DE102021115164B3

DE102021115164B3 - Matrixzelle für ein Elektrolyseursystem sowie Elektrolyseursystem

Info

Publication number: DE102021115164B3
Application number: DE102021115164.3A
Authority: DE
Inventors: Winfried Lohmiller; Walter Jehle; Thomas Eck; Fabian Fremdling
Original assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 2021-06-11
Filing date: 2021-06-11
Publication date: 2022-11-10
Anticipated expiration: 2041-06-12
Also published as: EP4116463A2; US20220396891A1; EP4116463A3

Abstract

Um die Regenerationsfähigkeit des Elektrolyseursystems (10) zu verbessern, wird vorgeschlagen Matrixzellen (14) zu verwenden. Der Elektrolyt (60) wird in der Matrixzelle (14) elektrolysiert. Gas (überwiegend Produktgas) das unerwünscht in den Elektrolytraum (16) gelangt ist, wird durch eine Entgasungseinrichtung (50) aus dem Elektrolytraum (16) in den dafür vorgesehenen Gasraum (18) abtransportiert. Zusätzliche Maßnahmen wie Ultraschallwandler (72) und Feldelektroden (76) können eine Elektrolytströmung und einen besseren Gasabtransport verwirklichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Matrixzelle für ein Elektrolyseursystem. Ferner betrifft die Erfindung ein Elektrolyseursystem.
Bei alkalischen und PEM-Elektrolyseuren wird die Produktgasabscheidung üblicherweise in einer externen Gasabscheidung durchgeführt. Einen dedizierten Bereich für Versorgungswasser gibt es dann nicht, wodurch Wasserraum bzw. Elektrolytraum gleich Gasraum ist. Für eine gute Abscheidung der großen Produktgasmenge ist Zirkulation sinnvoll, die gleichzeitig zur Kühlung genutzt wird. Die relativ hohen Volumenströme im Vergleich zur Zuführung von Versorgungswasser sorgen zusätzlich für eine gute Durchmischung des Elektrolyten.
DE 103 06 342 A1 offenbart eine Elektrolysevorrichtung, die mindestens eine Elektrolysezelle mit einem Stromanschluss, mindestens eine Elektrolytzufuhr und zwei Gasableitungen sowie ein Gehäuse mit einer Stromdurchführung und zwei Gasauslässen aufweist. Die Elektrolysezelle ist in dem Gehäuse angeordnet. Eine der Gasableitungen ist mit einem der Gasauslässe verbunden, die andere Gasableitung befindet sich im Gehäuseinneren und die mindestens eine Elektrolytzufuhr beginnt im Gehäuseinneren, so dass das Gehäuse sowohl als Elektrolytspeicher als auch als Gasspeicher dient.
Es ist die Aufgabe der Erfindung Elektrolyseursysteme, insbesondere hinsichtlich ihrer Regenerationsfähigkeit, zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung schafft eine Matrixzelle, die für ein Elektrolyseursystem zum Elektrolysieren eines wässrigen Elektrolyten angepasst ist, wobei die Matrixzelle einen Elektrolytraum zur Aufnahme des Elektrolyten; eine Kathodenelektrode und eine Anodenelektrode; einen kathodischen Gasraum, der benachbart zu dem Elektrolytraum angeordnet und durch ein gasdichtes erstes Diaphragma davon getrennt ist, wobei der kathodische Gasraum und die Kathodenelektrode derart konfiguriert sind, dass aufgrund von Bestromung der Kathodenelektrode ein kathodisches Produktgas an einer Grenzfläche der Kathodenelektrode mit dem ersten Diaphragma derart erzeugbar ist, dass es in den kathodischen Gasraum strömbar ist; einen anodischen Gasraum, der benachbart zu dem Elektrolytraum angeordnet und durch ein gasdichtes zweites Diaphragma davon getrennt ist, wobei der anodische Gasraum und die Anodenelektrode derart konfiguriert sind, dass aufgrund von Bestromung der Anodenelektrode anodisches Produktgas an einer Grenzfläche der Anodenelektrode mit dem zweiten Diaphragma derart erzeugbar ist, dass es in den kathodischen Gasraum strömbar ist; und eine, vorzugsweise elektrolytdichte, Entgasungseinrichtung umfasst, die ausgebildet ist, in dem Elektrolytraum befindliches Produktgas in wenigstens einen der Gasräume selektiv austreten zu lassen.
Es ist bevorzugt, dass die Entgasungseinrichtung und vorzugsweise deren Zusatzkomponenten für einen kontinuierlichen und/oder diskontinuierlichen Betrieb der Matrixzelle, insbesondere Entgasungsbetrieb zum Entgasen des Elektrolytraums, konfiguriert ist/sind. Es ist bevorzugt, dass wenigstens ein Diaphragma als Entgasungsmembran ausgebildet ist.
Es ist bevorzugt, dass die Entgasungseinrichtung ausgebildet ist, in dem Elektrolytraum befindliches kathodisches Produktgas in den kathodischen Gasraum selektiv austreten zu lassen.
Es ist bevorzugt, dass die Entgasungseinrichtung in einer in wenigstens einem Diaphragma ausgebildeten Entgasungsöffnung angeordnet ist, um einen selektiven Durchlass für das Produktgas von dem Elektrolytraum in wenigstens einen der Gasräume zu schaffen.
Es ist bevorzugt, dass die Entgasungseinrichtung in einer in dem ersten Diaphragma ausgebildeten Entgasungsöffnung angeordnet ist, um einen selektiven Durchlass für das kathodische Produktgas von dem Elektrolytraum in den kathodischen Gasraum zu schaffen.
Es ist bevorzugt, dass die Entgasungseinrichtung ausgebildet ist, in dem Elektrolytraum befindliches kathodisches Produktgas in den kathodischen Gasraum austreten zu lassen.
Es ist bevorzugt, dass die Entgasungseinrichtung eine selektive Entgasungsmembran aufweist, die ausgebildet ist, überwiegend das kathodische oder das anodische Produktgas selektiv durchzulassen.
Es ist bevorzugt, dass die Entgasungseinrichtung wenigstens eine Entgasungsmembranschichtstruktur umfasst, die eine hydrophile oder hydrophobe Entgasungsmembran aufweist.
