DE102021203513A1 - Solid oxide electrolytic cell device and method of operating the solid oxide electrolytic cell device - Google Patents

Solid oxide electrolytic cell device and method of operating the solid oxide electrolytic cell device Download PDF

Info

Publication number
DE102021203513A1
DE102021203513A1 DE102021203513.2A DE102021203513A DE102021203513A1 DE 102021203513 A1 DE102021203513 A1 DE 102021203513A1 DE 102021203513 A DE102021203513 A DE 102021203513A DE 102021203513 A1 DE102021203513 A1 DE 102021203513A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heating
electrolytic cell
solid oxide
unit
heating element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021203513.2A
Other languages
German (de)
Inventor
Maxime Carre
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102021203513.2A priority Critical patent/DE102021203513A1/en
Priority to CN202210374097.7A priority patent/CN115247268A/en
Publication of DE102021203513A1 publication Critical patent/DE102021203513A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/60—Constructional parts of cells
    • C25B9/67—Heating or cooling means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C25B1/042—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water by electrolysis of steam
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
    • C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
    • C25B9/77—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type having diaphragms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04037—Electrical heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/02—Process control or regulation
    • C25B15/021—Process control or regulation of heating or cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Festoxidelektrolysezellenvorrichtung (10a; 10b; 10c) mit zumindest einer Elektrolysezelleneinheit (12a; 12b; 12c), welche dazu ausgebildet ist, Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten und welche zumindest einen Elektrolysezellenstack (14a, 14a', 14a'', 14a'''; 14b, 14b', 14b'', 14b'''; 14c, 14c', 14c'', 14c''') aufweist, und mit zumindest einer Heizeinheit (16a; 16b; 16c), welche dazu vorgesehen ist, die zumindest eine Elektrolysezelleneinheit (12a; 12b; 12c) aufzuheizenEs wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Heizeinheit (16a; 16b; 16c) zumindest ein Heizelement (18a, 20a, 22a, 24a; 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b; 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c) aufweist, welches außerhalb des zumindest einen Elektrolysezellenstacks (14a, 14a', 14a'', 14a'''; 14b, 14b', 14b'', 14b'''; 14c, 14c', 14c'', 14c''') benachbart zu dem zumindest einen Elektrolysezellenstack (14a, 14a', 14a'', 14a'''; 14b, 14b', 14b'', 14b'''; 14c, 14c', 14c'', 14c''') angeordnet ist.The invention is based on a solid oxide electrolysis cell device (10a; 10b; 10c) with at least one electrolysis cell unit (12a; 12b; 12c) which is designed to split water into hydrogen and oxygen and which has at least one electrolysis cell stack (14a, 14a', 14a' ', 14a'''; 14b, 14b', 14b'', 14b'''; 14c, 14c', 14c'', 14c''') and having at least one heating unit (16a; 16b; 16c), which is intended to heat the at least one electrolytic cell unit (12a; 12b; 12c) It is proposed that the at least one heating unit (16a; 16b; 16c) have at least one heating element (18a, 20a, 22a, 24a; 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b; 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c) which is outside the at least one electrolytic cell stack (14a, 14a', 14a' ', 14a'''; 14b, 14b', 14b'', 14b'''; 14c, 14c', 14c'', 14c''') adjacent to the at least one electrolysis cell stack (14a, 14a', 14a'') , 14a"'; 14b, 14b', 14b", 14b"'; 14c, 14c', 14c'', 14c''').

Description

Stand der TechnikState of the art

Es ist bereits eine Festoxidelektrolysezellenvorrichtung mit zumindest einer Elektrolysezelleneinheit, welche dazu ausgebildet ist, Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten und welche zumindest einen Elektrolysezellenstack aufweist, und mit zumindest einer Heizeinheit, welche dazu vorgesehen ist, die zumindest eine Elektrolysezelleneinheit aufzuheizen, vorgeschlagen worden.A solid oxide electrolytic cell device with at least one electrolytic cell unit, which is designed to split water into hydrogen and oxygen and which has at least one electrolytic cell stack, and with at least one heating unit, which is intended to heat the at least one electrolytic cell unit, has already been proposed.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die Erfindung geht aus von einer Festoxidelektrolysezellenvorrichtung mit zumindest einer Elektrolysezelleneinheit, welche dazu ausgebildet ist, Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten und welche zumindest einen Elektrolysezellenstack aufweist, und mit zumindest einer Heizeinheit, welche dazu vorgesehen ist, die zumindest eine Elektrolysezelleneinheit aufzuheizen.The invention is based on a solid oxide electrolytic cell device with at least one electrolytic cell unit, which is designed to split water into hydrogen and oxygen and which has at least one electrolytic cell stack, and with at least one heating unit, which is intended to heat the at least one electrolytic cell unit.

Es wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Heizeinheit zumindest ein Heizelement aufweist, welches außerhalb des zumindest einen Elektrolysezellenstacks benachbart zu dem zumindest einen Elektrolysezellenstack angeordnet ist.It is proposed that the at least one heating unit has at least one heating element which is arranged outside of the at least one electrolysis cell stack adjacent to the at least one electrolysis cell stack.

Unter einer „Festoxidelektrolysezellenvorrichtung“ soll insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, einer Elektrolysezelle, insbesondere eines Festoxidelektrolysezellensystems, verstanden werden. Insbesondere kann die Festoxidelektrolysezellenvorrichtung auch die gesamte Elektrolysezelle, insbesondere das gesamte Festoxidelektrolysezellensystem, umfassen. Vorzugsweise ist die Festoxidelektrolysezellenvorrichtung zumindest als ein Teil einer Hochtemperaturelektrolysezelle, insbesondere Hochtemperaturfestoxidelektrolysezelle, kurz SOEC, insbesondere als Hochtemperaturfestoxidelektrolysezellensystem, ausgebildet. Vorzugsweise umfasst die zumindest eine Elektrolysezelleneinheit zumindest einen Elektrolysezellenstack, welcher dazu ausgebildet ist, das Wasser in den Wasserstoff und den Sauerstoff aufzuspalten. Die zumindest eine Elektrolysezelleneinheit kann mehrere wie beispielsweise zwei, drei, vier oder dergleichen Elektrolysezellenstacks aufweisen.A “solid oxide electrolytic cell device” is to be understood in particular as at least a part, in particular a subassembly, of an electrolytic cell, in particular of a solid oxide electrolytic cell system. In particular, the solid oxide electrolytic cell device can also include the entire electrolytic cell, in particular the entire solid oxide electrolytic cell system. The solid oxide electrolytic cell device is preferably designed at least as part of a high-temperature electrolytic cell, in particular a high-temperature solid oxide electrolytic cell, SOEC for short, in particular as a high-temperature solid oxide electrolytic cell system. The at least one electrolysis cell unit preferably comprises at least one electrolysis cell stack, which is designed to split the water into hydrogen and oxygen. The at least one electrolytic cell unit can have several, for example two, three, four or similar electrolytic cell stacks.

Vorzugsweise umfasst jeder Elektrolysezellenstack zumindest eine Elektrolysezelle. Vorzugsweise sind alle Elektrolysezellen gleich geformt, insbesondere gleich dimensioniert, ausgebildet. Vorzugsweise umfasst jede Elektrolysezelle zumindest eine Anode. Vorzugsweise umfasst jede Elektrolysezelle zumindest eine Kathode. Vorzugsweise umfasst jede Elektrolysezelle zumindest einen Elektrolyt, welcher zwischen der zumindest einen Anode und der zumindest einen Kathode angeordnet ist. Vorzugsweise ist der zumindest eine Elektrolyt mit der zumindest einen Anode und der zumindest einen Kathode verbunden. Vorzugsweise sind die Anoden der Elektrolysezellen als flächige Elektrodenschichten ausgebildet, welche sich insbesondere jeweils in einer Anodenebene, insbesondere Elektrodenebene, erstrecken. Vorzugsweise ist die Elektrodenebene senkrecht zu einer Stapelrichtung des zumindest einen Elektrolysezellenstacks ausgerichtet. Vorzugsweise sind alle Elektrodenebenen senkrecht zu einer Stapelrichtung des zumindest einen Elektrolysezellenstacks ausgerichtet. Vorzugsweise sind die Kathoden aller Elektrolysezellen als flächige Elektrodenschichten ausgebildet, welche sich jeweils insbesondere in einer, insbesondere der bereits genannten, Elektrodenebene, insbesondere Kathodenebene, erstrecken. Vorzugsweise sind die Elektrolyte aller Elektrolysezellen als flächige Elektrolytschichten ausgebildet, welche sich insbesondere jeweils in einer Elektrolytebene erstrecken. Vorzugsweise sind die Elektrodenebenen und die Elektrolytebenen parallel zueinander ausgerichtet. Vorzugsweise sind die Elektrodenebenen, Kathodenebenen, Anodenebenen und die Elektrolytebenen parallel zueinander ausgerichtet. Vorzugsweise sind alle Kathoden, insbesondere alle Elektrolyte, senkrecht zur Elektrodenebene gleich dick, insbesondere gleich stark, ausgebildet. Vorzugsweise sind alle Elektrolysezellen senkrecht zur Elektrodenebene gleich dick, insbesondere gleich stark, ausgebildet.Each electrolytic cell stack preferably comprises at least one electrolytic cell. All electrolytic cells are preferably of the same shape, in particular of the same dimensions. Each electrolytic cell preferably comprises at least one anode. Each electrolytic cell preferably comprises at least one cathode. Each electrolysis cell preferably comprises at least one electrolyte which is arranged between the at least one anode and the at least one cathode. The at least one electrolyte is preferably connected to the at least one anode and the at least one cathode. The anodes of the electrolytic cells are preferably designed as flat electrode layers, which in particular each extend in an anode plane, in particular an electrode plane. The electrode plane is preferably aligned perpendicular to a stacking direction of the at least one electrolysis cell stack. All electrode planes are preferably aligned perpendicular to a stacking direction of the at least one electrolytic cell stack. The cathodes of all electrolytic cells are preferably designed as flat electrode layers, which each extend in particular in one electrode plane, in particular the one already mentioned, in particular cathode plane. The electrolytes of all electrolytic cells are preferably designed as flat electrolyte layers, which in particular each extend in an electrolyte plane. The electrode planes and the electrolyte planes are preferably aligned parallel to one another. The electrode planes, cathode planes, anode planes and the electrolyte planes are preferably aligned parallel to one another. All cathodes, in particular all electrolytes, are preferably of the same thickness perpendicularly to the electrode plane, in particular of the same thickness. All electrolytic cells are preferably of the same thickness perpendicularly to the electrode plane, in particular of the same thickness.

