aus den jeweiligen Zellen als Gasblasen verschiedener Größen abtransportiert und durch das Schaffen zweier voneinander getrennter Flüssigkeitskreisläufe mit jeweils einem Fluid-Vorratstank nebst darin angeordneter Filtervorrichtung ergibt sich ein beschleunigter Entgasungsvorgang und für den eigentlichen Elektrolysezellenbetrieb steht dann wieder hochreine, von Partikelverschmutzung und Gasblaseneintrag abgereinigte Prozessflüssigkeit im jeweiligen Flüssigkeitskreislauf zur Verfügung. Dergestalt ist also ein Entgasen von Elektrolytflüssigkeit (Kalilauge) sowohl auf der Sauerstoffseite als auch auf der Wasserstoffseite von alkalischen Elektrolyseuren bewerkstelligt.
-
Die zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einsatz kommende Filtervorrichtung weist ein, vorzugsweise austauschbares Filterelement auf, das von innen nach außen von dem Prozessfluid durchströmbar ist, wobei jeweils unter Beibehalten eines vorgebbaren Radialabstandes und unter Bildung eines Fluidströmungsraumes das Filterelement von einer Gehäusewand umgeben ist, die als Abströmrohr ausgebildet, mehrere Durchlassstellen aufweist, von denen ein Teil unterhalb des jeweiligen veränderbaren Fluidniveaus im Fluid-Vorratstank und der andere Teil oberhalb dieses Fluidniveaus angeordnet ist. Es besteht aber auch die Möglichkeit ohne zusätzliche Gehäusewand einen wirksamen Blasenaustrag über das jeweilige Filtermediums zu erreichen.
-
Für einen verbesserten Gasabscheidevorgang ist vorgesehen, dass die jeweiligen Durchlassstellen in der Gehäusewand der Filtervorrichtung fensterartig ausgebildet sind. An diesen insbesondere fensterartigen Durchlassstellen sammeln sich randseitig an der Gehäusewand die Gasblasen an und einzelne Gasblasen vergrößern sich von ihrem Gasvolumen her, so dass diese einen erhöhten Auftrieb erhalten und zeitnah aus dem Prozessfluid abgeschieden werden. Obwohl im Fluid-Vorratstank eine fluidniveaunahe Abgabe entlang der Oberfläche der Prozessflüssigkeit erfolgt, kommt es nicht zu einem Aufschäumen derselben, so dass eine ungestörte Entnahme der Prozessflüssigkeit für den weiteren Elektrolysezellenbetrieb ermöglicht ist. Bei einem entsprechenden Gradientaufbau für das Filtermedium kann ein verbesserter Blasenaustrag aus dem Fluid auch auf der hohlzylindrischen Innenseite des Filterelementes erfolgen.
-
Besonders bevorzugt lässt sich die erfindungsgemäße Filtervorrichtung mittels ihres Deckelteils im Innern des Fluid-Vorratstanks festlegen, wobei der Zulauf für das Prozessfluid in das Innere des Filterelementes von der gegenüberliegenden, bodenseitigen Gehäusewand des Fluid-Vorratstanks erfolgt. Auch lassen sich im Bedarfsfall mehrerer solcher Filtervorrichtungen in einem Fluid-Vorratstank unterbringen und über eine Freigabe durch das Deckelteil lässt sich ein verbrauchtes Filterelement gegen ein Neuelement tauschen.
-
Durch die erfindungsgemäß bedingte, geringere Verweilzeit in den Fluid-Vorratstanks lassen sich diese vom Volumen her verkleinern, was fachsprachlich mit Downsizing bezeichnet wird. Dergestalt lassen sich die Behälterkosten für den Tank reduzieren und zudem wird der über dem Fluidniveau liegende Gasraum in den Tanks verkleinert, so dass weniger Totvolumen entsteht, was die Dynamik der Gesamtanlage erhöht. Demgemäß wird auch weniger Prozessflüssigkeit, wie Wasser oder Kalilauge benötigt, was das sogenannte Kalt-Start-Verhalten im Elektrolysezellenbetrieb verbessert.