Es ist bevorzugt, dass die Entgasungseinrichtung eine Entgasungsmembranschichtstruktur umfasst, die eine hydrophobe Entgasungsmembran und eine hydrophile Entgasungsmembran umfasst, wobei die hydrophobe Entgasungsmembran zwischen der hydrophilen Entgasungsmembran und dem Elektrolytraum derart angeordnet ist, dass die hydrophobe Entgasungsmembran im Betriebszustand mit dem Elektrolyten in Kontakt kommt.
Es ist bevorzugt, dass die hydrophile Entgasungsmembran derart in Kontakt mit dem Diaphragma angeordnet ist, dass die hydrophile Entgasungsmembran ausschließlich über das Diaphragma mit dem Elektrolyten benetzbar ist.
Es ist bevorzugt, dass die Entgasungseinrichtung ausgebildet ist, in einen Zustand gebracht oder geschaltet zu werden, in welchem Gasblasen in einer hydrophilen Entgasungsmembran erzeugbar sind.
Es ist bevorzugt, dass die hydrophile Entgasungsmembran mit einem elektrischen Potential derart beaufschlagbar ist, dass die Gasblasen in der hydrophilen Entgasungsmembran erzeugbar sind.
Es ist bevorzugt, dass die hydrophile Entgasungsmembran über einen Schalter mit der Kathodenelektrode und/oder der Anodenelektrode elektrisch leitend verbindbar ist.
Es ist bevorzugt, dass wenigstens eine Entgasungsmembran eine poröse Membran ist, die ausgebildet ist, Produktgas mittels Poren zu transportieren.
Es ist bevorzugt, dass wenigstens eine Entgasungsmembran eine Lösungs-Diffusions-Membran ist, die ausgebildet ist, in der Membran gelöstes Produktgas mittels Diffusion zu transportieren.
Es ist bevorzugt, dass wenigstens eine Entgasungsmembran eine funktionelle Membran ist, die porenlos, wasser- und/oder ionenleitend ausgebildet ist.
Es ist bevorzugt, dass wenigstens eine Entgasungsmembran, vorzugsweise die hydrophile Entgasungsmembran, einen niedrigeren Blaspunktdruck, bei dessen Überschreiten Gas durch die Entgasungsmembran strömbar ist, aufweist als das Diaphragma.
Es ist bevorzugt, dass die Entgasungseinrichtung ein selbständig oder aktiv zu steuerndes und/oder regelndes Ventil enthält.
Vorzugsweise umfasst die Matrixzelle ferner eine Ultraschallerzeugungseinrichtung, die ausgebildet ist, Ultraschallwellen in der Matrixzelle, bevorzugt dem Elektrolytraum, zu erzeugen.
Es ist bevorzugt, dass die Ultraschallerzeugungseinrichtung wenigstens einen Piezoschallerzeuger aufweist, der in die Matrixzelle integriert ist.
Es ist bevorzugt, dass die Ultraschalleinrichtung derart elektrisch geschaltet ist, dass diese durch eine der Betriebsspannung überlagerte Wechselspannung erregbar ist.
Vorzugsweise umfasst die Matrixzelle ferner eine Felderzeugungseinrichtung, die ausgebildet ist, ein elektrisches und/oder ein magnetisches Feld zu erzeugen, das derart konfiguriert ist, dass eine Strömung des Elektrolyts in dem Elektrolytraum in Fluidströmungsrichtung erzeugbar ist.
Die Erfindung schafft ein Elektrolyseursystem, das zum Elektrolysieren eines wässrigen Elektrolyten ausgebildet ist, wobei das Elektrolyseursystem eine Elektrolyseureinrichtung mit wenigstens einer zuvor beschriebenen Matrixzelle umfasst.
Vorzugsweise umfasst die Matrixzelle wenigstens eines der folgenden Merkmale umfasst:

a) wenigstens eine Abscheideeinrichtung, die mit dem Elektrolytraum und wenigstens einem der Gasräume sowie einem Produktgasausgang fluidverbunden ist und die ausgebildet ist, Gas von einer Flüssigkeitsseite zu einer Gasseite durchzulassen; und/oder
b) wenigstens eine Pumpeinrichtung, die ausgebildet ist, den Elektrolyten in einem durch die Matrixzelle verlaufenden Kreislauf zu fördern.

Das Elektrolyseursystem umfasst vorzugsweise ferner wenigstens eine Druckregeleinrichtung, die in Fluidflussrichtung zwischen einem der Gasräume und der Abscheideeinrichtung geschaltet ist, wobei die Druckregeleinrichtung ausgebildet ist, den Fluidfluss von dem Gasraum zum der Abscheideeinrichtung derart zu begrenzen, dass auf der Gasseite ein geringerer Gasdruck herrscht.
Es ist bevorzugt, dass die Abscheideeinrichtung einen kathodischen Gasabscheider umfasst, der auf seiner Gasseite mit dem kathodischen Gasraum sowie einem kathodischen Produktgasausgang und auf seiner Flüssigkeitsseite mit dem Elektrolytraum fluidverbunden ist.
Es ist bevorzugt, dass der kathodische Gasabscheider eine Abscheidemembran aufweist, die ausgebildet ist, kathodisches Produktgas von der Flüssigkeitsseite zu der Gasseite durchzulassen.
Es ist bevorzugt, dass die Abscheideeinrichtung einen anodischen Gasabscheider umfasst, der auf seiner Gasseite mit dem anodischen Gasraum sowie einem anodischen Produktgasausgang und auf seiner Flüssigkeitsseite mit der Flüssigkeitsseite des kathodischen Gasabscheiders fluidverbunden ist.
Es ist bevorzugt, dass die Pumpeinrichtung mit der Abscheideeinrichtung und dem Elektrolytraum fluidverbunden ist, um den Elektrolyt durch die Matrixzelle in dem Kreislauf zu fördern.
Es ist bevorzugt, dass die Pumpeinrichtung mit der Flüssigkeitsseite des kathodischen Gasabscheiders und/oder mit der Flüssigkeitsseite des anodischen Gasabscheiders fluidverbunden ist.
Es ist bevorzugt, dass die Pumpeinrichtung ausgebildet ist, den Elektrolyten mittels Erzeugung einer Gasblase zu fördern.
Es ist bevorzugt, dass die Pumpeinrichtung einen Kapillarbereich umfasst, der in Fluidströmungsrichtung sich erweiternd ausgebildet ist, um eine Gasblase in Fluidströmungsrichtung zu drängen, wobei an den Kapillarbereich angrenzend eine Pumpelektrode angeordnet ist, die derart mit elektrischem Potential beaufschlagbar ist, dass in dem Kapillarbereich eine Gasblase aus dem Elektrolyten erzeugbar ist.