Vorzugsweise ist die Heizeinheit dazu vorgesehen, den zumindest einen Elektrolysezellenstack, insbesondere von außen, zu beheizen. Unter „vorgesehen“ soll vorzugsweise speziell eingerichtet, speziell ausgebildet, speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll vorzugsweise verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Unter einem „Betriebszustand“ der Festoxidelektrolysezellenvorrichtung soll vorzugsweise ein Zustand verstanden werden, in welchem die Elektrolysezelleneinheit Sauerstoff und Wasserstoff produziert. Vorzugsweise ist die Heizeinheit beabstandet, insbesondere zumindest 1 cm, beabstandet von dem zumindest einen, insbesondere allen, Elektrolysezellenstack, insbesondere Elektrolysezellenstacks, angeordnet. Vorzugsweise umfasst die Heizeinheit zumindest ein Heizelement. Die Heizeinheit kann mehrere wie beispielsweise zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn, zwanzig, oder dergleichen Heizelemente umfassen. Vorzugsweise ist, insbesondere sind, das zumindest eine Heizelement, insbesondere alle Heizelemente, außerhalb des zumindest einen Elektrolysezellenstacks angeordnet. Vorzugsweise ist, insbesondere sind, das zumindest eine Heizelement, insbesondere alle Heizelemente, beabstandet, insbesondere zumindest 1 cm, beabstandet von dem zumindest einen, insbesondere allen, Elektrolysezellenstack, insbesondere Elektrolysezellenstacks, angeordnet. Vorzugsweise ist das zumindest eine Heizelement als ein elektrisches Heizelement ausgebildet. Alternativ könnte das zumindest eine Heizelement beispielsweise als ein Gasheizelement ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist das zumindest eine Heizelement als ein ausschließlich elektrisch betreibbares Heizelement ausgebildet. Vorzugsweise ist das zumindest eine Heizelement dazu ausgebildet, eine elektrische Energie in eine Wärmeenergie umzuwandeln, beispielsweise durch ohmsche Widerstände.The heating unit is preferably provided to heat the at least one electrolysis cell stack, in particular from the outside. “Provided” is to be understood as meaning preferably specially set up, specially designed, specially designed and/or specially equipped. The fact that an object is provided for a specific function should preferably be understood to mean that the object fulfills and/or executes this specific function in at least one application and/or operating state. An “operating state” of the solid oxide electrolytic cell device should preferably be understood to mean a state in which the electrolytic cell unit produces oxygen and hydrogen. The heating unit is preferably arranged at a distance, in particular at least 1 cm, from the at least one, in particular all, electrolysis cell stack, in particular electrolysis cell stacks. The heating unit preferably comprises at least one heating element. The heating unit can comprise several such as two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten, twenty or the like heating elements. The at least one heating element, in particular all heating elements, is preferably, in particular are, outside of the at least one elec arranged in rolytic cell stacks. The at least one heating element, in particular all heating elements, is preferably, in particular, arranged at a distance, in particular at least 1 cm, from the at least one, in particular all, electrolysis cell stack, in particular electrolysis cell stacks. The at least one heating element is preferably designed as an electrical heating element. Alternatively, the at least one heating element could be designed as a gas heating element, for example. The at least one heating element is particularly preferably designed as a heating element that can be operated exclusively electrically. The at least one heating element is preferably designed to convert electrical energy into thermal energy, for example by means of ohmic resistances.

Darunter, dass das zumindest eine Heizelement außerhalb des zumindest einen Elektrolysezellenstacks benachbart zu dem zumindest einen Elektrolysezellenstack angeordnet ist, soll verstanden werden, dass das zumindest eine Heizelement einen Mindestabstand von mindestens 1 cm, bevorzugt mindestens 5 cm zu dem Elektrolysezellenstack aufweist, wobei ein Zwischenraum zwischen dem zumindest einen Elektrolysezellenstack und dem zumindest einen Heizelement frei von weiteren Elementen ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das zumindest eine Heizelement maximal so weit von dem Elektrolysezellenstapel beabstandet wie sich der Elektrolysezellenstapel in Stapelrichtung des Elektrolysezellenstapels erstreckt. Bevorzugt ist das zumindest eine Heizelement maximal halb so weit von dem Elektrolysezellenstapel beabstandet wie sich der Elektrolysezellenstapel in Stapelrichtung des Elektrolysezellenstapels erstreckt.The fact that the at least one heating element is arranged outside the at least one electrolytic cell stack adjacent to the at least one electrolytic cell stack is to be understood as meaning that the at least one heating element is at least 1 cm, preferably at least 5 cm, from the electrolytic cell stack, with a gap between the at least one electrolytic cell stack and the at least one heating element is formed free of further elements. Preferably, the at least one heating element is at most as far away from the electrolytic cell stack as the electrolytic cell stack extends in the stacking direction of the electrolytic cell stack. The at least one heating element is preferably spaced at most half as far from the electrolytic cell stack as the electrolytic cell stack extends in the stacking direction of the electrolytic cell stack.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Festoxidelektrolysezellenvorrichtung kann eine vorteilhafte Beheizung der Elektrolysezelleneinheit erreicht werden. Insbesondere kann die Elektrolysezelleneinheit durch den Einsatz von externen Heizelementen vorteilhaft von außen beheizt werden zu einem vorteilhaften Mindern einer Wärmeabstrahlung. Insbesondere kann die Elektrolysezelleinheit bei vorteilhaft erhöhter Stromdichte betrieben werden. Insbesondere kann die Elektrolysezelleinheit vorteilhaft effizient im thermoneutralen Punkt betrieben werden. Insbesondere kann erreicht werden, dass ohmsche Verluste bei hoher Stromdichte als Wärme in-situ in Schichten eines Elektrolysezellenstacks der Elektrolysezelleneinheit freigegeben werden, welche benötigte Wärme für die endotherme Reaktion von Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff darstellen. Insbesondere kann in einem niedrigen Modulationsbereich durch zusätzliche Beheizung ein vorteilhafter Betriebspunkt, insbesondere unterhalb des thermoneutralen Punkts, der Elektrolysezelleneinheit erreicht werden. Insbesondere kann eine Erhöhung eines äußeren Wärmeflusses, insbesondere von der Heizeinheit zu der Elektrolysezelleneinheit, erreicht werden. Es können Stack-Degradationen vorteilhaft verringert werden.Advantageous heating of the electrolytic cell unit can be achieved by the configuration of the solid oxide electrolytic cell device according to the invention. In particular, the electrolytic cell unit can advantageously be heated from the outside through the use of external heating elements in order to advantageously reduce heat radiation. In particular, the electrolytic cell unit can be operated at an advantageously increased current density. In particular, the electrolytic cell unit can advantageously be operated efficiently in the thermoneutral point. In particular, it can be achieved that ohmic losses at high current density are released as heat in-situ in layers of an electrolytic cell stack of the electrolytic cell unit, which represents the heat required for the endothermic reaction of water to form hydrogen and oxygen. In particular, an advantageous operating point, in particular below the thermoneutral point, of the electrolytic cell unit can be achieved in a low modulation range by additional heating. In particular, an increase in an external heat flow, in particular from the heating unit to the electrolytic cell unit, can be achieved. Stack degradations can advantageously be reduced.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Heizelement zumindest im Wesentlichen in einer Heizebene angeordnet ist, welche senkrecht zu einer Kathodenebene des zumindest einen Elektrolysezellenstacks ausgerichtet ist. Vorzugsweise ist die Kathodenebene senkrecht zur Stapelrichtung des zumindest einen Elektroysezellenstacks, insbesondere der zumindest einen Elektrolysezelle, ausgerichtet. Vorzugsweise ist der zumindest eine Elektrolysezellenstack zumindest im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet. Vorzugsweise ist das zumindest eine Heizelement zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Außenseite des zumindest einen Elektrolysezellenstacks ausgerichtet. Vorzugsweise ist die Heizebene zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Außenseite des zumindest einen Elektrolysezellenstacks ausgerichtet. Unter „im Wesentlichen parallel“ soll hier insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene, verstanden werden, wobei die Richtung gegenüber der Bezugsrichtung eine Abweichung insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. Es kann eine vorteilhafte Beheizung des Brennstoffzellenstapels an Außenseiten des Brennstoffzellenstapels senkrecht zur Stapelrichtung erreicht werden.Furthermore, it is proposed that the at least one heating element is arranged at least essentially in a heating plane which is aligned perpendicular to a cathode plane of the at least one electrolysis cell stack. The cathode plane is preferably aligned perpendicular to the stacking direction of the at least one electrolysis cell stack, in particular the at least one electrolysis cell. The at least one electrolysis cell stack is preferably at least essentially cuboid. The at least one heating element is preferably aligned at least essentially parallel to an outside of the at least one electrolytic cell stack. The heating plane is preferably aligned at least essentially parallel to an outside of the at least one electrolytic cell stack. “Substantially parallel” is to be understood here in particular as an alignment of a direction relative to a reference direction, in particular in a plane, with the direction relative to the reference direction deviating in particular by less than 8°, advantageously less than 5° and particularly advantageously less than 2°. Advantageous heating of the fuel cell stack can be achieved on the outside of the fuel cell stack perpendicular to the direction of the stack.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Heizeinheit zumindest zwei Heizelemente aufweist, wobei der zumindest eine Elektrolysezellenstack zumindest im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist, wobei an zumindest zwei Außenflächen des zumindest einen Elektrolysezellenstacks zumindest eines der zumindest zwei Heizelemente angeordnet ist. Die zumindest zwei Heizelemente können an aneinander angrenzenden Außenflächen des Elektrolysezellenstacks angeordnet sein. Die zumindest zwei Heizelemente können an zueinander zumindest im Wesentlichen, insbesondere bis auf Abweichungen von maximal 15°, rechtwinklig ausgerichteten Außenflächen des Elektrolysezellenstacks angeordnet sein. Die zumindest zwei Heizelemente können auf sich gegenüberliegenden Seiten, insbesondere an sich gegenüberliegenden Außenflächen, des Elektrolysezellenstacks angeordnet sein. Es kann eine vorteilhafte Ausnutzung der Außenfläche des Elektrolysezellenstacks zur Beheizung des Elektrolysezellenstacks erreicht werden.It is also proposed that the at least one heating unit has at least two heating elements, with the at least one electrolysis cell stack being at least essentially cuboid, with at least one of the at least two heating elements being arranged on at least two outer surfaces of the at least one electrolysis cell stack. The at least two heating elements can be arranged on mutually adjoining outer surfaces of the electrolytic cell stack. The at least two heating elements can be arranged on outer surfaces of the electrolytic cell stack which are aligned at right angles to one another at least essentially, in particular up to deviations of at most 15°. The at least two heating elements can be arranged on opposite sides, in particular on opposite outer surfaces, of the electrolytic cell stack. Advantageous utilization of the outer surface of the electrolytic cell stack can be achieved for heating the electrolytic cell stack.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Heizelement zumindest einen mäanderförmigen Heizdraht umfasst. Vorzugsweise umfasst das zumindest eine Heizelement, insbesondere jedes Heizelement, einen Heizdraht. Vorzugsweise ist der zumindest eine Heizdraht innerhalb der Heizebene mäanderförmig gebogen ausgebildet. Vorzugsweise ist über zumindest 75% des Heizdrahts ein Mittelpunkt eines Querschnitts des Heizdrahts in der Heizebene angeordnet. Endbereiche, insbesondere elektrische Anschlussbereiche, des zumindest einen Heizdrahts können außerhalb der Heizebene angeordnet sein. Der Heizdraht kann aus verschiedenen Materialien ausgebildet sein, insbesondere zu einem Ausbilden von Abschnitten mit unterschiedlichem ohmschen Widerstand. Es kann ein vorteilhaft kostengünstiges Heizelement erreicht werden. Es kann eine vorteilhafte Kombination von Heizdrähten beispielsweise aus der Backofentechnologie oder der Herdtechnologie mit der Elektrolysezelleneinheit zu einem Wärmeerhalt in der Elektrolysezelleneinheit erreicht werden.Furthermore, it is proposed that the at least one heating element comprises at least one meandering heating wire. The at least one heating element, in particular each heating element, preferably comprises a heating wire. preferred wise, the at least one heating wire is curved in a meandering shape within the heating plane. A center point of a cross section of the heating wire is preferably arranged in the heating plane over at least 75% of the heating wire. End areas, in particular electrical connection areas, of the at least one heating wire can be arranged outside the heating plane. The heating wire can be made of different materials, in particular to form sections with different ohmic resistances. An advantageously inexpensive heating element can be achieved. An advantageous combination of heating wires, for example from oven technology or stove technology, with the electrolytic cell unit can be achieved for heat retention in the electrolytic cell unit.