-
Zumindest ein kleinerer Gasraum auf der Wasserstoffabgabeseite ist aus Sicherheitsgründen heraus hilfreich, da bekanntermaßen Wasserstoff leicht entzündlich ist, insbesondere wenn in Verbindung mit dem Luftsauerstoff es zur sogenannten Knallgasbildung kommt. So diffundiert in der Realität immer auch etwas Wasserstoff durch die jeweilige Membran (PEM oder AEM) oder das Diaphragma auf die Sauerstoffseite, was in einem Teillastbereich des Elektrolysezellenbetriebs dazu führen kann, das auf der Sauerstoffseite ein solches zündfähiges Knallgasgemisch entsteht. Ein kleineres Gasvolumen im Fluid-Vorratstank auf der Sauerstoffseite ist auch insofern definitiv hilfreich.
-
Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Verfahrenslösung unter Einsatz einer Filtervorrichtung nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die
- 1 in schematisch stark vereinfachter Form den Elektrolysevorgang nebst Entgasen anhand einer prinzipiellen Ablaufdarstellung;
- 2 und 3 jeweils in perspektivischer Ansicht, einmal in Draufsicht und einmal im Längsschnitt, eine in der Ablaufdarstellung nach der 1 verwendete Filtervorrichtung.
-
In der 1 ist in der Art einer Blackbox-Darstellung eine Elektrolysezelle oder ein Elektrolysezellenstapel (Stack) als Ganzes mit 10 bezeichnet. Die Elektrolysezelle 10 ist über eine Stromleitung 12 an eine Stromquelle (nicht dargestellt) angeschlossen, wie beispielsweise an den Generator einer Windkraftanlage. Ferner weist die Elektrolysezelle 10 eine Zufuhrleitung 14 für eine Prozessflüssigkeit in Form von Wasser oder Kalilauge auf. Der Kühlkreislauf für die Elektrolysezelle 10 ist der einfacheren Darstellung wegen weggelassen.
-
Im Betrieb der Zelle 10 zerlegt diese durch den elektrischen Strom und unter Einsatz einer Protonen-Austausch-Membran (nicht dargestellt) die Prozessflüssigkeit Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff, wobei der Wasserstoff über eine Wasserstoffleitung 16 und der in der Prozessflüssigkeit gelöste, hilfsweise fein dispergierte Sauerstoff, der auch in der Strömung mitgerissen wird, wird als Prozessfluid über die Abgabeleitung 18 aus der Elektrolysezelle 10 herausgeführt. Die Abgabeleitung 18 ist fluidfördernd an einen Eingang 20 eines Fluid-Vorratstanks 22 angeschlossen, der eine als Ganzes mit 24 bezeichnete Filtervorrichtung aufnimmt. Der Fluid-Vorratstank 22 weist ferner einen unterhalb eines Fluidniveaus 26 gelegenen Ausgang 26 auf sowie kopfseitig einen weiteren Ausgang 30 für das Prozessgas Sauerstoff. Der Fluidausgang 28 für Prozessflüssigkeit ist unter Bildung einer Kreislaufführung (nicht dargestellt) an die Zufuhrleitung 14 angeschlossen, um dergestalt abgereinigte Prozessflüssigkeit für den Elektrolysezellenbetrieb zu erhalten. Mittels der Filtervorrichtung 24 wird das am Eingang 20 anstehende Prozessfluid (Wasser und Sauerstoff) von etwaiger Partikelverschmutzung abgereinigt und gleichzeitig wird das gelöste Prozessgas Sauerstoff aus dem Prozessfluid, unter Zurückbehalten der Prozessflüssigkeit Wasser, abgeschieden. Das derart abgereinigte Prozesswasser wird dann von der Flüssigkeitsseite 31 des Tanks 22 über den Ausgang 26 rückgeführt und das abgeschiedene Gas in Form von Sauerstoff verlässt den Fluid-Vorratstank 22 über dessen Gasseite 33 und über den kopfseitigen weiteren Ausgang 30. Wie insbesondere die 1 weiter zeigt, wird der Entgasungs- und Abreinigungsvorgang derart gesteuert, dass das Fluidniveau 28 im Fluid-Vorratstank 22 die Filtervorrichtung 24 nur teilweise überdeckt, so dass die Filtervorrichtung 24 über das Fluidniveau 28 mit vorgebbarer axialer Baulänge übersteht.