Es ist bevorzugt, dass der Kapillarbereich in Fluidströmungsrichtung zwischen der Elektrolyseureinrichtung und der Abscheideeinrichtung angeordnet und mit diesen fluidverbunden ist.
Es ist bevorzugt, dass das Elektrolyseursystem im betriebsbereiten Zustand den wässrigen Elektrolyten enthält
Es ist bevorzugt, dass der Elektrolyt ein Entlüftungsadditiv enthält, das ausgebildet ist, das Verschmelzen kleiner Gasblasen zu einer größeren Gasblase zu fördern.
Es ist bevorzugt, dass der Elektrolyt ein Viskositätsänderungsadditiv enthält, das ausgebildet ist, die Viskosität des Elektrolyten im Vergleich zu der Viskosität des Elektrolyten ohne entsprechendes Additiv zu ändern.
Es ist bevorzugt, dass der Elektrolyt ein Entschäumungsadditiv enthält, das ausgebildet ist, die Wahrscheinlichkeit für die Entstehung von Flüssigkeitsgrenzflächen zu verringern, um den Gastransport zu erleichtern.
Es ist bevorzugt, dass der Elektrolyt ein Magnetrheologieadditiv enthält, das ausgebildet ist, die Wechselwirkung zwischen dem Elektrolyt und einem Magnetfeld zu steigern.
Es ist bevorzugt, dass der Elektrolyt ein Elektrorheologieadditiv enthält, das ausgebildet ist, die Wechselwirkung zwischen dem Elektrolyt und einem elektrischen Feld zu steigern.
Es ist bevorzugt, dass der Elektrolyt ein Ferrofluid enthält.
Es ist bevorzugt, dass der Elektrolyt ein Metall enthält, das ausgebildet ist, zusammen mit Wasserstoff ein Metallhydrid für die zeitweise Speicherung des Wasserstoffs zu bilden.
Es ist bevorzugt, dass der Elektrolyt ein flüssiges organisches Wasserstoffträgersystem (engl. liquid organic hydrogen carriers, LOHC) für die zeitweise Speicherung des Wasserstoffs enthält.
Der Elektrolyseur basiert auf Matrixzellen, also einem im Wesentlichen fixierten Elektrolyten. Hierbei sind Wasser- und Gasraum voneinander getrennt, wodurch weder eine Gasabscheidung noch eine Zirkulation erforderlich ist. Dabei soll das Risiko für eine Inhomogenisierung der Elektrolytkonzentration oder für Gasansammlungen bzw. festsitzende Gasblasen in Kanälen und Strukturen verringert werden. Diese können beispielsweise durch Gasdiffusion mit entsprechenden Temperaturgradienten (Löslichkeitsgrenze) oder Fremdelektrolyse bestimmt sein, wobei als Fremdelektrolyse eine Elektrolyse bezeichnet wird, die in einem nicht dafür vorgesehenen Bereich stattfindet. Ursache sind meist unvermeidbare Potentialdifferenzen an Teilen mit Elektrolytkontakt.
Eine Idee ist es eine Gasabscheidung durchzuführen. Da das Konzept durch einen trockenen Gasraum bestimmt ist, bedarf es einer Rückhaltung des Versorgungswassers bzw. Elektrolyten bei gleichzeitig (nahezu) vollständiger Füllung des Wasserraums bzw. Elektrolytraums. Die Entgasung erfolgt bei einem Überdruck der Gasansammlung gegenüber einem Produktgas (beispielsweise H₂). Gleichzeitig bedeutet das jedoch, dass durch den hydrostatischen Druck, je nach Diaphragmentyp, im unteren Bereich Wasser in den Gasraum gefördert werden kann. Es lassen sich hieraus verschiedene Konzepte ableiten, wobei diese auch untereinander kombinierbar sind und keinesfalls die Rückführung zu einem bestimmten Produktgas bestimmt ist.
Beispielsweise ist mit einer hydrophoben Membran eine kontinuierliche Entgasung möglich, während die wasserabweisende Eigenschaft besser vor einer Überfüllung des Gasraums schützt. Je nach Einbaulage kann ein Wasserüberdruck erforderlich sein, um Produktgase nicht in den Wasserraum zu saugen. Allerdings ist zu bedenken, dass der Überdruck nicht zwangsläufig zu einer Füllung des Gasraums führt, da dem höhere Stromstärken und der Strömungswiderstand des Diaphragmas entgegenwirken können. Dennoch ist es eine erfindungsgemäße Entgasungsmöglichkeit.
Eine hydrophile Membran kann Gasfluss nach Benetzung mit einer Flüssigkeit unterbinden. Dies ermöglicht einen starken Unterdruck des Elektrolytraums gegenüber dem Gasraum. Eine Füllung des Wasserraums mit Produktgasen ist daher nahezu ausgeschlossen, während auch eine Überfüllung mit Elektrolyt trotz guter Elektrolytverteilung vermeidbar bleibt. Zum Entgasen kann ein gezieltes Öffnen der Membran erforderlich sein. Das kann Operationen durch Überschreiten des Blasendrucks geschehen oder durch anderweitige Entfernung des Wassers aus der Membranstruktur, welches unter anderem elektrochemisch sein könnte.
Bei der Membran kann es sich um eine Silbermembran handeln. Diese befindet sich im elektrischen Feld zwischen den Elektroden mit den Potentialen (φ_1/2.
Aufgrund von Influenz wird das Potential der Membran φ₃ durch die Entfernungen a und b von der Elektrode (beispielsweise Anode) bestimmt. $\frac{φ_{2} - φ_{1}}{φ_{3} - φ_{1}} = \frac{a}{b} = \frac{U_{Z e l l e}}{U_{M e m b r a n}}$
$U_{M e m b r a n} = \frac{b}{a} \cdot U_{Z e l l e}$
Wenn die Spannung zwischen Membran und einer Elektrode die Zersetzungsspannung überschreitet, findet im Inneren der Membran Elektrolyse statt. Die entstehenden Gasblasen können den Elektrolyt herausdrücken und somit die Membran öffnen. Die Auslegung kann entsprechend gewählt werden, um dies als Sicherheitsfunktion bei großen Zellspannungen zu nutzen. Alternativ kann eine ausreichende Potentialdifferenz erzwungen werden, beispielsweise, aber nicht nur, mit einem Kurzschluss mit der Gegenelektrode (beispielsweise Kathode).