Ferner wird vorgeschlagen, dass das zumindest Heizelement zumindest eine zumindest im Wesentlichen in einer Ebene gewickelte Heizspule umfasst. Vorzugsweise umfasst das zumindest eine Heizelement zumindest einen Heizdraht, welcher die zumindest eine Heizspule bildet. Vorzugsweise ist der zumindest eine Heizdraht innerhalb der Heizebene spiralartig gebogen ausgebildet. Vorzugsweise ist über zumindest 75% des Heizdrahts, insbesondere des Heizelements, insbesondere der Heizspule, ein Mittelpunkt eines Querschnitts des Heizdrahts, insbesondere des Heizelements, insbesondere der Heizspule, in der Heizebene angeordnet. Es kann eine vorteilhaft materialsparende Anordnung des Heizelements erreicht werden.It is also proposed that the at least one heating element comprises at least one heating coil wound at least essentially in one plane. The at least one heating element preferably comprises at least one heating wire, which forms the at least one heating coil. Preferably, the at least one heating wire is curved in a spiral shape within the heating plane. A center point of a cross section of the heating wire, in particular the heating element, in particular the heating coil, is preferably arranged in the heating plane over at least 75% of the heating wire, in particular the heating element, in particular the heating coil. An advantageously material-saving arrangement of the heating element can be achieved.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der zumindest eine Heizdraht und/oder die zumindest eine Heizspule unregelmäßig, insbesondere in Bezug auf kleinste mittlere Abstände einzelner Schlingen und/oder Wicklungen des Heizdrahts zueinander, geformt und/oder gewickelt ist. Vorzugsweise ist der zumindest eine Heizdraht und/oder die zumindest eine Heizspule in einem mittleren Abschnitt mit größeren mittleren Abständen einzelner Schlingen und/oder Wicklungen des Heizdrahts zueinander geformt und/oder gewickelt als in äußeren Abschnitten des Heizdrahts. Bevorzugt sind die mittleren und die äußeren Abschnitte des zumindest einen Heizdrahts in Bezug auf die Heizebene angeordnet. Es kann eine vorteilhaft energieeffiziente Wärmebarriere außerhalb der Elektrolysezelleneinheit, insbesondere des Elektrolysezellenstacks, erreicht werden.Furthermore, it is proposed that the at least one heating wire and/or the at least one heating coil is formed and/or wound irregularly, in particular with regard to the smallest mean distances between individual loops and/or windings of the heating wire. The at least one heating wire and/or the at least one heating coil is preferably formed and/or wound in a central section with greater central distances between individual loops and/or windings of the heating wire than in the outer sections of the heating wire. The middle and the outer sections of the at least one heating wire are preferably arranged in relation to the heating plane. An advantageously energy-efficient thermal barrier can be achieved outside the electrolytic cell unit, in particular the electrolytic cell stack.

Ferner wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Heizelement innerhalb der Heizebene bis auf maximale Abweichungen von maximal 20% auf eine Fläche begrenzt ist, welche einer Außenfläche, zu welcher das zumindest eine Heizelement benachbart angeordnet ist, des zumindest einen Elektrolysezellenstacks entspricht. Vorzugsweise weist ein kleinster gedachter Quader, welcher das zumindest eine Heizelement vollständig umschließt, innerhalb der Heizebene eine maximale Fläche auf, welche bis auf Abweichungen von maximal 20%, bevorzugt maximal 10%, besonders bevorzugt maximal 3% einer dem Heizelement zugewandten Außenfläche der Elektrolysezelleneinheit, insbesondere des zumindest einen Elektrolysezellenstacks, entspricht. Vorzugsweise ist das zumindest eine Heizelement in der Heizebene auf eine Erstreckung mit einer Fläche begrenzt, welche bis auf Abweichungen von maximal 20%, bevorzugt maximal 10%, besonders bevorzugt maximal 3% einer dem Heizelement zugewandten Außenfläche der Elektrolysezelleneinheit, insbesondere des zumindest einen Elektrolysezellenstacks, entspricht. Es kann eine vorteilhaft flächige Abdeckung zumindest einer Außenseite der Elektrolysezelleneinheit durch die Heizeinheit erreicht werden, um eine insbesondere flächenabhängige Wärmeabstrahlung der Elektrolysezelleneinheit vorteilhaft zu reduzieren.Furthermore, it is proposed that the at least one heating element within the heating plane is limited to a maximum deviation of 20% to an area which corresponds to an outer surface of the at least one electrolytic cell stack, to which the at least one heating element is arranged adjacent. A smallest imaginary cuboid, which completely encloses the at least one heating element, preferably has a maximum area within the heating plane which, apart from deviations of at most 20%, preferably at most 10%, particularly preferably at most 3%, of an outer surface of the electrolytic cell unit facing the heating element, in particular of the at least one electrolytic cell stack. The at least one heating element in the heating plane is preferably limited to an extent with an area which, apart from deviations of at most 20%, preferably at most 10%, particularly preferably at most 3%, of an outer surface of the electrolysis cell unit facing the heating element, in particular of the at least one electrolysis cell stack, is equivalent to. An advantageously flat covering of at least one outside of the electrolytic cell unit can be achieved by the heating unit in order to advantageously reduce an area-dependent heat radiation of the electrolytic cell unit.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Elektrolysezelleneinheit zumindest zwei Elektrolysezellenstacks aufweist, wobei das zumindest eine Heizelement zwischen den zumindest zwei Elektrolysezellenstacks angeordnet ist. Vorzugsweise ist das zumindest eine Heizelement in der Heizebene auf eine Erstreckung mit einer Fläche begrenzt, welche bis auf Abweichungen von maximal 20%, bevorzugt maximal 10%, besonders bevorzugt maximal 3% einer dem zumindest einen Heizelement zugewandten Außenflächen der Elektrolysezelleneinheit, insbesondere der zumindest zwei Elektrolysezellenstacks, entspricht. Vorzugsweise sind die zumindest zwei, bevorzugt alle, Elektrolysezellenstacks gleich dimensioniert, insbesondere gleich geformt, insbesondere gleich groß, ausgebildet. Es kann eine vorteilhaft zweiseitige Ausnutzung der Wärmeenergie des zumindest einen Heizelements erreicht werden.Furthermore, it is proposed that the at least one electrolytic cell unit has at least two electrolytic cell stacks, with the at least one heating element being arranged between the at least two electrolytic cell stacks. The at least one heating element in the heating plane is preferably limited to an extent with an area which, apart from deviations of a maximum of 20%, preferably a maximum of 10%, particularly preferably a maximum of 3%, of an outer surface of the electrolytic cell unit facing the at least one heating element, in particular the at least two Electrolytic cell stacks, corresponds. The at least two, preferably all, electrolytic cell stacks are preferably of the same dimensions, in particular of the same shape, in particular of the same size. Advantageously, two-sided utilization of the thermal energy of the at least one heating element can be achieved.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Elektrolysezelleneinheit eine Vielzahl an Elektrolysezellenstacks aufweist, wobei die zumindest eine Heizeinheit eine Anzahl an Heizelementen aufweist, welche größer ist als eine Anzahl an Elektrolysezellenstacks, wobei die Heizebenen aller Heizelemente senkrecht zu der Kathodenebene ausgerichtet sind und die Heizelemente zu einem Umgeben der Elektrolysezellenstacks angrenzend an die Elektrolysezellenstacks angeordnet sind. Vorzugsweise ist jeder Elektrolysezellenstack der Elektrolysezelleneinheit von zumindest vier Heizelementen umgeben, welche insbesondere jeweils in einer Heizebene angeordnet sind, wobei insbesondere die Heizebenen, in welchen die Heizelemente angeordnet sind, parallel zueinander ausgerichtet sind. Es kann eine vorteilhafte Heizumgebung für Elektrolysezellenstacks erreicht werdenIt is also proposed that the at least one electrolytic cell unit has a large number of electrolytic cell stacks, with the at least one heating unit having a number of heating elements which is greater than a number of electrolytic cell stacks, with the heating planes of all heating elements being aligned perpendicularly to the cathode plane and the heating elements being towards surrounding the electrolytic cell stacks are arranged adjacent to the electrolytic cell stacks. Preferably, each electrolytic cell stack of the electrolytic cell unit is surrounded by at least four heating elements, which are arranged in particular in one heating plane, with the heating planes in which the heating elements are arranged being aligned parallel to one another. A favorable heating environment for electrolytic cell stacks can be achieved

Darüber hinaus wird ein Verfahren vorgeschlagen zu einem Betrieb einer erfindungsgemäßen Festoxidelektrolysezellenvorrichtung.In addition, a method is proposed for operating a solid oxide electrolytic cell device according to the invention.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt die Elektrolysezelleneinheit durch die Heizeinheit unterhalb eines thermoneutralen Punkts für eine Nennarbeit der Elektrolysezelleneinheit betrieben wird. Es kann ein vorteilhaft energieeffizienter Betrieb der Elektrolysezelleneinheit erreicht werden.Furthermore, it is proposed that in at least one method step the electrolytic cell unit is operated by the heating unit below a thermoneutral point for a nominal work of the electrolytic cell unit. An advantageously energy-efficient operation of the electrolytic cell unit can be achieved.