-
Wird entgegen der Darstellung nach der 1 die Wasserstoffelektrode nicht ohne eigenen Fluidkreislauf „trocken“ gefahren, sondern als sogenannte nasse Elektrode mit einem eigenen Flüssigkeitskreislauf betrieben, kann an die Wasserstoffleitung 16 eine entsprechende Nachbehandlungseinrichtung angeschlossen werden, bestehend aus den Komponenten Fluid-Vorratstank 22 und Filtervorrichtung 24.
-
Des Weiteren kann anstelle von Wasser als Prozessflüssigkeit Kalilauge verwendet werden, die dann über die Zufuhrleitung 14 der Elektrolysezelle 10 zugeführt wird. Auch dahingehend wird dann Sauerstoff über die Leitung 18 abgeschieden und Wasserstoff über die Leitung 16. Als Trennungselement in der Zelle 10 dient ein nicht näher dargestelltes Diaphragma, beispielsweise in Form eines feinen Metallgitters oder einer Anionen-Austausch-Membran. Im dahingehenden Fall werden nunmehr beide Flüssigkeitskreisläufe sowohl auf der Sauerstoff als auch auf der Wasserstoffseite mit einer Nachbehandlungseinrichtung gemäß der Darstellung nach der 1 versehen.
-
Für die Abreinigungs- und Entgasungsvorgänge kommt der in den 2 und 3 gezeigten Filtervorrichtung besondere Bedeutung zu. Die als sogenannte In-Tank-Lösung konzipierte Filtervorrichtung ist in den 2 und 3 zur Gänze dargestellt und weist ein als Ganzes mit 32 bezeichnetes Filtergehäuse auf, das kopfseitig ein Deckelteil 34 und ferner eine Gehäusewand 36 aufweist, die in der Art eines Abströmrohrs konzipiert ist. Die Gehäusewand 36 weist Fluiddurchgänge in Form von Fenstern 38 (2) auf, wobei anstelle der fensterartigen Durchlassstellen 38 auch eine in der 3 gezeigte Perforation 40 in der Gehäusewand 36 eingebracht sein kann. Die dahingehende Perforation 40 besteht aus einzelnen kreisrunden Durchgangslöchern 41 in der Gehäusewand 36, vorzugsweise in der Art von Durchgangsbohrungen. Anstelle der gezeigten Filtervorrichtung kann auch eine andersgeartete Filtervorrichtung zum Einsatz kommen, die die Gasabscheidung ausschließlich über das Filtermedium, auch auf dessen Innenseite durchführt und gänzlich ohne Gehäusewindung mit Durchtrittsfenstern auskommt.
-
Die 3 zeigt den Teil des Filtergehäuses 32, der vom Deckelteil 34 ausgehend sich in das Innere des Fluid-Vorratstanks 22 erstreckt und aus einer Baueinheit besteht, gebildet aus einem Filterelement 44 als integralem Bestandteil des Abströmrohrs 36. Das Filterelement 44 weist, wie üblich, ein hohlzylinderförmiges Elementmaterial 46 auf, das sich zusammen mit einem außenliegenden Stützrohr 48, das mit Fluiddurchlassstellen versehen ist zwischen einer oberen Endkappe 50 und einer unteren Endkappe 52 erstreckt. Die obere, dem Deckelteil 34 zugeordnete Endkappe 50 ist über einzelne Raststege 54 mit dem Deckelteil 34 verbindbar. Das Deckelteil 34 ist über eine nicht näher dargestellte Gewindestrecke mit der Oberseite 56 des Vorratstanks 22 in wiederlösbarer Weise verbindbar. Das Fluiddurchlässe aufweisende Stützrohr 48 ist aus einzelnen miteinander verrasteten Teilsegmenten 58 aus Längs- und Querstäben gebildet und die mit Durchlässen 38, 41 versehene Gehäusewand 36 umfasst das Filterelement 44 mit seinem Stützrohr 48 mit einem vorgebbaren Radialabstand, so dass dazwischenliegend ein Fluidströmungsraum 60 gebildet ist.