Die Gaszusammensetzung der Ansammlungen sind nur durch den Elektrolyten bestimmt. In der Regel handelt es sich daher um Wasserstoff und Sauerstoff. Gerade bei der Forderung einer hohen Gasreinheit, aber auch aus Sicherheitsgründen, kann eine gezielte Gasrückführung sinnvoll sein. Es kann sich hierbei sowohl um poröse als auch Lösungs-Diffusions-Membranen oder auch funktionelle Membranen handeln. Die funktionelle Membran weist zwar keine Poren auf, ist jedoch dennoch wasser- und ionenleitend ausgebildet. Entscheidend ist beispielsweise die Selektivität von Wasserstoff gegenüber Sauerstoff.
Durch Kombination verschiedener Membrantypen lassen sich die Eigenschaften noch weiter beeinflussen. Gewünscht ist ein Gasabtransport von Wasser- zur Gasseite, während umgekehrt dieser unterbunden werden soll. Durch einen mehrschichtigen Aufbau aus hydrophiler und hydrophober Membran lässt sich diese Eigenschaft erreichen. Eine hydrophile Seite wird gasseitig über Kapillareffekte mit Wasser/Elektrolyt versorgt und bildet so einen gasundurchlässigen Film auf der hydrophoben Membran aus, während in Gegenrichtung das Gas durch einen geringen Blasendruck der hydrophilen Seite passieren kann.
Der Lösungs-Diffusions-Mechanismus beruht auf den Partialdrücken und nicht der Gesamtdrücke. Aus diesem Grund beeinflusst dieser Membrantyp nicht die Regelung des Wasserhaushalts. Zu berücksichtigen ist aber, dass die nötige Partialdruckdifferenz zum Transport natürlich nur zu einem anderen Gas hin besteht, also beispielsweise Wasserstoff in Sauerstoff. Um eine Gasverunreinigung trotzdem gering zu halten, ist ein Rekombinationskatalysator sinnvoll.
Die Gasförderung oder die Entgasung kann durch weitere Maßnahmen gefördert werden.
Die Entgasung kann nicht nur intern, sondern auch extern durchgeführt werden. Dadurch kann ein neues Druckniveau auf der Gasseite geschaffen werden, was in der Zelle Einschränkungen in den benötigten Druckeinstellungen aufhebt. Der Gasdruck wird beispielsweise mit einem Dosierventil vor der Membran gesenkt, wodurch das Druckgefälle die Entgasung erleichtert. Rechts ist eine Abscheidung zu beiden Prozessgasseiten vorgesehen. Hier wird durch eine wasserstoffselektive Membran der Sauerstoff aufkonzentriert, welcher in einer seriell geschalteten hydrophoben Membran abgeschieden wird. Dies bedarf zwar nicht generell einer Zwangsdurchströmung, jedoch kann diese für den Gasblasentransport begünstigend wirken. Zudem können alle zuvor genannten Membranen und deren Kombinationen eingesetzt werden.
Besonders bei einer externen Entgasung hinderlich ist das Festsitzen von Blasen in dünnen Kanälen. Eine Lösung ist das Umpumpen zur Prozessgasabscheidung. Da es sich hier lediglich um eine Gasproduktion im Promillebereich im Vergleich zum Prozessgas handelt, können die Leckströme, die die Gasansammlungen maßgeblich verursachen, zum Pumpen genutzt werden. Dabei wird der Einfluss des Kapillareffekts auf die Bewegung von einer Blase in einer sich erweiternden Kapillare verwendet. Die Gasblase kann auch gezielt innerhalb des Kanals mit einer elektrochemisch aktiven Oberfläche erzeugt werden. Durch ihr Potential gegenüber den Zellen ist die Geschwindigkeit zudem einstellbar.
Matrixzellen besitzen innerhalb der Wasserversorgungsschicht vorwiegend eine Struktur, die zur Fixierung des Elektrolyts dient. Blasen in diesem Bereich sind hinderlich, da diese durch Pumpen meist nicht ausgetrieben werden können. Hilfreich ist hierbei die Verwendung von speziellen Entlüftungsadditiven, die das Verschmelzen mehrerer kleinerer Luftblasen zu einer großen und damit den Aufstieg an die Oberfläche begünstigen. Neben Entlüftern ist auch der Einsatz von viskositätssenkenden Additiven oder Entschäumern denkbar.
Ähnlich wie Entlüfter kann Ultraschall wirken. Gasblasen können verschmelzen und sodann leichter abtransportiert werden, wobei der Ultraschall zusätzlich auch auf andere Gase in Lösung wirken und zur Konzentrationshomogenisierung im Elektrolyt beitragen kann. Schwierig ist die Durchdringung eines ganzen Stacks mit Ultraschall, da sehr hohe Leistungen benötigt werden. Entsprechende Ultraschallsender, vorwiegend Piezokeramiken, können direkt in die Wasserversorgungsschicht jeder Zelle integriert werden, wodurch die benötigte Leistung für die Durchdringung des gesamten Stacks verringert werden kann. Die elektrische Verbindung kann, aber muss nicht, über das Potential der Elektroden erfolgen. Zur Aktivierung des Ultraschalls kann eine Überlagerung des Versorgungsstroms mit der Resonanzfrequenz des Wandlers dienen.
Bei einer Elektrolysezelle bewegen sich die Ionen des Elektrolyts aufgrund eines elektrischen Feldes. Hierbei werden meist gleichzeitig hohe Ströme benötigt, die zusätzlich ein magnetisches Feld ausbilden. Mit der Magnetoelektrochemie ist erklärbar, dass aufgrund des Magnetfeldes eine Konvektion von Ionen parallel zur Elektrodenoberfläche entstehen kann. Beide Effekte (elektrisch und magnetisch) können gezielt genutzt werden, um eine Strömung innerhalb des Wasserraums einer Matrixzelle hervorzurufen. Neben dem Gasblasentransport dient dies vor allem der Unterstützung der Diffusion zur Homogenisierung des Elektrolyts. Beispielsweise könnten in die Wasserversorgungsschicht alternierende Felder mit Hilfe von elektrischen Leitern eingebracht werden oder der Effekt durch Zusatz von Additiven wesentlich beeinflusst werden. Zu unterscheiden sind hier magnetorheologische, elektrorheologische Flüssigkeiten und Ferrofluide.