Alternativ zu Wasser kann die Elektrolysezelleneinheit auch mit anderen Stoffgemischen, wie beispielsweise Kohlendioxid oder einem Gemisch aus Stickstoff und Wasserdampf, betrieben werden.As an alternative to water, the electrolytic cell unit can also be operated with other mixtures of substances, such as carbon dioxide or a mixture of nitrogen and water vapor.

Die erfindungsgemäße Festoxidelektrolysezellenvorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Festoxidelektrolysezellenvorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.The solid oxide electrolytic cell device according to the invention and the method according to the invention should/should not be limited to the application and embodiment described above. In particular, the solid oxide electrolytic cell device according to the invention and the method according to the invention can have a number of individual elements, components and units as well as method steps that differs from a number specified here in order to fulfill a function described herein. In addition, in the value ranges specified in this disclosure, values lying within the specified limits should also be considered disclosed and can be used as desired.

Figurenlistecharacter list

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages result from the following description of the drawing. Three exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into further meaningful combinations.

Es zeigen:

  • 1 eine erfindungsgemäße Festoxidelektrolysezellenvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
  • 2 ein Heizelement der erfindungsgemäßen Festoxidelektrolysezellenvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
  • 3 ein Heizelement der erfindungsgemäßen Festoxidelektrolysezellenvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
  • 4 ein Heizelement der erfindungsgemäßen Festoxidelektrolysezellenvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
  • 5 ein Heizelement der erfindungsgemäßen Festoxidelektrolysezellenvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
  • 6 ein Verfahren zu einem Betrieb der Festoxidelektrolysezellenvorrichtung,
  • 7 eine alternative erfindungsgemäße Festoxidelektrolysezellenvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
  • 8 ein Heizelement der alternativen erfindungsgemäßen Festoxidelektrolysezellenvorrichtung in einer schematischen Darstellung und
  • 9 eine weitere alternative erfindungsgemäße Festoxidelektrolysezellenvorrichtung in einer schematischen Darstellung.
Show it:
  • 1 a solid oxide electrolysis cell device according to the invention in a schematic representation,
  • 2 a heating element of the solid oxide electrolytic cell device according to the invention in a schematic representation,
  • 3 a heating element of the solid oxide electrolytic cell device according to the invention in a schematic representation,
  • 4 a heating element of the solid oxide electrolytic cell device according to the invention in a schematic representation,
  • 5 a heating element of the solid oxide electrolytic cell device according to the invention in a schematic representation,
  • 6 a method of operating the solid oxide electrolytic cell device,
  • 7 an alternative solid oxide electrolytic cell device according to the invention in a schematic representation,
  • 8th a heating element of the alternative solid oxide electrolytic cell device according to the invention in a schematic representation and
  • 9 another alternative solid oxide electrolytic cell device according to the invention in a schematic representation.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments

1 zeigt eine Festoxidelektrolysezellenvorrichtung 10a. Die Festoxidelektrolysezellenvorrichtung 10a weist eine Elektrolysezelleneinheit 12a auf. Die Elektrolysezelleneinheit 12a ist dazu ausgebildet, Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten. Die Elektrolysezelleneinheit 12a kann analog als Brennstoffzelleneinheit betrieben werden. Die Festoxidelektrolysezellenvorrichtung 10a weist eine Heizeinheit 16a auf. Die Heizeinheit 16a ist dazu ausgebildet, die zumindest eine Elektrolysezelleneinheit 12a aufzuheizen. 1 10 shows a solid oxide electrolytic cell device 10a. The solid oxide electrolytic cell device 10a has an electrolytic cell unit 12a. The electrolytic cell unit 12a is designed to split water into hydrogen and oxygen. The electrolytic cell unit 12a can be operated analogously as a fuel cell unit. The solid oxide electrolytic cell device 10a has a heating unit 16a. The heating unit 16a is designed to heat the at least one electrolytic cell unit 12a.

Die Elektrolysezelleneinheit 12a weist vier Elektrolysezellenstacks 14a, 14a', 14a'', 14a''' auf. Die vier Elektrolysezellenstacks 14a, 14a', 14a'' 14a''' sind dazu ausgebildet, das Wasser in den Wasserstoff und den Sauerstoff aufzuspalten. Die vier Elektrolysezellenstacks 14a, 14a', 14a'', 14a''' sind alle gleich dimensioniert, insbesondere gleich geformt, insbesondere gleich groß, ausgebildet.The electrolysis cell unit 12a has four electrolysis cell stacks 14a, 14a', 14a'', 14a'''. The four electrolytic cell stacks 14a, 14a', 14a'', 14a''' are designed to split the water into hydrogen and oxygen. The four electrolytic cell stacks 14a, 14a′, 14a″, 14a′″ are all of the same dimensions, in particular of the same shape, in particular of the same size.

Jeder Elektrolysezellenstack 14a, 14a', 14a'', 14a''' weist mehrere Elektrolysezellen auf. Jeder Elektrolysezellenstack 14a, 14a', 14a'', 14a''' weist gleich viele Elektrolysezellen auf. Jeder Elektrolysezellenstack 14a, 14a', 14a'', 14a''' ist gleich ausgebildet. Insbesondere sind alle Elektrolysezellen gleich geformt, insbesondere gleich dimensioniert, ausgebildet.Each electrolytic cell stack 14a, 14a', 14a'', 14a''' has a plurality of electrolytic cells. Each electrolytic cell stack 14a, 14a', 14a'', 14a''' has the same number of electrolytic cells. Each electrolytic cell stack 14a, 14a', 14a'', 14a''' is of the same design. In particular, all electrolytic cells are of the same shape, in particular of the same dimensions.

Jede Elektrolysezelle umfasst eine Anode, eine Kathode und einen Elektrolyt, welcher zwischen der zumindest einen Anode und der zumindest einen Kathode angeordnet ist. Der Elektrolyt ist flächig mit der Anode und der Kathode verbunden. Die Anoden der Elektrolysezellen sind als flächige Elektrodenschichten ausgebildet, welche sich insbesondere jeweils in einer Anodenebene, insbesondere einer Elektrodenebene, erstrecken. Die Elektrodenebene ist senkrecht zu einer Stapelrichtung des zumindest einen Elektrolysezellenstacks 14a, 14a', 14a'', 14a''' ausgerichtet. Alle Elektrodenebenen sind senkrecht zu einer Stapelrichtung des zumindest einen Elektrolysezellenstacks 14a, 14a', 14a'', 14a''' ausgerichtet. Die Kathoden aller Elektrolysezellen sind als flächige Elektrodenschichten ausgebildet, welche sich jeweils insbesondere in einer, insbesondere der bereits genannten, Elektrodenebene, insbesondere einer Kathodenebene, erstrecken. Die Elektrolyte aller Elektrolysezellen sind als flächige Elektrolytschichten ausgebildet, welche sich insbesondere jeweils in einer Elektrolytebene erstrecken. Die Elektrodenebenen und die Elektrolytebenen sind parallel zueinander ausgerichtet. Die Elektrodenebenen, Kathodenebenen, Anodenebenen und die Elektrolytebenen sind alle parallel zueinander ausgerichtet und insbesondere senkrecht zur Stapelrichtung der Elektrolysezellenstacks 14a, 14a', 14a'', 14a'''. Alle Kathoden, insbesondere alle Elektrolyte, sind senkrecht zur Elektrodenebene gleich dick, insbesondere gleich stark, ausgebildet. Alle Elektrolysezellen sind senkrecht zur Elektrodenebene gleich dick, insbesondere gleich stark, ausgebildet. Insbesondere umfassen die Elektrolysezellenstacks 14a, 14a', 14a'', 14a''' jeweils zueinander parallele Kathodenebenen. Die Elektrolysezellenstacks 14a, 14a', 14a'', 14a''' sind quaderförmig, insbesondere würfelförmig, ausgebildet.Each electrolytic cell includes an anode, a cathode, and an electrolyte disposed between the at least one anode and the at least one cathode. The electrolyte is connected to the anode and the cathode over a large area. The anodes of the electrolytic cells are designed as flat electrode layers, which in particular each extend in an anode plane, in particular an electrode plane. The electrode plane is perpendicular to a stacking direction of the at least one electrolytic cell stack 14a, 14a', 14a'', 14a''' aligned. All electrode planes are aligned perpendicular to a stacking direction of the at least one electrolytic cell stack 14a, 14a', 14a'', 14a'''. The cathodes of all electrolytic cells are designed as flat electrode layers, which each extend in particular in one electrode plane, in particular the one already mentioned, in particular a cathode plane. The electrolytes of all electrolytic cells are designed as flat electrolyte layers, which in particular each extend in an electrolyte plane. The electrode planes and the electrolyte planes are aligned parallel to one another. The electrode planes, cathode planes, anode planes and the electrolyte planes are all aligned parallel to one another and in particular perpendicular to the stacking direction of the electrolytic cell stacks 14a, 14a', 14a'', 14a'''. All cathodes, in particular all electrolytes, are of the same thickness perpendicular to the electrode plane, in particular of the same thickness. All of the electrolytic cells are of the same thickness perpendicular to the electrode plane, in particular of the same thickness. In particular, the electrolytic cell stacks 14a, 14a′, 14a″, 14a′″ each include cathode planes which are parallel to one another. The electrolytic cell stacks 14a, 14a′, 14a″, 14a′″ are cuboid, in particular cube-shaped.