-
3 zeigt des Weiteren die Ausbildung der unteren Endkappe 52 über die für den Filtrier- und Entgasungsbetrieb, Prozessfluid in den inneren Filterhohlraum 62 gelangen kann, wofür die untere Endkappe 52 mit einer zentralen Mittenöffnung 64 versehen ist. Entgegen der prinzipiellen Darstellung nach der 1 erfolgt also der Fluidzutritt über einen Eingang, der nicht seitlich die Tankwand des Vorratstanks 22 durchgreift, sondern von unten her über eine nicht näher dargestellte bodenseitige Zugangsöffnung die stutzenartig in das Innere der Filtervorrichtung eingreift und von einer Umfassung 66 mit oberem Endanschlag umfasst ist.
-
Das jeweilige Prozessfluid strömt mithin über die untere Mittenöffnung 64 in den Filterhohlraum 62 ein und durchströmt anschließend von innen nach außen das Elementmaterial 46 des Filterelementes 44. Dabei wird das Prozessfluid von Verschmutzung, insbesondere in Form von Partikelverunreinigungen und kleinen im Fluid fein dispergierten oder mitgerissenen Gasblasen abgereinigt und gelangt über den Fluid-Strömungsraum 60 nach Durchströmen der fensterartigen Durchlassöffnungen 38 (2) oder der lochartigen Perforation 40 (3) der zugehörigen Gehäusewand 36 ins Innere des Tanks 22, so dass insoweit abgereinigtes Prozessfluid auf die Filtratseite der Filtervorrichtung gelangt und mithin auf die Flüssigkeitsseite 31 des Fluid-Vorratstanks 22 mit sich veränderndem Fluidniveau 28.
-
An der jeweiligen Durchlassöffnung 38, 40 in der Gehäusewand 36 sammeln sich dabei Gasblasen an, die zu größeren Blasengebinden zusammengefasst dann an der Außenseite der Gehäusewand 36 aufsteigen und auf die Gasseite 33 des Vorratstanks 22 gelangen, mit der Möglichkeit des Abführens aus dem Tank 22 mittels des gasseitigen weiteren Ausgangs 30.
-
Für einen Tausch des Filterelementes 44 gegen ein Neuelement ist insoweit dann das Deckelteil 34 vom Tank 22 auf dessen Oberseite 56 abzuschrauben und die in der 3 gezeigte Einheit kann zusammen mit dem Deckelteil 34 aus dem Tank 22 entnommen werden. Nach Trennen des Deckelteils 34 über die Raststege 54 von den sonstigen Teilen der Filtervorrichtung lässt sich das Filterelement 44 über die obere Abgabeöffnung aus dem Filtergehäuse 32 entfernen und gegen ein Neuelement tauschen. In entsprechend umgekehrter Abfolge wird dann die Filtervorrichtung in den Tank 22 wiederum eingesetzt. Während die Partikelfiltration im Wesentlichen in einer Durchströmungsrichtung horizontal (1) erfolgt, geschieht das Entgasen in vertikaler Richtung entlang der Innen- und Außenseite der Gehäusewand 36, wobei noch etwaig mitgeführtes Fluid, schwerkraftbedingt herunterrinnen kann und zur Erhöhung des Fluidniveaus 28 im Tank 22 dann mit beiträgt. Dergestalt ist mittels der Filtervorrichtung 24 die Entgasung von Wasserstoff bzw. Sauerstoff aus Prozessfluiden im Rahmen des Elektrolysezellenbetriebs deutlich erleichtert, wobei die dahingehende Vorrichtung auch für die alkalische Elektrolyse ohne Weiteres eingesetzt werden kann. Ein Einsatz des hier beschriebenen Verfahrens und der Filtereinrichtung bei anderen Elektrolyseverfahren z.B. für die Chlorerzeugung ist ohne Weiteres möglich.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