Wie bereits angemerkt, ist die Generierung von ungewollten Gasblasen im Vergleich zur Produktgasmenge typischerweise sehr gering. Vor allem bei Druckelektrolyse und bei zyklischer Betriebsweise kann eine vorübergehende Speicherung mit Regeneration in Frage kommen. Es können beispielsweise Metallhydride oder LOHC mit in den Raum des Elektrolyten eingebracht werden.
Ausführungsbeispiele werden im Folgenden anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:

1 ein Ausführungsbeispiel eines Elektrolyseursystems;
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Elektrolyseursystems;
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Elektrolyseursystems;
4 eine schematische Darstellung einer Gasblasenförderung;
5 ein Ausführungsbeispiel einer Matrixzelle für ein Elektrolyseursystem; und
6 eine Detaildarstellung einer Entgasungseinrichtung der Matrixzelle.

Es wird nachfolgend auf die 1 Bezug genommen, die ein Beispiel eines Elektrolyseursystems 10 zeigt. Das Elektrolyseursystem 10 umfasst eine Elektrolyseureinrichtung 12. Die Elektrolyseureinrichtung 12 umfasst eine Mehrzahl von Matrixzellen 14. Jede Matrixzelle 14 weist einen Elektrolytraum 16, einen kathodischen Gasraum 18 sowie einen anodischen Gasraum 20 auf. Der Elektrolytraum 16 ist durch jeweils ein Diaphragma 22 von den Gasräumen 18, 20 getrennt. Das Diaphragma 22 ist ausgebildet, in dem Elektrolytraum 16 entstandenes oder befindliches Gas in die Gasräume 18, 20 durchzulassen. Gleichzeitig trennt das Diaphragma 22 die Gase voneinander, auch im Elektrolytraum 16 entstandenes oder befindliches Gas zu den Gasräumen 18, 20.
Das Elektrolyseursystem 10 umfasst einen kathodischen Produktgasausgang 24 und einen anodischen Produktgasausgang 26. An den Produktgasausgängen 24, 26 kann das jeweilige Gas entnommen und bspw. einem hier nicht näher dargestellten Gaszylinder gespeichert werden. Das Elektrolyseursystem 10 umfasst eine Pumpeinrichtung 28. Die Pumpeinrichtung 28 ist ausgebildet, den Elektrolyten in einem Elektrolytkreislauf 30 zu fördern, der den Elektrolytraum 16 enthält.
Das Elektrolyseursystem 10 umfasst eine Druckregeleinrichtung 32. Die Druckregeleinrichtung 32 ist ausgebildet, den Gasstrom, der aus den Gasräumen 18, 20 entweicht einzustellen. Die Druckregeleinrichtung 32 umfasst ein Dosierventil 34, das zwischen dem kathodischen Gasraum 18 und dem kathodischen Produktgasausgang 24 angeordnet und mit diesen jeweils fluidverbunden ist.
Das Elektrolyseursystem 10 umfasst eine Abscheideeinrichtung 36. Die Abscheideeinrichtung 36 umfasst einen kathodischen Gasabscheider 37 mit einer Abscheidemembran 38. Die Abscheidemembran 38 trennt die Flüssigkeitsseite 40 von der Gasseite 42. Die Abscheidemembran 38 ist so ausgebildet, dass auf der Flüssigkeitsseite 40 befindliches Gas durch die Abscheidemembran 38 hindurch zu der Gasseite 42 transportiert wird.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des Elektrolyseursystems 10 näher erläutert.
Die Elektrolyseureinrichtung 12 elektrolysiert in der Matrixzelle 14 das Wasser in dem wässrigen Elektrolyten in kathodisches Produktgas (hier: Wasserstoff) und anodisches Produktgas (hier: Sauerstoff). Das kathodische Produktgas strömt von dem kathodischen Gasraum 18 durch das Dosierventil 34 zu dem kathodischen Produktgasausgang 24. Jedoch ist der Gasdruck des kathodischen Produktgases aufgrund des Dosierventils 34 stromab verringert.
In dem Elektrolyten, der mithilfe der Pumpeinrichtung 28 in dem Elektrolytkreislauf 30 gefördert wird, kann sich noch unerwünschtes kathodisches Produktgas befinden. Dieses strömt entlang des Elektrolytkreislaufs 30 in den kathodischen Gasabscheider 37 der Abscheideeinrichtung 36. Aufgrund des geringeren Gasdrucks des kathodischen Produktgases auf der Gasseite 42, wird etwaiges restliches kathodisches Produktgas durch die Abscheidemembran 38 zu der Gasseite 42 transportiert und gelangt somit ebenfalls zu dem kathodischen Produktgasausgang 24.
Das anodische Produktgas wird direkt von dem anodischen Gasraum 20 zu dem anodischen Produktgasausgang 26 geleitet.
Mit Bezug auf 2 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel des Elektrolyseursystems 10 näher erläutert. Das Elektrolyseursystem 10 wird nur insoweit erläutert, als es sich von dem bisher beschriebenen Ausführungsbeispiel unterscheidet.
Wie in 2 dargestellt, umfasst die Druckregeleinrichtung 32 ein weiteres Dosierventil 35. Das weitere Dosierventil 35 ist zwischen dem anodischen Gasraum 20 und dem anodischen Produktgasausgang 26 angeordnet und mit diesen fluidverbunden. Das weitere Dosierventil 35 funktioniert im Wesentlichen wie das Dosierventil 34.
Wie ferner in 2 dargestellt, umfasst die Abscheideeinrichtung 36 zusätzlich einen anodischen Gasabscheider 39. Der anodische Gasabscheider 39 ist ähnlich zu dem kathodischen Gasabscheider 37 ausgebildet, mit der Maßgabe, dass die Abscheidemembran 38 des anodischen Gasabscheiders 39 dazu ausgebildet ist, das anodische Produktgas auf seine Gasseite 42 zu transportieren.