Die Heizeinheit 16a weist vier Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a auf. Die Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a sind außerhalb der Elektrolysezellenstacks 14a, 14a', 14a'', 14a''' benachbart zu den Elektrolysezellenstacks 14a, 14a', 14a'', 14a''' angeordnet. Die Heizeinheit 16a ist dazu ausgebildet, insbesondere angeordnet, den zumindest einen Elektrolysezellenstack 14a, 14a', 14a'', 14a''', insbesondere von außen, zu beheizen. Alle Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a sind außerhalb des zumindest einen Elektrolysezellenstacks 14a, 14a', 14a'', 14a''' angeordnet.The heating unit 16a has four heating elements 18a, 20a, 22a, 24a. The heating elements 18a, 20a, 22a, 24a are arranged outside the electrolytic cell stacks 14a, 14a', 14a'', 14a''' adjacent to the electrolytic cell stacks 14a, 14a', 14a'', 14a'''. The heating unit 16a is designed, in particular arranged, to heat the at least one electrolysis cell stack 14a, 14a', 14a'', 14a''', in particular from the outside. All heating elements 18a, 20a, 22a, 24a are arranged outside of the at least one electrolysis cell stack 14a, 14a', 14a'', 14a'''.

Die Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a sind beabstandet, insbesondere zumindest 1 cm, von den Elektrolysezellenstacks 14a, 14a', 14a'', 14a''' angeordnet. Die Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a sind jeweils als ein elektrisches Heizelement 18a, 20a, 22a, 24a ausgebildet. Die Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a sind ausschließlich als elektrisch betreibbares Heizelement 18a, 20a, 22a, 24a ausgebildet. Die Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a sind dazu ausgebildet, eine elektrische Energie in eine Wärmeenergie umzuwandeln, beispielsweise durch ohmsche Widerstände.The heating elements 18a, 20a, 22a, 24a are arranged at a distance, in particular at least 1 cm, from the electrolytic cell stacks 14a, 14a', 14a'', 14a'''. The heating elements 18a, 20a, 22a, 24a are each designed as an electrical heating element 18a, 20a, 22a, 24a. The heating elements 18a, 20a, 22a, 24a are designed exclusively as electrically operable heating elements 18a, 20a, 22a, 24a. The heating elements 18a, 20a, 22a, 24a are designed to convert electrical energy into thermal energy, for example by means of ohmic resistances.

Die Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a sind jeweils zumindest im Wesentlichen in einer Heizebene 26a, 28a, 30a, 32a angeordnet ist, welche senkrecht zu der Kathodenebene der Elektrolysezellenstacks 14a, 14a', 14a'', 14a''' ausgerichtet ist. Die Kathodenebene ist senkrecht zu den Stapelrichtungen der Elektrolysezellenstacks 14a, 14a', 14a'', 14a''', insbesondere der Elektrolysezellen, ausgerichtet. Die Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a sind jeweils parallel zu einer Außenseite eines der Elektrolysezellenstacks 14a, 14a', 14a'', 14a''' ausgerichtet. Die Heizebenen 26a, 28a, 30a, 32a sind jeweils parallel zu einer Außenseite eines der Elektrolysezellenstacks 14a, 14a', 14a'', 14a''' ausgerichtet.The heating elements 18a, 20a, 22a, 24a are each arranged at least essentially in a heating plane 26a, 28a, 30a, 32a, which is aligned perpendicular to the cathode plane of the electrolytic cell stacks 14a, 14a', 14a'', 14a'''. The cathode plane is aligned perpendicular to the stacking directions of the electrolytic cell stacks 14a, 14a', 14a'', 14a''', in particular the electrolytic cells. The heating elements 18a, 20a, 22a, 24a are each aligned parallel to an outside of one of the electrolytic cell stacks 14a, 14a', 14a'', 14a'''. The heating planes 26a, 28a, 30a, 32a are each aligned parallel to an outside of one of the electrolytic cell stacks 14a, 14a', 14a'', 14a'''.

Die Heizeinheit 16a umfasst vier Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a, wobei der zumindest eine Elektrolysezellenstack 14a, 14a', 14a'', 14a''' quaderförmig ausgebildet ist und wobei an zwei Außenflächen der Elektrolysezellenstacks 14a, 14a', 14a'', 14a''' jeweils eines der vier Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a angeordnet ist. Jeweils zwei Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a sind an aneinander angrenzenden Außenflächen eines Elektrolysezellenstacks 14a, 14a', 14a'', 14a''' angeordnet.The heating unit 16a comprises four heating elements 18a, 20a, 22a, 24a, wherein the at least one electrolysis cell stack 14a, 14a', 14a'', 14a''' is cuboid and wherein two outer surfaces of the electrolysis cell stacks 14a, 14a', 14a'' , 14a''' in each case one of the four heating elements 18a, 20a, 22a, 24a is arranged. In each case two heating elements 18a, 20a, 22a, 24a are arranged on mutually adjoining outer surfaces of an electrolytic cell stack 14a, 14a', 14a'', 14a'''.

Alle Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a sind elektrisch mit einem zentralen Verteilerelement 34a der Heizeinheit 16a verbunden, welches mit einem Stromnetz verbunden ist. Die Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a sind alle an Außenflächen der Elektrolysezellenstacks 14a, 14a', 14a'', 14a''' angeordnet, welche einem anderen Elektrolysezellenstack 14a, 14a', 14a'', 14a''' zugewandt ausgerichtet sind.All of the heating elements 18a, 20a, 22a, 24a are electrically connected to a central distributor element 34a of the heating unit 16a, which is connected to a mains power supply. The heating elements 18a, 20a, 22a, 24a are all arranged on the outer surfaces of the electrolytic cell stacks 14a, 14a', 14a'', 14a''', which face another electrolytic cell stack 14a, 14a', 14a'', 14a''' .

Die Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a sind innerhalb der jeweiligen Heizebenen 26a, 28a, 30a, 32a bis auf maximale Abweichungen von maximal 20% auf eine Fläche begrenzt, welche einer Außenfläche des zumindest einen Elektrolysezellenstacks 14a, 14a', 14a'', 14a''', zu welcher die Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a benachbart angeordnet sind, entspricht. Insbesondere weist ein kleinster gedachter Quader, welcher eines der Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a vollständig umschließt, in einem Schnitt entlang der Heizebene 26a, 28a, 30a, 32a eine maximale Fläche auf, welche bis auf Abweichungen von 10%, einer dem jeweiligen Heizelement 18a, 20a, 22a, 24a zugewandten Außenfläche der Elektrolysezelleneinheit 12a, insbesondere des jeweiligen Elektrolysezellenstacks 14a, 14a', 14a'', 14a''', entspricht. Die Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a sind in der jeweiligen Heizebene 26a, 28a, 30a, 32a auf eine Erstreckung mit einer Fläche begrenzt, welche bis auf Abweichungen von maximal 10% einer dem jeweiligen Heizelement 18a, 20a, 22a, 24a zugewandten Außenfläche der Elektrolysezelleneinheit 12a, insbesondere des jeweiligen Elektrolysezellenstacks 14a, 14a', 14a'', 14a''', entspricht. Insbesondere weist die Elektrolysezelleneinheit 12a vier Elektrolysezellenstacks 14a, 14a', 14a'', 14a''' auf, wobei die Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a jeweils zwischen zwei Elektrolysezellenstacks 14a, 14a', 14a'', 14a''' angeordnet sind.The heating elements 18a, 20a, 22a, 24a are limited within the respective heating planes 26a, 28a, 30a, 32a to a maximum deviation of at most 20% to an area which is an outer surface of the at least one electrolytic cell stack 14a, 14a', 14a'', 14a''' to which the heating elements 18a, 20a, 22a, 24a are arranged adjacent. In particular, the smallest imaginary cuboid that completely encloses one of the heating elements 18a, 20a, 22a, 24a has a maximum area in a section along the heating plane 26a, 28a, 30a, 32a, which, with deviations of 10%, corresponds to one of the respective Heating element 18a, 20a, 22a, 24a facing the outer surface of the electrolytic cell unit 12a, in particular of the respective electrolytic cell stack 14a, 14a ', 14a' ', 14a' 'corresponds. The heating elements 18a, 20a, 22a, 24a are limited in the respective heating plane 26a, 28a, 30a, 32a to an extent with an area which, apart from deviations of a maximum of 10%, is an outer surface facing the respective heating element 18a, 20a, 22a, 24a of the electrolysis cell unit 12a, in particular of the respective electrolysis cell stack 14a, 14a', 14a'', 14a'''. In particular, the electrolytic cell unit 12a has four electrolytic cell stacks 14a, 14a', 14a'', 14a''', with the heating elements 18a, 20a, 22a, 24a being arranged between two electrolytic cell stacks 14a, 14a', 14a'', 14a''' are.

Die 2 bis 5 und 7 zeigen verschiedene Ausführungsformen für die Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a, wobei die Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a auch alle gleich ausgebildet sein könnten oder nur teilweise verschieden ausgebildet sein könnten. Zum Zeigen aller Beispiele wurde zu Demonstrationszwecken entschieden, hier beispielhaft vier verschiedene Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a zu zeigen.the 2 until 5 and 7 show different embodiments for the heating elements 18a, 20a, 22a, 24a, wherein the heating elements 18a, 20a, 22a, 24a could also all be designed the same or could be designed only partially differently. To show all the examples, it was decided for demonstration purposes to show four different heating elements 18a, 20a, 22a, 24a here by way of example.

Jedes Heizelement 18a, 20a, 22a, 24a umfasst einen Heizdraht 36a, 38a, 40a, 42a.Each heating element 18a, 20a, 22a, 24a comprises a heating wire 36a, 38a, 40a, 42a.

2 zeigt beispielsweise ein Heizelement 18a der vier Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a. Das Heizelement 18a umfasst einen mäanderförmigen Heizdraht 36a. Der Heizdraht 36a ist innerhalb der Heizebene 26a mäanderförmig gebogen ausgebildet. Über mehr als 75% des Heizdrahts 36a ist ein Mittelpunkt eines Querschnitts des Heizdrahts 36a in der Heizebene 26a angeordnet. Der Heizdraht 36a ist aus einem einzigen Material, und insbesondere mit einem gleichmäßigen Querschnitt, bevorzugt Durchmesser, ausgebildet, insbesondere zu einem Erreichen eines gleichmäßigen ohmschen Widerstands entlang des gesamten Heizdrahts 36a. 2 12 shows, for example, one heating element 18a of the four heating elements 18a, 20a, 22a, 24a. The heating element 18a comprises a meandering heating wire 36a. The heating wire 36a is curved in a meandering shape within the heating plane 26a. A center point of a cross section of the heating wire 36a is arranged in the heating plane 26a over more than 75% of the heating wire 36a. The heating wire 36a is formed from a single material and in particular with a uniform cross section, preferably diameter, in particular to achieve a uniform ohmic resistance along the entire heating wire 36a.

3 zeigt beispielsweise ein Heizelement 20a der vier Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a. Das Heizelement 20a umfasst einen mäanderförmigen Heizdraht 38a. Der Heizdraht 38a ist innerhalb der Heizebene 28a mäanderförmig gebogen ausgebildet. Der Heizdraht 38a ist unregelmäßig, insbesondere in Bezug auf kleinste mittlere Abstände einzelner Schlingen des Heizdrahts 38a zueinander, geformt. Der Heizdraht 38a ist in einem mittleren Abschnitt mit größeren mittleren Abständen einzelner Schlingen des Heizdrahts 38a zueinander geformt als in äußeren Abschnitten des Heizdrahts 38a. Die mittleren und die äußeren Abschnitte des zumindest einen Heizdrahts 38a sind in Bezug auf die Heizebene 28a angeordnet. Über mehr als 75% des Heizdrahts 38a ist ein Mittelpunkt eines Querschnitts des Heizdrahts 38a in der Heizebene 28a angeordnet. Der Heizdraht 38a ist aus einem einzigen Material, und insbesondere mit einem gleichmäßigen Querschnitt, bevorzugt Durchmesser, ausgebildet, insbesondere zu einem Erreichen eines gleichmäßigen ohmschen Widerstands entlang des gesamten Heizdrahts 38a. 3 12 shows, for example, one heating element 20a of the four heating elements 18a, 20a, 22a, 24a. The heating element 20a comprises a meandering heating wire 38a. The heating wire 38a is bent in a meandering shape within the heating plane 28a. The heating wire 38a is shaped irregularly, in particular in relation to the smallest mean distances between individual loops of the heating wire 38a. The heating wire 38a is formed in a central section with larger central distances between individual loops of the heating wire 38a than in the outer sections of the heating wire 38a. The middle and the outer sections of the at least one heating wire 38a are arranged with respect to the heating plane 28a. A center point of a cross section of the heating wire 38a is arranged in the heating plane 28a over more than 75% of the heating wire 38a. The heating wire 38a is formed from a single material and in particular with a uniform cross section, preferably diameter, in particular to achieve a uniform ohmic resistance along the entire heating wire 38a.

4 zeigt beispielsweise ein Heizelement 22a der vier Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a. Das Heizelement 22a umfasst eine in einer Ebene gewickelte Heizspule. Das Heizelement 22a umfasst einen Heizdraht 40a, welcher die zumindest eine Heizspule bildet. Das Heizelement 22a umfasst einen spulenartig gewickelten Heizdraht 40a. Der Heizdraht 40a ist innerhalb der Heizebene 30a spiralartig gebogen ausgebildet. Ein Mittelpunkt eines Querschnitts des Heizdrahts 40a ist über 75% einer Länge des Heizdrahts 40a, insbesondere des Heizelements 22a, insbesondere der Heizspule, innerhalb der Heizebene 30a angeordnet. 4 12 shows, for example, one heating element 22a of the four heating elements 18a, 20a, 22a, 24a. The heating element 22a comprises a heating coil wound in one plane. The heating element 22a includes a heating wire 40a, which forms the at least one heating coil. The heating element 22a comprises a heating wire 40a wound in the manner of a coil. The heating wire 40a is curved in a spiral shape within the heating plane 30a. A center point of a cross section of the heating wire 40a is arranged over 75% of a length of the heating wire 40a, in particular of the heating element 22a, in particular of the heating coil, within the heating plane 30a.

5 zeigt beispielsweise ein Heizelement 24a der vier Heizelemente 18a, 20a, 22a, 24a. Das Heizelement 24a umfasst eine in einer Ebene gewickelte Heizspule. Das Heizelement 24a umfasst einen Heizdraht 42a, welcher die zumindest eine Heizspule bildet. Das Heizelement 24a umfasst einen spulenartig gewickelten Heizdraht 42a. Der Heizdraht 42a ist innerhalb der Heizebene 32a spiralartig gebogen ausgebildet. Ein Mittelpunkt eines Querschnitts des Heizdrahts 42a ist über 75% einer Länge des Heizdrahts 42a, insbesondere des Heizelements 24a, insbesondere der Heizspule, innerhalb der Heizebene 32a angeordnet. Die Heizspule, insbesondere der Heizdraht 42a, ist unregelmäßig, insbesondere in Bezug auf kleinste mittlere Abstände einzelner Wicklungen des Heizdrahts 42a zueinander, geformt und/oder gewickelt. Die Heizspule, insbesondere der Heizdraht 42a, ist in einem mittleren Abschnitt mit größeren mittleren Abständen einzelner Wicklungen des Heizdrahts 42a zueinander geformt und/oder gewickelt als in äußeren Abschnitten des Heizdrahts 42a. Die mittleren und die äußeren Abschnitte des zumindest einen Heizdrahts 42a sind in Bezug auf die Heizebene 32a angeordnet. 5 12 shows, for example, one heating element 24a of the four heating elements 18a, 20a, 22a, 24a. The heating element 24a comprises a heating coil wound in one plane. The heating element 24a includes a heating wire 42a, which forms the at least one heating coil. The heating element 24a comprises a heating wire 42a wound in the manner of a coil. The heating wire 42a is curved in a spiral shape within the heating plane 32a. A center point of a cross section of the heating wire 42a is arranged over 75% of a length of the heating wire 42a, in particular of the heating element 24a, in particular of the heating coil, within the heating plane 32a. The heating coil, in particular the heating wire 42a, is shaped and/or wound irregularly, in particular in relation to the smallest mean distances between individual windings of the heating wire 42a. The heating coil, in particular the heating wire 42a, is formed and/or wound in a central section with larger central distances between individual windings of the heating wire 42a than in the outer sections of the heating wire 42a. The middle and the outer sections of the at least one heating wire 42a are arranged with respect to the heating plane 32a.

6 zeigt schematisch ein Verfahren zu einem Betrieb der Festoxidelektrolysezellenvorrichtung 10a. In zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere einem Betriebsschritt 44a, wird die Elektrolysezelleneinheit 12a durch die Heizeinheit 16a unterhalb eines thermoneutralen Punkts für eine Nennarbeit der Elektrolysezelleneinheit 12a betrieben. 6 FIG. 12 schematically shows a method of operating the solid oxide electrolytic cell device 10a. In at least one method step, in particular an operating step 44a, the electrolytic cell unit 12a is operated by the heating unit 16a below a thermoneutral point for a rated work of the electrolytic cell unit 12a.

In den 7 bis 9 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 6, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 6 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der 7 bis 9 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b und c ersetzt.In the 7 until 9 two further exemplary embodiments of the invention are shown. The following descriptions and the drawings are essentially limited to the differences between the exemplary embodiments, with regard to components having the same designation, in particular with regard to components having the same reference symbols, also to the drawings and/or the description of the other exemplary embodiments, in particular the 1 until 6 , can be referenced. To distinguish between the exemplary embodiments, the letter a is the reference number of the exemplary embodiment in FIGS 1 until 6 adjusted. In the embodiments of 7 until 9 the letter a is replaced by the letters b and c.

7 zeigt eine alternative Festoxidelektrolysezellenvorrichtung 10b. Die Festoxidelektrolysezellenvorrichtung 10b weist eine Elektrolysezelleneinheit 12b auf. Die Festoxidelektrolysezellenvorrichtung 10b weist eine Heizeinheit 16b auf. Die Heizeinheit 16b ist dazu ausgebildet, die zumindest eine Elektrolysezelleneinheit 12b aufzuheizen. Auf Vergabe von Bezugszeichen für Heizebenen wird in den folgenden Beispielen verzichtet. 7 Figure 10b shows an alternative solid oxide electrolytic cell device. The solid oxide electrolytic cell device 10b has an electrolytic cell unit 12b on. The solid oxide electrolytic cell device 10b has a heating unit 16b. The heating unit 16b is designed to heat up the at least one electrolytic cell unit 12b. The following examples do not assign reference symbols to heating levels.

Die Elektrolysezelleneinheit 12b weist vier Elektrolysezellenstacks 14b, 14b', 14b'', 14b''' auf.The electrolysis cell unit 12b has four electrolysis cell stacks 14b, 14b', 14b'', 14b'''.

Ausführungsbeispiel a unterscheidet sich von Ausführungsbeispiel b vordergründig durch die Anordnung und Anzahl der Heizelemente 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b der Heizeinheit 16b.Exemplary embodiment a differs from exemplary embodiment b primarily in the arrangement and number of heating elements 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b of heating unit 16b.

Die Heizeinheit 16b umfasst acht Heizelemente 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b. Die Elektrolysezelleneinheit 12b weist eine Vielzahl an Elektrolysezellenstacks 14b, 14b', 14bv, 14b''' auf, wobei die Heizeinheit 16b eine Anzahl an Heizelementen 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b aufweist, welche größer ist als eine Anzahl an Elektrolysezellenstacks 14b, 14b', 14b'', 14b''', wobei die Heizebenen (nicht mit Bezugszeichen markiert) aller Heizelemente 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b senkrecht zu einer Kathodenebene ausgerichtet sind und die Heizelemente 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b zu einem Umgeben der Elektrolysezellenstacks 14b, 14b', 14b'', 14b''' angrenzend an die Elektrolysezellenstacks 14b, 14b', 14b'', 14b''' angeordnet sind. Zwischen den Elektrolysezellenstacks 14b, 14b', 14b'', 14b''' sind keine Heizelemente 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b angeordnet.The heating unit 16b comprises eight heating elements 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b. The electrolytic cell unit 12b has a plurality of electrolytic cell stacks 14b, 14b', 14bv, 14b''', the heating unit 16b having a number of heating elements 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b which is greater than a number of electrolytic cell stacks 14b, 14b', 14b'', 14b''', the heating planes (not marked with reference numbers) of all heating elements 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b being aligned perpendicular to a cathode plane and the heating elements 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b for surrounding the electrolytic cell stacks 14b, 14b', 14b'', 14b''' adjacent to the electrolytic cell stacks 14b, 14b', 14b'', 14b ''' are arranged. No heating elements 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b are arranged between the electrolytic cell stacks 14b, 14b', 14b'', 14b'''.

Zwei Heizelemente 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b der acht Heizelemente 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b sind teilweise zueinander an rechtwinklig ausgerichteten Außenflächen eines der Elektrolysezellenstacks 14b, 14b', 14b'', 14b''' angeordnet. Zwei Heizelemente 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b der acht Heizelemente 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b sind teilweise auf sich gegenüberliegenden Seiten, insbesondere an sich gegenüberliegenden Außenflächen, eines der Elektrolysezellenstacks 14b, 14b', 14b'', 14b''' angeordnet.Two heating elements 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b of the eight heating elements 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b are partly arranged at right angles to one another on the outer surfaces of one of the electrolytic cell stacks 14b, 14b', 14b'', 14b''' arranged. Two heating elements 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b of the eight heating elements 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b are partially on opposite sides, in particular on opposite outer surfaces, one of the Electrolytic cell stacks 14b, 14b', 14b'', 14b''' arranged.