Nachfolgend wird kurz die Funktionsweise dieses Elektrolyseursystems 10 näher erläutert. Wie zuvor findet in der Matrixzelle 14 die Elektrolyse des Elektrolyts statt. In dem kathodischen Gasabscheider 37 wird unerwünschtes kathodisches Produktgas aus dem Elektrolyten auf die Gasseite 42 und zu dem kathodischen Produktgasausgang 24 transportiert. Hierdurch wird die relative Konzentration von anodischem Produktgas in dem Elektrolyten weiter gesteigert. Das aufkonzentrierte anodische Produktgas wird mit Hilfe des anodischen Gasabscheiders 39 durch dessen Abscheidemembran 38 auf dessen Gasseite 42 und zu dem anodischen Produktgasausgang 26 transportiert. Das weitere Dosierventil 35 senkt auch hier auf der Gasseite 42 den Druck des anodischen Produktgases ab, sodass anodisches Produktgas leichter durch die Abscheidemembran 38 des anodischen Gasabscheiders 39 entweichen kann.
Es wird nachfolgend auf die 3 und 4 Bezug genommen, die ein weiteres Ausführungsbeispiel des Elektrolyseursystems 10 zeigen. Wie in 3 näher dargestellt, umfasst die Elektrolyseeinrichtung 12 eine Mehrzahl (hier sechs) von Matrixzellen 14. Die Matrixzellen 14 werden mit den elektrischen Potentialen φ₁ bis φ₇ beaufschlagt, um die Elektrolyse durchzuführen.
Die Pumpeinrichtung 28 fördert den Elektrolyt mithilfe von Gasblasen. Die Pumpeinrichtung 28 weist einen sich in Fluidstromrichtung erweiternden Kapillarbereich 44 auf. Ferner umfasst die Pumpeinrichtung 28 benachbart zu dem Kapillarbereich 44 einen elektroaktive Oberfläche 46, die mit einem elektrischen Potentzial φ_Pump relativ zu einem der Potentiale der Matrixzellen 14 beaufschlagt werden kann. Hierdurch findet Fremdelektrolyse außerhalb der Matrixzellen 14 statt und erzeugt eine Gasblase 48.
Das Prinzip wird näher mit Bezug auf 4 erläutert. Wie in 4, links dargestellt wird die Gasblase 48 in dem Kapillarbereich 44 aufgrund des unterschiedlichen Kapillardrucks in Pfeilrichtung beschleunigt. Die Geschwindigkeit nimmt, wie in 4, mittig, dargestellt, aufgrund des sinkenden Druckunterschieds weiter ab. Schließlich kommt die Gasblase zum Stehen (4, rechts), wenn die Gasblase 48 eine Kugelform und damit identische Kapillardrücke vor sich und hinter sich erreicht hat.
Zu diesem Zeitpunkt war die Gasblase 48 jedoch in Bewegung und wird aufgrund der Trägheit der Flüssigkeit und der ständigen Ausbildung neuer Gasblasen 48 weiter in Bewegung bleiben. Die Gasblase 48 nimmt auf ihren gesamten Weg den Elektrolyten 60 mit sodass sich insgesamt ein Transport des Elektrolyten 60 von der engeren zu der weiteren Seite des Kapillarbereichs 44 ergibt. Auf diese Weise kann der Elektrolyt 60 ohne sich bewegende Teile in dem Elektrolytkreislauf 30 gefördert werden.
Es wird nachfolgend auf die 5 und 6 Bezug genommen, anhand der der Aufbau der Matrixzelle 14 näher erläutert wird.
Die Matrixzelle 14 umfasst, wie bereits beschrieben, den Elektrolytraum 16, den kathodischen Gasraum 18, den anodischen Gasraum 20 und die Diaphragmen 22.
Ferner umfasst die Matrixzelle 14 eine Entgasungseinrichtung 50. Die Entgasungseinrichtung 50 ist vorzugsweise in einer Entgasungsöffnung 52 angeordnet, die in wenigstens einem der Diaphragmen 22 gebildet ist.
Die Entgasungseinrichtung 50 kann, wie in 5 näher dargestellt, eine Entgasungsschichtstruktur 54 aufweisen. Die Entgasungsschichtstruktur 54 umfasst eine hydrophile Entgasungsmembran 56 und eine hydrophobe Entgasungsmembran 58. Die hydrophobe Entgasungsmembran 58 ist zwischen dem Elektrolyten 60 und der hydrophilen Entgasungsmembran 56 angeordnet. Die hydrophile Entgasungsmembran 56 wird über das Diaphragma 22 mit dem Elektrolyten 60 benetzt.
Die Entgasungseinrichtung 50 umfasst ferner eine hydrophile Entgasungmembran 62. Die hdydrophile Entgasungsmembran 62 kann bspw. eine Silbermembran sein. Die hydrophile Entgasungsmembran 62 ist in der Entgasungsöffnung 52 angeordnet und im direkten Kontakt mit dem Elektrolyten 60 sowie dem Diaphragma 22.
Die Matrixzelle 14 umfasst ferner eine Kathodenelektrode 64 und eine Anodenelektrode 66. Die Kathodenelektrode 64 kann über einen Schalter 68 mit der hydrophilen Entgasungsmembran 62 elektrisch verbunden werden. Der Schalter 68 kann allgemein auch Teil einer Steuervorrichtung sein und mittels Software gesteuert werden. Es kann sich auch um einen integrierten Schaltkreis oder dergleichen handeln.
Die Matrixzelle 14 kann zudem eine Ultraschallerzeugungseinrichtung 70 aufweisen. Die Ultraschallerzeugungseinrichtung 70 ist ausgebildet, elektrische Wechselspannung in Ultraschallwellen umzuwandeln. Die Ultraschallerzeugungseinrichtung 70 umfasst wenigstens einen Ultraschallwandler 72. Der Ultraschallwandler 72 kann bspw. eine Piezokeramik sein. Der Ultraschallwandler 72 ist bspw. benachbart zu den Elektroden 64, 66 angeordnet und so ausgerichtet, dass die Ultraschallwellen in den Elektrolytraum 16 eindringen können.
Die Matrixzelle 14 kann eine Felderzeugungseinrichtung 74 aufweisen. Die Felderzeugungseinrichtung 74 ist ausgebildet, ein elektrisches, ein magnetisches oder ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen. Die Felderzeugungseinrichtung 74 umfasst eine Mehrzahl von Feldelektroden 76. Die Feldelektrode 76 kann bspw. benachbart zu den Elektroden 64, 66 angeordnet oder in diese integriert sein.
Nachfolgend wird insbesondere anhand der 6 die Funktionsweise der Matrixzelle 14 näher erläutert.
Zunächst werden die Kathodenelektrode 64 und die Anodenelektrode 66 mit elektrischen Potentialen phi 1 und phi 2 beaufschlagt werden. Der Potentialunterschied ist so gewählt, dass Elektrolyse des Elektrolyten 60 an der Grenzfläche zwischen der jeweiligen Elektrode 64, 66 und dem Diaphragma 22 erfolgen kann. Die durch die Elektrolyse erzeugten Produktgasblasen 78 bewegen sich von der Grenzfläche zu dem Gasraum. Beispielsweise durch Fremdelektrolyse oder andere Umstände unerwünscht in den Elektrolytraum 16 gelangtes Gas (überwiegend Produktgas) kann mit Hilfe der Entgasungsschichtstruktur 74 durch die hydrophobe Entgasungsmembran 58 und anschließend durch die hydrophile Entgasungsmembran 56 hindurch transportiert werden und gelangt so in den kathodischen Gasraum 18.
Falls bspw. ein Elektrolytmangel in dem Elektrolytraum 16 droht und deshalb eine Überspannung zwischen den Elektroden 64 und 66 entstünde, kann die hydrophile Entgasungsmembran 62 mit der Kathodenelektrode 64 kurzgeschlossen werden. Damit ändert sich das elektrische Potential der hydrophilen Entgasungsmembran 62, sodass nunmehr auch innerhalb der hydrophilen Entgasungsmembran 62 Elektrolyse stattfindet. Dies kann auch durch eine höhere Spannung zwischen den Elektroden 64 und 66 hervorgerufen werden. Die in der hydrophilen Entgasungsmembran 62 erzeugten Gasblasen öffnen die hydrophile Entgasungsmembran 62 und lassen überschüssiges Produktgas in den kathodischen Gasraum 18 entweichen.
Zusätzlich kann die Ultraschallerzeugungseinrichtung 70 Ultraschall in den Elektrolytraum 16 aussenden, um etwa feststeckende Produktgasblasen 78 zu lösen oder kleinere Produktgasblasen zu weniger aber größeren Produktgasblasen zu vereinigen.
Da die Elektrolyse des Elektrolyten 60 mit lonenbewegungen einhergeht, kann die Felderzeugungseinrichtung 74 dazu verwendet werden, eine Strömung des Elektrolyten 60 innerhalb der Matrixzelle 14, bspw. von unten nach oben, zu erzeugen.
Um die Regenerationsfähigkeit des Elektrolyseursystems 10 zu verbessern, wird vorgeschlagen Matrixzellen 14 zu verwenden. Der Elektrolyt 60 wird in der Matrixzelle 14 elektrolysiert. Unerwünscht in den Elektrolyraum 16 gelangtes Gas (überwiegend Produktgas) wird durch eine Entgasungseinrichtung 50 aus dem Elektrolytraum 16 in den dafür vorgesehenen Gasraum 18 abtransportiert. Zusätzliche Maßnahmen wie Ultraschallwandler 72 und Feldelektroden 76 können eine Elektrolytströmung und einen besseren Gasabtransport verwirklichen.
Bezugszeichenliste

10: Elektrolyseursystem
12: Elektrolyseureinrichtung
14: Matrixzelle
16: Elektrolytraum
18: kathodischer Gasraum
20: anodischer Gasraum
22: Diaphragma
24: kathodischer Gasausgang
26: anodischer Gasausgang
28: Pumpeinrichtung
30: Elektrolytkreislauf
32: Druckregeleinrichtung
34: Dosierventil
35: weiteres Dosierventil
36: Abscheideeinrichtung
37: kathodischer Gasabscheider
38: Abscheidemembran
39: anodischer Gasabscheider
40: Flüssigkeitsseite
42: Gasseite
44: Kapillarbereich
46: elektroaktive Oberfläche
48: Gasblase
50: Entgasungseinrichtung
52: Entgasungsöffnung
54: Entgasungssichtstruktur
56: hydrophile Entgasungsmembran
58: hydrophobe Entgasungsmembran
60: Elektrolyt
62: hydrophile Entgasungsmembran
64: Kathodenelektrode
66: Anodenelektrode
68: Schalter
70: Ultraschallerzeugungseinrichtung
72: Ultraschallwandler
74: Felderzeugungseinrichtung
76: Feldelektrode
78: Produktgasblase

Claims

Matrixzelle (14), die für ein Elektrolyseursystem (10) zum Elektrolysieren eines wässrigen Elektrolyten (60) angepasst ist, wobei die Matrixzelle (14) umfasst: einen Elektrolytraum (16) zur Aufnahme des Elektrolyten (60); eine Kathodenelektrode (64) und eine Anodenelektrode (66); einen kathodischen Gasraum (18), der benachbart zu dem Elektrolytraum (16) angeordnet und durch ein gasdichtes erstes Diaphragma (22) davon getrennt ist, wobei der kathodische Gasraum (18) und die Kathodenelektrode (64) derart konfiguriert sind, dass aufgrund von Bestromung der Kathodenelektrode (64) ein kathodisches Produktgas an einer Grenzfläche der Kathodenelektrode (64) mit dem ersten Diaphragma (22) derart erzeugbar ist, dass es in den kathodischen Gasraum (18) strömbar ist; einen anodischen Gasraum (20), der benachbart zu dem Elektrolytraum (16) angeordnet und durch ein gasdichtes zweites Diaphragma (22) davon getrennt ist, wobei der anodische Gasraum (20) und die Anodenelektrode (66) derart konfiguriert sind, dass aufgrund von Bestromung der Anodenelektrode (66) anodisches Produktgas an einer Grenzfläche der Anodenelektrode (66) mit dem zweiten Diaphragma (22) derart erzeugbar ist, dass es in den kathodischen Gasraum (18) strömbar ist; und eine Entgasungseinrichtung (50), die ausgebildet ist, in dem Elektrolytraum (16) befindliches Gas in wenigstens einen der Gasräume (18, 20) selektiv austreten zu lassen.
Matrixzelle (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Entgasungseinrichtung (50) in einer in wenigstens einem Diaphragma (22) ausgebildeten Entgasungsöffnung (52) angeordnet ist, um einen selektiven Durchlass für das Produktgas von dem Elektrolytraum (16) in wenigstens einen der Gasräume (18, 20) zu schaffen.
Matrixzelle (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Entgasungseinrichtung (50) in einer in dem ersten Diaphragma (22) ausgebildeten Entgasungsöffnung (52) angeordnet ist, um einen Durchlass für das kathodische Produktgas von dem Elektrolytraum (16) in den kathodischen Gasraum (18) zu schaffen.
Matrixzelle (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Entgasungseinrichtung (50) eine Entgasungsmembran aufweist, die ausgebildet ist, überwiegend das kathodische oder das anodische Produktgas selektiv durchzulassen.
Matrixzelle (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Entgasungseinrichtung (50) wenigstens eine Entgasungsmembranschichtstruktur umfasst, die eine hydrophile oder hydrophobe Entgasungsmembran (56, 58) aufweist.
Matrixzelle (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Entgasungseinrichtung (50) eine Entgasungsmembranschichtstruktur umfasst, die eine hydrophobe Entgasungsmembran (58) und eine hydrophile Entgasungsmembran (56) umfasst, wobei die hydrophobe Entgasungsmembran (58) zwischen der hydrophilen Entgasungsmembran (56) und dem Elektrolytraum (16) derart angeordnet ist, dass die hydrophobe Entgasungsmembran (58) im Betriebszustand mit dem Elektrolyten (60) in Kontakt kommt.
Matrixzelle (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine Entgasungsmembran (56 ,58) eine poröse Membran ist, die ausgebildet ist, Produktgas mittels Poren zu transportieren und/oder wobei wenigstens eine Entgasungsmembran (56, 58) eine Lösungs-Diffusions-Membran ist, die ausgebildet ist, in der Membran gelöstes Produktgas mittels Diffusion zu transportieren, und/oder wobei wenigstens eine Entgasungsmembran (56, 58) eine funktionelle Membran ist, die porenlos, wasser- und/oder ionenleitend ausgebildet ist.
Matrixzelle (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: - der Elektrolyt ein Entlüftungsadditiv enthält, das ausgebildet ist, das Verschmelzen kleiner Gasblasen zu einer größeren Gasblase zu fördern; und/oder - der Elektrolyt ein Viskositätsänderungsadditiv enthält, das ausgebildet ist, die Viskosität des Elektrolyten im Vergleich zu der Viskosität des Elektrolyten ohne entsprechendes Additiv zu ändern; und/oder - der Elektrolyt ein Entschäumungsadditiv enthält, das ausgebildet ist, die Wahrscheinlichkeit für die Entstehung von Flüssigkeitsgrenzflächen zu verringern, um den Gastransport zu erleichtert; und/oder - der Elektrolyt ein Magnetrheologieadditiv enthält, das ausgebildet ist, die Wechselwirkung zwischen dem Elektrolyt und einem Magnetfeld zu steigern; und/oder - der Elektrolyt ein Elektrorheologieadditiv enthält, das ausgebildet ist, die Wechselwirkung zwischen dem Elektrolyt und einem elektrischen Feld zu steigern.
Matrixzelle (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Felderzeugungseinrichtung (74), die ausgebildet ist, ein elektrisches und/oder ein magnetisches Feld zu erzeugen, das derart konfiguriert ist, dass eine Strömung des Elektrolyts (60) in dem Elektrolytraum (16) in Fluidströmungsrichtung erzeugbar ist.
Elektrolyseursystem (10), das zum Elektrolysieren eines wässrigen Elektrolyten (60) ausgebildet ist, wobei das Elektrolyseursystem (10) eine Elektrolyseureinrichtung (12) mit wenigstens einer Matrixzelle (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
Elektrolyseursystem (10) nach Anspruch 10, wobei die Elektrolyseureinrichtung (60) wenigstens eine Abscheideeinrichtung umfasst, die mit dem Elektrolytraum (16) und einem Produktgasausgang fluidverbunden ist und die ausgebildet ist, Produktgas von einer Flüssigkeitsseite (40) zu einer Gasseite (42) durchzulassen.
Elektrolyseursystem (10) nach Anspruch 11, ferner umfassend wenigstens eine Druckregeleinrichtung (32), die in Fluidflussrichtung zwischen einem der Gasräume (18, 20) und der Abscheideeinrichtung (36) geschaltet ist, wobei die Druckregeleinrichtung (32) ausgebildet ist, den Fluidfluss von dem Gasraum zum der Abscheideeinrichtung (32) derart zu begrenzen, dass auf der Gasseite (42) ein geringerer Gasdruck herrscht.
Elektrolyseursystem (10) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Abscheideeinrichtung (36) einen kathodischen Gasabscheider (37) umfasst, der auf seiner Gasseite (42) mit dem kathodischen Gasraum (18) sowie einem kathodischen Produktgasausgang und auf seiner Flüssigkeitsseite (40) mit dem Elektrolytraum (16) fluidverbunden ist.
Elektrolyseursystem (10) nach Anspruch 13, wobei der kathodische Gasabscheider (37) eine Abscheidemembran (38) aufweist, die ausgebildet ist, kathodisches Produktgas von der Flüssigkeitsseite (40) zu der Gasseite (42) durchzulassen und wobei die Abscheideeinrichtung (36) einen anodischen Gasabscheider (39) umfasst, der auf seiner Gasseite (42) mit dem anodischen Gasraum (20) sowie einem anodischen Produktgasausgang und auf seiner Flüssigkeitsseite (40) mit der Flüssigkeitsseite (40) des kathodischen Gasabscheiders (37) fluidverbunden ist.
Elektrolyseursystem (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Elektrolyseureinrichtung (60) wenigstens eine Pumpeinrichtung (28) umfasst, die ausgebildet ist, den Elektrolyten (60) in einem durch den Elektrolytraum (16) verlaufenden Kreislauf zu fördern.
Elektrolyseursystem (10) nach Anspruch 15, wobei die Pumpeinrichtung (28) ausgebildet ist, den Elektrolyten (60) mittels Erzeugung einer Gasblase (48) zu fördern, wobei die Pumpeinrichtung (28) einen Kapillarbereich (44) umfasst, der in Fluidströmungsrichtung sich erweiternd ausgebildet ist, um eine Gasblase (48) in Fluidströmungsrichtung zu drängen, wobei an den Kapillarbereich (44) angrenzend eine Pumpelektrode angeordnet ist, die derart mit elektrischem Potential beaufschlagbar ist, dass in dem Kapillarbereich (44) eine Gasblase (48) aus dem Elektrolyten (60) erzeugbar ist.