8 zeigt beispielsweise ein Heizelement 46b der acht Heizelemente 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b. Das Heizelement 46b umfasst eine mehrlagige Heizspule. Das Heizelement 46b umfasst einen Heizdraht 62b, welcher die Heizspule bildet. Das Heizelement 46b umfasst einen spulenartig gewickelten Heizdraht 62b. Ein Schwerpunkt des Heizdrahts 62b ist in einer Heizebene angeordnet. Die Heizebene des Heizelements 46b ist eine Mittelebene, welche parallel zu einer größten Außenseite eines kleinsten gedachten Quaders, welcher die Heizspule des Heizelements 46b vollständig umschließt, ausgerichtet ist. 8th 14 shows, for example, one heating element 46b of the eight heating elements 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b. The heating element 46b comprises a multi-layer heating coil. The heating element 46b includes a heating wire 62b which forms the heating coil. The heating element 46b comprises a heating wire 62b wound in the manner of a coil. A center of gravity of the heating wire 62b is arranged in a heating plane. The heating plane of the heating element 46b is a central plane, which is aligned parallel to a largest outside of a smallest imaginary cuboid, which completely encloses the heating coil of the heating element 46b.

9 zeigt eine weitere alternative Festoxidelektrolysezellenvorrichtung 10c. Die Festoxidelektrolysezellenvorrichtung 10c weist eine Elektrolysezelleneinheit 12c auf. Die Festoxidelektrolysezellenvorrichtung 10c weist eine Heizeinheit 16c auf. Die Heizeinheit 16c ist dazu ausgebildet, die zumindest eine Elektrolysezelleneinheit 12c aufzuheizen. Die Elektrolysezelleneinheit 12c weist vier Elektrolysezellenstacks 14c, 14c', 14c'', 14c''' auf. 9 Figure 10 shows another alternative solid oxide electrolytic cell device 10c. The solid oxide electrolytic cell device 10c has an electrolytic cell unit 12c. The solid oxide electrolytic cell device 10c has a heating unit 16c. The heating unit 16c is designed to heat the at least one electrolytic cell unit 12c. The electrolytic cell unit 12c has four electrolytic cell stacks 14c, 14c', 14c'', 14c'''.

Ausführungsbeispiel c zeigt eine Kombination der Ausführungsbeispiele a und b.Exemplary embodiment c shows a combination of exemplary embodiments a and b.

Die Heizeinheit 16c umfasst zwölf Heizelemente 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c. Die Elektrolysezelleneinheit 12c weist eine Vielzahl an Elektrolysezellenstacks 14c, 14c', 14c'', 14c''' auf, wobei die Heizeinheit 16c eine Anzahl an Heizelementen 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c aufweist, welche größer ist als eine Anzahl an Elektrolysezellenstacks 14c, 14c', 14c'', 14c''', wobei die Heizebenen (nicht mit Bezugszeichen markiert) aller Heizelemente 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c senkrecht zu einer Kathodenebene ausgerichtet sind und die Heizelemente 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c zu einem Umgeben der Elektrolysezellenstacks 14c, 14c', 14c'', 14c''' angrenzend an die Elektrolysezellenstacks 14c, 14c', 14c'', 14c''' angeordnet sind. Zwischen den Elektrolysezellenstacks 14c, 14c', 14c'', 14c''' sind vier Heizelemente 18c, 20c, 22c, 24c analog zu Ausführungsbeispiel a angeordnet.The heating unit 16c comprises twelve heating elements 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c. The electrolytic cell unit 12c has a plurality of electrolytic cell stacks 14c, 14c', 14c'', 14c''', the heating unit 16c having a number of heating elements 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c , 58c, 60c, which is greater than a number of electrolytic cell stacks 14c, 14c', 14c'', 14c''', the heating levels (not marked with reference numbers) of all heating elements 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c , 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c are aligned perpendicular to a cathode plane and the heating elements 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c to surround the electrolysis cell stack 14c , 14c', 14c'', 14c''' are arranged adjacent to the electrolytic cell stacks 14c, 14c', 14c'', 14c'''. Between the electrolytic cell stacks 14c, 14c', 14c'', 14c''', four heating elements 18c, 20c, 22c, 24c are arranged analogously to exemplary embodiment a.

Jeder Elektrolysezellenstack 14c, 14c', 14c'', 14c''' der Elektrolysezelleneinheit 12c ist von vier Heizelementen 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c umgeben, welche insbesondere jeweils in einer Heizebene angeordnet sind, wobei insbesondere die Heizebenen, in welchen die Heizelemente 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c angeordnet sind, parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Heizebenen sind senkrecht zu den Stapelrichtungen der Elektrolysezellenstacks 14c, 14c', 14c'', 14c''' ausgerichtet.Each electrolytic cell stack 14c, 14c', 14c'', 14c''' of the electrolytic cell unit 12c is surrounded by four heating elements 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c, which in particular are arranged in a heating plane, wherein in particular the heating planes in which the heating elements 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c are arranged are aligned parallel to one another. The heating planes are aligned perpendicular to the stacking directions of the electrolytic cell stacks 14c, 14c', 14c'', 14c'''.

Zwei Heizelemente 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c der zwölf Heizelemente 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c sind zueinander an rechtwinklig ausgerichteten Außenflächen eines der Elektrolysezellenstacks 14c, 14c', 14c'', 14c''' angeordnet. Zwei Heizelemente 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c der zwölf Heizelemente 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c sind auf sich gegenüberliegenden Seiten, insbesondere an sich gegenüberliegenden Außenflächen, eines der Elektrolysezellenstacks 14c, 14c', 14c'', 14c''' angeordnet.Two heating elements 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c of the twelve heating elements 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c are arranged at right angles to one another on the outer surfaces of one of the electrolytic cell stacks 14c, 14c', 14c'', 14c'''. Two heating elements 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c of the twelve heating elements 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c are on opposite sides, esp one of the electrolytic cell stacks 14c, 14c', 14c'', 14c''' is arranged on opposite outer surfaces.

Alle Heizelemente 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c könnten zusätzlich über ein Rahmengestell miteinander verbunden sein. Freier Raum innerhalb des Rahmengestells kann dabei mit Dämmmaterial ausgekleidet sein. Die mittleren Heizelemente 18c, 20c, 22c, 24c weisen einen größeren Abstand zu den Elektrolysezellenstacks 14c, 14c', 14c'', 14c''' auf als die äußeren Heizelemente 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c.All heating elements 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c could also be connected to one another via a framework. Free space within the framework can be lined with insulating material. The middle heating elements 18c, 20c, 22c, 24c are at a greater distance from the electrolysis cell stacks 14c, 14c', 14c'', 14c''' than the outer heating elements 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c .

Claims (11)

Festoxidelektrolysezellenvorrichtung mit zumindest einer Elektrolysezelleneinheit (12a; 12b; 12c), welche dazu ausgebildet ist, Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten und welche zumindest einen Elektrolysezellenstack (14a, 14a', 14a'', 14a'''; 14b, 14b', 14b'', 14b'''; 14c, 14c', 14c'', 14c''') aufweist, und mit zumindest einer Heizeinheit (16a; 16b; 16c), welche dazu vorgesehen ist, die zumindest eine Elektrolysezelleneinheit (12a; 12b; 12c) aufzuheizen, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Heizeinheit (16a; 16b; 16c) zumindest ein Heizelement (18a, 20a, 22a, 24a; 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b; 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c) aufweist, welches außerhalb des zumindest einen Elektrolysezellenstacks (14a, 14a', 14a'', 14a'''; 14b, 14b', 14b'', 14b'''; 14c, 14c', 14c'', 14c''') benachbart zu dem zumindest einen Elektrolysezellenstack (14a, 14a', 14a'', 14a'''; 14b, 14b', 14b'', 14b''', 14c, 14c', 14c'', 14c''') angeordnet ist.Solid oxide electrolytic cell device having at least one electrolytic cell unit (12a; 12b; 12c) which is designed to split water into hydrogen and oxygen and which has at least one electrolytic cell stack (14a, 14a', 14a'', 14a'''; 14b, 14b', 14b '', 14b'''; 14c, 14c', 14c'', 14c'''), and having at least one heating unit (16a; 16b; 16c), which is provided for the purpose of heating the at least one electrolytic cell unit (12a; 12b ; 12c), characterized in that the at least one heating unit (16a; 16b; 16c) comprises at least one heating element (18a, 20a, 22a, 24a; 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b; 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c) which is outside the at least one electrolytic cell stack (14a, 14a', 14a'', 14a'''; 14b, 14b', 14b'', 14b'''; 14c, 14c', 14c'', 14c''') adjacent to the at least one electrolysis cell stack (14a, 14a', 14a'', 14a'''; 14b, 14b', 14b '', 14b''', 14c, 14c', 14c'', 14c'''). Festoxidelektrolysezellenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Heizelement (18a, 20a, 22a, 24a; 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b; 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c) zumindest im Wesentlichen in einer Heizebene (26a, 28a, 30a, 32a) angeordnet ist, welche senkrecht zu einer Kathodenebene des zumindest einen Elektrolysezellenstacks (14a, 14a', 14a'', 14a'''; 14b, 14b', 14b'', 14b'''; 14c, 14c', 14c'', 14c''') ausgerichtet ist.solid oxide electrolytic cell device claim 1 , characterized in that the at least one heating element (18a, 20a, 22a, 24a; 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b; 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c) is arranged at least essentially in a heating plane (26a, 28a, 30a, 32a) which is perpendicular to a cathode plane of the at least one electrolysis cell stack (14a, 14a', 14a'', 14a'''; 14b, 14b', 14b'', 14b'''; 14c, 14c', 14c'', 14c'''). Festoxidelektrolysezellenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Heizeinheit (16a; 16b; 16c) zumindest zwei Heizelemente (18a, 20a, 22a, 24a; 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b; 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c) aufweist, wobei der zumindest eine Elektrolysezellenstack (14a, 14a', 14a'', 14a'''; 14b, 14b', 14b'', 14b'''; 14c, 14c', 14c'', 14c''') zumindest im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist, wobei an zumindest zwei Außenflächen des zumindest einen Elektrolysezellenstacks (14a, 14a', 14a'', 14a'''; 14b, 14b', 14b'', 14b''', 14c, 14c', 14c'', 14c''') zumindest eines der zumindest zwei Heizelemente (18a, 20a, 22a, 24a; 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b; 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c) angeordnet ist.solid oxide electrolytic cell device claim 1 or 2 , characterized in that the at least one heating unit (16a; 16b; 16c) has at least two heating elements (18a, 20a, 22a, 24a; 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b; 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c), wherein the at least one electrolysis cell stack (14a, 14a', 14a'', 14a'''; 14b, 14b', 14b'', 14b '''; 14c, 14c', 14c'', 14c''') is at least essentially cuboid, wherein on at least two outer surfaces of the at least one electrolysis cell stack (14a, 14a', 14a'', 14a'''; 14b , 14b', 14b'', 14b''', 14c, 14c', 14c'', 14c''') at least one of the at least two heating elements (18a, 20a, 22a, 24a; 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b; 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c). Festoxidelektrolysezellenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Heizelement (18a, 20a, 22a, 24a; 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b; 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c) zumindest einen mäanderförmigen Heizdraht (36a, 38a) umfasst.Solid oxide electrolytic cell device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one heating element (18a, 20a, 22a, 24a; 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b; 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c) comprises at least one meandering heating wire (36a, 38a). Festoxidelektrolysezellenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest Heizelement (18a, 20a, 22a, 24a; 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b; 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c) zumindest eine zumindest im Wesentlichen in einer Ebene gewickelte Heizspule umfasst.Solid oxide electrolytic cell device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one heating element (18a, 20a, 22a, 24a; 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b; 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c , 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c) comprises at least one heating coil wound at least essentially in one plane. Festoxidelektrolysezellenvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Heizdraht (38a, 42a) und/oder die zumindest eine Heizspule unregelmäßig, insbesondere in Bezug auf kleinste mittlere Abstände einzelner Schlingen und/oder Wicklungen des Heizdrahts (38a, 42a) zueinander, geformt und/oder gewickelt ist.solid oxide electrolytic cell device claim 4 or 5 , characterized in that the at least one heating wire (38a, 42a) and/or the at least one heating coil is formed and/or wound irregularly, in particular in relation to the smallest mean distances between individual loops and/or windings of the heating wire (38a, 42a). is. Festoxidelektrolysezellenvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Heizelement (18a, 20a, 22a, 24a; 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b; 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c) innerhalb der Heizebene (26a, 28a, 30a, 32a) bis auf maximale Abweichungen von maximal 20% auf eine Fläche begrenzt ist, welche einer Außenfläche, zu welcher das zumindest eine Heizelement (18a, 20a, 22a, 24a; 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b; 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c) benachbart angeordnet ist, des zumindest einen Elektrolysezellenstacks (14a, 14a', 14a'', 14a'''; 14b, 14b', 14b'', 14b'''; 14c, 14c', 14c'', 14c''') entspricht.solid oxide electrolytic cell device claim 2 , characterized in that the at least one heating element (18a, 20a, 22a, 24a; 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b; 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c) within the heating level (26a, 28a, 30a, 32a), with a maximum deviation of 20%, is limited to a surface which is an outer surface to which the at least one heating element (18a, 20a, 22a , 24a; 46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b; 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c) is arranged adjacent to the at least one Electrolytic cell stacks (14a, 14a', 14a'', 14a'''; 14b, 14b', 14b'', 14b'''; 14c, 14c', 14c'', 14c'''). Festoxidelektrolysezellenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Elektrolysezelleneinheit (12a; 12c) zumindest zwei Elektrolysezellenstacks (14a, 14a', 14a'', 14a'''; 14c, 14c', 14c'', 14c''') aufweist, wobei das zumindest eine Heizelement (18a, 20a, 22a, 24a; 18c, 20c, 22c, 24c) zwischen den zumindest zwei Elektrolysezellenstacks (14a, 14a', 14a'', 14a'''; 14c, 14c', 14c'', 14c''') angeordnet ist.Solid oxide electrolytic cell device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one electrolytic cell unit (12a; 12c) comprises at least two electrolytic cell stacks (14a, 14a', 14a'', 14a'''; 14c, 14c', 14c'', 14c'''), wherein the at least one heating element (18a, 20a, 22a, 24a; 18c, 20c, 22c, 24c) between the at least two electrolysis cell stacks (14a, 14a', 14a'', 14a'''; 14c, 14c' , 14c'', 14c'''). Festoxidelektrolysezellenvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Elektrolysezelleneinheit (12b; 12c), eine Vielzahl an Elektrolysezellenstacks (14b, 14b', 14b'', 14b'''; 14c, 14c', 14c'', 14c''') aufweist, wobei die zumindest eine Heizeinheit (16b; 16c) eine Anzahl an Heizelementen (46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b; 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c) aufweist, welche größer ist als eine Anzahl an Elektrolysezellenstacks (14b, 14b', 14b'', 14b'''; 14c, 14c', 14c'', 14c'''), wobei die Heizebenen aller Heizelemente (46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b; 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c) senkrecht zu der Kathodenebene ausgerichtet sind und die Heizelemente (46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b; 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c) zu einem Umgeben der Elektrolysezellenstacks (14b, 14b', 14b'', 14b'''; 14c, 14c', 14c'', 14c''') angrenzend an die Elektrolysezellenstacks (14b, 14b', 14b'', 14b'''; 14c, 14c', 14c'', 14c''') angeordnet sind.solid oxide electrolytic cell device claim 2 , characterized in that the at least one electrolysis cell unit (12b; 12c) has a large number of electrolysis cell stacks (14b, 14b', 14b'', 14b'''; 14c, 14c', 14c'', 14c'''), wherein the at least one heating unit (16b; 16c) has a number of heating elements (46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b; 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c , 58c, 60c) which is larger than a number of electrolytic cell stacks (14b, 14b', 14b'', 14b'''; 14c, 14c', 14c'', 14c'''), the heating planes of all heating elements (46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b; 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c) are oriented perpendicular to the cathode plane and the heating elements (46b, 48b, 50b, 52b, 54b, 56b, 58b, 60b; 18c, 20c, 22c, 24c, 46c, 48c, 50c, 52c, 54c, 56c, 58c, 60c) to surround the electrolysis cell stacks (14b, 14b ', 14b'', 14b'''; 14c, 14c', 14c'', 14c''') adjacent to the electrolysis cell stacks (14b, 14b', 14b'', 14b'''; 14c, 14c', 14c '', 14c''') are arranged. Verfahren zu einem Betrieb der Festoxidelektrolysezellenvorrichtung (10a; 10b; 10c) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.Method for operating the solid oxide electrolytic cell device (10a; 10b; 10c) according to one of Claims 1 until 9 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt die Elektrolysezelleneinheit (12a; 12b; 12c) durch die Heizeinheit (16a; 16b; 16c) unterhalb eines thermoneutralen Punkts für eine Nennarbeit der Elektrolysezelleneinheit (12a; 12b; 12c) betrieben wird.procedure after claim 10 , characterized in that in at least one method step the electrolysis cell unit (12a; 12b; 12c) is operated by the heating unit (16a; 16b; 16c) below a thermoneutral point for a nominal work of the electrolysis cell unit (12a; 12b; 12c).
DE102021203513.2A 2021-04-09 2021-04-09 Solid oxide electrolytic cell device and method of operating the solid oxide electrolytic cell device Pending DE102021203513A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021203513.2A DE102021203513A1 (en) 2021-04-09 2021-04-09 Solid oxide electrolytic cell device and method of operating the solid oxide electrolytic cell device
CN202210374097.7A CN115247268A (en) 2021-04-09 2022-04-11 Solid oxide electrolysis cell arrangement and method for operating a solid oxide electrolysis cell arrangement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021203513.2A DE102021203513A1 (en) 2021-04-09 2021-04-09 Solid oxide electrolytic cell device and method of operating the solid oxide electrolytic cell device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021203513A1 true DE102021203513A1 (en) 2022-10-13

Family

ID=83361678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021203513.2A Pending DE102021203513A1 (en) 2021-04-09 2021-04-09 Solid oxide electrolytic cell device and method of operating the solid oxide electrolytic cell device

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN115247268A (en)
DE (1) DE102021203513A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014139822A1 (en) 2013-03-11 2014-09-18 Haldor Topsøe A/S Soec stack with integrated heater
WO2014177336A1 (en) 2013-05-01 2014-11-06 Haldor Topsøe A/S Solid oxide stack system with thermally matched stack integrated heat exchanger
US10727520B2 (en) 2017-07-18 2020-07-28 Cummins Enterprise Llc Fuel cell stack assembly

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014139822A1 (en) 2013-03-11 2014-09-18 Haldor Topsøe A/S Soec stack with integrated heater
WO2014177336A1 (en) 2013-05-01 2014-11-06 Haldor Topsøe A/S Solid oxide stack system with thermally matched stack integrated heat exchanger
US10727520B2 (en) 2017-07-18 2020-07-28 Cummins Enterprise Llc Fuel cell stack assembly

Also Published As

Publication number Publication date
CN115247268A (en) 2022-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0960448B1 (en) Fuel cell stack with solid electrolytes and their arrangement
WO2003032420A2 (en) High-temperature resistant seal
WO2015193211A1 (en) Gas diffusion layer, electrochemical cell having such a gas diffusion layer, and electrolyzer
DE19953614A1 (en) Fuel cell system
EP0840947B1 (en) High-temperature fuel cell and high-temperature fuel cell stack with interconnecting conducting plates provided with a chromium spinel contact layer
EP3797182A1 (en) Electrolysis unit and method for operating the electrolysis unit
DE102014210358A1 (en) FUEL CELL STACK WITH A DUMMY CELL
EP1314217B1 (en) High temperature fuel cell
EP1287572B1 (en) Device for electrically contacting electrodes in high-temperature fuel cells
DE102021203513A1 (en) Solid oxide electrolytic cell device and method of operating the solid oxide electrolytic cell device
WO2018108552A1 (en) Bipolar plate for a fuel cell and fuel cell
EP3542409B1 (en) Fuel cell device
EP1866989A1 (en) Interconnector for high temperature fuel cells
WO2016016181A1 (en) Fuel cell device
EP1525634B1 (en) Bipolar plate for a fuel cell
DE102018213155A1 (en) Fuel cell and fuel cell stack
WO2018233921A1 (en) Fuel cell
WO2017025557A1 (en) Membrane electrode assembly for a fuel cell, and fuel cell
DE102020133090A1 (en) Electrode sheet for a redox flow cell and redox flow cell
EP1665443B1 (en) Fuel cell and fuel cell module therefor
WO1998043308A1 (en) High-temperature fuel cells with a composite material cathode
DE102021132603A1 (en) Process for optimizing the operating parameters and arrangement
EP1301957B1 (en) Aluminous interconnector for fuel cells
DE102020203833A1 (en) Fuel cell device, method for producing a fuel cell device and interconnector for a fuel cell device
DE102020216475A1 (en) Electrode assembly and method of manufacturing an electrode assembly

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified