DE10253281A1

DE10253281A1 - Elektrochemisches Zelldruckregulationssystem und Verfahren zum Einsatz desselben

Info

Publication number: DE10253281A1
Application number: DE10253281A
Authority: DE
Inventors: Jason Shiepe
Original assignee: Proton Energy Systems Inc
Current assignee: Proton Energy Systems Inc
Priority date: 2001-11-16
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2003-07-31
Also published as: US20030094378A1; JP2003163019A

Abstract

Dargelegt werden elektrochemische Zellsysteme, Druckregelsysteme und Verfahren zum Betrieb solcher Systeme. In einer Ausführung umfaßt das elektrochemische Zellsystem: einen elektrochemischen Zellstapel (40); eine Phasentrennvorrichtung (44) in strömungstechnischer Verbindung mit dem elektrochemischen Zellstapel (40; einen Wasserabgabespeicher (32) in strömungstechnischer Verbindung mit der Phasentrennvorrichtung (44); eine erste Durchflußregelungsvorrichtung (88, 92) und eine zweite Durchflußregelungsvorrichtung (88, 90), die in strömungstechnischer Verbindung zwischen der Phasentrennvorrichtung (44) und dem Wasserabgabespeicher (32) angeordnet sind; und eine Steuervorrichtung (82) in Wirkverbindung mit einem Sensor (84), der ersten Durchflußregelungsvorrichtung (88, 92) und der zweiten Durchflußregelungsvorrichtung (88, 90). In einer Ausführung umfaßt das Druckregelsystem: Vorrichtungen zur Erzeugung von Wasserstoff (40); Vorrichtungen zum Abtasten eines Flüssigkeitsstandes innerhalb einer Phasentrennvorrichtung (44), die in strömungstechnischer Verbindung mit den Vorrichtungen zur Erzeugung von Wasserstoff (40) angeordnet sind; Vorrichtungen zur Regelung des Flüssigkeitsstandes innerhalb der Phasentrennvorrichtung (44), die in Wirkverbindung mit der Phasentrennvorrichtung (44) angeordnet sind; und Vorrichtungen zum Halten eines Systemdrucks in dem Wasserstofferzeugungssystem innerhalb eines ausgewählten Bereiches bei Abgabe von Flüssigkeit aus der ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrochemisches Zellsystem, ein Druckregelsystem für ein Wasserstoffgaserzeugersystem, ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Systems und damit verbundene Rechner und Rechnerdatensignale.

Elektrochemische Zellen sind Energieumwandlungsvorrichtungen, die gewöhnlich entweder als Elektrolysezellen oder Brennstoffzellen klassifiziert werden. Eine Elektrolysezelle mit Protonentauschermembran funktioniert als Wasserstofferzeuger, indem Wasser elektrolytisch zerlegt wird, um Wasserstoff- und Sauerstoffgase zu erzeugen, und sie funktioniert als Brennstoffzelle, indem Wasserstoff elektrochemisch reagiert, um Elektrizität zu erzeugen. Unter Bezugnahme auf Fig. 1, welche ein Teilquerschnitt einer typischen Elektrolysezelle mit Anodenzufuhr 100 ist, wird Prozeßwasser 102 in die Zelle 100 auf der Seite einer Sauerstoffelektrode (Anode) 106 eingeleitet, um Sauerstoffgas 104, Elektronen und Wasserstoffgas (Protonen) 106 zu erzeugen. Die Reaktion wird unterstützt, indem der positive Ausgang einer Energiequelle 120 elektrisch an die Anode 116 angeschlossen und der negative Ausgang der Energiequelle 120 an eine Wasserstoffelektrode (Kathode) 114 angeschlossen wird. Das Sauerstoffgas 104 und ein Teil des Prozeßwassers 108 verläßt die Zelle 100, während die Protonen 106 und Wasser 110 durch eine Protonentauschermembran 118 zu der Kathode 114 wandern, wo Wasserstoffgas 112 erzeugt wird.

Eine weitere typische Wasserelektrolysezelle, welche die gleiche Konfiguration wie die in Fig. 1 dargestellte einsetzt, ist eine Zelle mit Kathodenzufuhr (nicht gezeigt), bei welcher Prozeßwasser auf der Seite der Wasserstoffelektrode eingeleitet wird. Ein Teil des Wassers wandert von der Kathode über die Membran zu der Anode, wo Wasserstoffionen und Sauerstoffgas aufgrund der Reaktion gebildet werden, die durch den Anschluß an eine Stromquelle über die Anode und Kathode erleichtert wird. Ein Teil des Prozeßwassers verläßt die Zelle auf der Kathodenseite, ohne durch die Membran zu wandern.

Eine typische Brennstoffzelle verwendet die gleiche allgemeine Konfiguration, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist. Wasserstoffgas wird in die Wasserstoffelektrode (die Anode in Brennstoffzellen) eingeleitet, während Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gas, wie Luft, in die Sauerstoffelektrode (die Kathode in Brennstoffzellen) eingeleitet wird. Bei einigen Brennstoffzellen wird auch Wasser mit dem Zufuhrgas eingeleitet. Das Wasserstoffgas für den Betrieb der Brennstoffzelle kann aus einer reinen Wasserstoffquelle, aus Methanol oder einer anderen Wasserstoffquelle stammen.

Wasserstoffgas reagiert elektrochemisch an der Anode und erzeugt Protonen und Elektronen, wobei die Elektronen von der Anode durch eine elektrisch angeschlossene externe Ladung fließen und die Protonen durch die Membran zu der Kathode wandern. An der Kathode reagieren die Protonen und Elektronen mit dem Sauerstoffgas und erzeugen sich daraus ergebendes Wasser, welches zusätzlich jegliches Zufuhrwasser enthält, das durch die Membran zu der Kathode hin gezogen wird. Die elektrische Spannung an der Anode und der Kathode kann zur Versorgung einer externen Ladung genutzt werden.

Bei bestimmten Anordnungen können die elektrochemischen Zellen sowohl zum Umwandeln von Elektrizität in Wasserstoff als auch zum Umwandeln von Wasserstoff zurück in Elektrizität, je nach Bedarf, eingesetzt werden. Solche Systeme werden gewöhnlich als regenerative Brennstoffzellsysteme bezeichnet.

Nachteilig bei derartigen Vorrichtungen ist, daß der Druck über bestimmte Druckgrenzwerte hinaussteigen kann, wodurch die Systemleitungen, die den Strom beispielsweise des Prozeßwassers leiten, unbenutzbar werden, wodurch der Prozeß zusammenbricht.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verringerung und/oder Eliminierung des Risikos von Druckschwankungen (d. h. ein plötzlicher Abfall unter oder ein Anstieg über einen bestimmten Druckwert) zu schaffen, und die notwendigen Komponenten hierfür bereitzustellen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein elektrochemisches Zellsystem mit einem elektrochemischen Zellstapel; einer Phasentrennvorrichtung in strömungstechnischer Verbindung mit dem elektrochemischen Zellstapel; einem Wasserabgabespeicher in strömungstechnischer Verbindung mit der Phasentrennvorrichtung; einer ersten Durchflußregelungsvorrichtung und einer zweiten Durchflußregelungsvorrichtung, die in strömungstechnischer Verbindung zwischen der Phasentrennvorrichtung und dem Wasserabgabespeicher angeordnet sind; und einer Steuervorrichtung, die in Wirkverbindung mit einem Sensor, der ersten Durchflußregelungsvorrichtung und der zweiten Durchflußregelungsvorrichtung steht, vorgeschlagen.

Durch die Steuervorrichtung, die mit dem Sensor und den Durchflußregelungsvorrichtungen verbunden ist, kann der Druck, der vom Sensor ermittelt wurde, im System durch Öffnen und Schließen der Durchflußregelungsvorrichtungen so angepaßt werden, daß Maximaldruckwerte bzw. Minimalwerte nicht über- bzw. unterschritten werden und somit das zum Erliegenkommen des gesamten Systems vermieden wird.

Vorteilhafterweise wird vorgeschlagen, daß das elektrochemische System des weiteren einen Wasserstoffabscheider beinhaltet, wobei die erste Durchflußregelungsvorrichtung und die zweite Durchflußregelungsvorrichtung in strömungstechnischer Verbindung zwischen der Phasentrennvorrichtung und dem Wasserstoffabscheider angeordnet sind. Die Durchfiußregelungsvorrichtungen beinhalten Ventile und/oder Regler, wodurch die Steuerungsvorrichtung den Flüssigkeitsdruck innerhalb der Systemleitung des Systems in Reaktion auf die Messung des Flüssigkeitsdrucks anpassen oder regulieren kann. Einem Ansteigen des Druckes in der Phasentrennvorrichtung kann durch Öffnen der Durchflußregelungsvorrichtungen entgegengewirkt werden, indem zusätzlicher Wasserstoff und Wasser in den Wasserstoffabscheider umgeleitet werden.

Des weiteren ist es vorteilhaft, wenn der Sensor in Wirkverbindung mit dem Wasserstoffabscheider angeordnet ist. Hiermit wird verhindert, daß aufgrund des Öffnens der Durchflußregelungsvorrichtung zwischen Phasentrennvorrichtung und Wasserstoffabscheider der Druck im Wasserstoffabscheider über Gebühr ansteigt.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, daß der Sensor in Wirkverbindung zwischen dem Wasserstoffabscheider und der Phasentrennvorrichtung angeordnet ist. Eine weitere Möglichkeit sieht vor, daß der Sensor in strömungstechnischer Verbindung zwischen dem Wasserstoffabscheider und dem Wasserabgabespeicher angeordnet ist. Auf diese Weise können an allen kritischen Stellen des Systems Daten aufgenommen werden, die über Datenverbindungsleitungen an die Steuereinrichtung weitergegeben werden, wodurch ein genaues Ansteuern der Durchflußvorrichtungen möglich wird.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Sensor in Wirkverbindung zwischen dem Wasserstoffabscheider und der ersten Durchflußregelungsvorrichtung oder der zweiten Durchflußregelungsvorrichtung angeordnet ist. Des weiteren kann ein Sensor wahlweise in Wirkverbindung mit jeder Komponente des Systems verbunden sein. Des weiteren ist vorteilhaft, wenn die Betätigung von wenigstens einer der ersten Durchflußregelungsvorrichtung und/oder der zweiten Durchflußregelungsvorrichtung durch die Steuervorrichtung initüerbar ist, wenn ein Drucksignal des Sensors oberhalb einer ersten gewählten Höhe oder unterhalb einer zweiten gewählte Höhe liegt. Auf diese Weise wird eine genaue Druckregulierung innerhalb des Systems möglich.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, daß der Sensor aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Drucksensor, einem Ausstoßsensor, einem Strömungsgeschwindigkeitssensor, einem Mengenflußsensor und Kombinationen, die wenigstens einen der zuvor genannten Sensoren aufweisen, besteht. Des weiteren können die erste Durchflußregelungsvorrichtung und die zweite Durchflußregelungsvorrichtung Ventile aufweisen.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, daß der Sensor in Wirkverbindung zwischen der Phasentrennvorrichtung und der ersten Durchflußregelungsvorrichtung angeordnet ist, und daß das elektrochemische Zelisystem ferner zusätzliche Sensoren aufweist, die in Wirkverbindung zwischen der ersten Durchflußregelungsvorrichtung und der zweiten Durchflußregelungsvorrichtung und zwischen der zweiten Durchflußregelungsvorrichtung und dem Wasserabgabespeicher angeordnet sind, wobei die zusätzlichen Sensoren in Wirkverbindung mit der Steuervorrichtung stehen. Des weiteren kann eine dritte Durchflußregelungsvorrichtung, die in strömungstechnischer Verbindung zwischen dem Wasserstoffabscheider und dem Wasserabgabespeicher angeordnet ist, vorgesehen seün, wobei die dritte Durchflußregelungsvorrichtung in Wirkverbindung mit der Steuervorrichtung steht. Darüber hinaus kann eine vierte Durchflußregelungsvorrichtung, die in strömungstechnischer Verbindung zwischen der dritten Durchflußregelungsvorrichtung und dem Wasserabgabespeicher angeordnet ist, vorgesehen sein, wobei die vierte Durchflußregelungsvorrichtung in Wirkverbindung mit der Steuervorrichtung steht. Durch die Erhöhung der Anzahl der Sensoren und der Durchflußregelungsvorrichtungen wird ein genaueres Steuern des Systems möglich.

Des weiteren wird zur Lösung der Aufgabe ein Druckregelsystem für ein Wasserstoffgaserzeugersystem mit Vorrichtungen zur Erzeugung von Wasserstoff; Vorrichtungen zum Abtasten eines Flüssigkeitsstandles innerhalb einer Phasentrennvorrichtung, die in strömungtechnischer Verbindung mit den Vorrichtungen zur Erzeugung von Wasserstoff angeordnet sind; Vorrichtungen zur Regelung des Flüssigkeitsstandes innerhalb der Phasentrennvorrichtung, die in Wirkverbindung mit der Phasentrennvorrichtung angeordnet sind; und Vorrichtungen zum Halten eines Systemdrucks in dem Wasserstofferzeugersystem innerhalb eines ausgewählten Bereiches bei Abgabe von Flüssigkeit aus der Phasentrennvorrichtung, vorgeschlagen.

Durch ein derartiges Druckregelsystem wird es möglich, innerhalb Wasserstoffgaserzeugersystemen den Druck auf einfache Weise innerhalb gewünschter Grenzen zu halten und somit einen reibungslosen Betriebsablauf zu ermöglichen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht ferner vor, daß eine Vorrichtung zur Aufnahme von abgeschiedenem Wasser, die in strömungstechnischer Verbindung mit der Phasentrennvorrichtung angeordnet ist, vorgesehen ist, wobei die Vorrichtung zum Aufrechterhalten der Druckregulierung ferner eine erste Durchflußregelungsvorrichtung und eine zweite Durchflußregelungsvorrichtung aufweist, die in Wirkverbindung mit der Phasentrennvorrichtung und zwischen der Phasentrennvorrichtung und der Vorrichtung zur Aufnahme von abgeschiedenem Wasser angeordnet sind. Des weiteren ist eine Vorrichtung zur Bestimmung des Systemdrucks vorgesehen, die in Wirkverbindung mit dem Wasserstofferzeugungssystem und der Vorrichtung zum Aufrechterhalten des Druckes angeordnet ist.

Des weiteren wird gemäß der erfindungsgemäßen Lösung ein Verfahren zur Regelung des Drucks in einem Elektrolysezellsystem mit folgenden Verfahrensschritten vorgeschlagen:

Leiten eines Flüssigkeitsstromes von einer Elektrolysezelle zu einer Wasserstoff- /Wasser-Phasentrennvorrichtung; Abtasten eines Flüssigkeitsstandes innerhalb der Wasserstoff-IWasser-Phasentrennvorrichtung; Regelung des Flüssigkeitsstandes innerhalb der Wasserstoff-IWasser-Phasentrennvorrichtung, indem basierend auf dem Flüssigkeitsstand zumindest entweder Flüssigkeit in die Wasserstoff-/Wasser- Phasentrennvorrichtung eingeleitet oder aus ihr abgegeben wird; Überwachen des Elektrolysezellsystemdrucks; Regelung des Elektrolysezellsystemdrucks mit einer ersten Durchflußregelungsvorrichtung und einer zweiten Durchflußregelungsvorrichtung, die in strömungstechnischer Verbindung zwischen der Wasserstoff-/Wasser-Phasentrennvorrichtung und einem Wasserabgabespeicher und in Wirkverbindung mit einer Steuervorrichtung angeordnet sind; und Halten des Elektrolysezellsystemdrucks innerhalb eines ausgewählten Bereiches.

Dieses Verfahren ermöglicht auf einfache Weise den Druck innerhalb des Elektrolysezellsystems zwischen einer Ober- und einer Untergrenze zu halten, und damit den Betrieb des Elektrolysezellsystems reibungslos aufrechtzuerhalten. Eine weitere Lehre der Erfindung schlägt vor, daß das Halten des Elektrolysezellsystemdrucks ferner wenigstens entweder das Öffnen des ersten Durchflußregelventils oder das Öffnen des zweiten Durchflußregelventils umfaßt. Des weiteren ist vorgesehen, daß das erste Durchflußregelventil und das zweite Durchflußregelventil hintereinander geöffnet werden.

Des weiteren sieht die Erfindung zur Lösung der Aufgabe ein Rechnerdatensignal vor. Dieses Rechnerdatensignal umfaßt:

Anweisungen für einen Rechner, ein Verfahren zum Betrieb eünes Energiesystems zu implementieren, wobei das Verfahren umfaßt: Abtasten eines Flüssigkeitsstandes innerhalb einer Wasserstoff-/Wasser-Phasentrennvorrichtung; Regelung des Flüssigkeitsstandes innerhalb der Wasserstoff-IWasser-Phasentrennvorrichtung, indem basierend auf dem Flüssigkeitsstand zumindest entweder Flüssigkeit in die Wasserstoff-/Wasser-Phasentrennvorrichtung eingeleitet oder aus ihr abgegeben wird; Überwachen des Elektrolysezellsystemdrucks; Regelung des Elektrolysezellsystemdrucks mit einer ersten Durchflußregelungsvorrichtung und einer zweiten Durchflußregelungsvorrichtung, die in strömungstechnischer Verbindung zwischen der Wasserstoff-IWasser-Phasentrennvorrichtung und einem Wasserabgabespeicher und in Wirkverbindung mit einer Steuervorrichtung angeordnet sind; und Halten des Elektrolysezellsystemdrucks innerhalb eines ausgewählten Bereiches.

Dieses Rechnerdatensignal kann das erfindungsgemäße Verfahren durchführen und die Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens ansteuern.

Die oben beschriebenen und weitere Eigenschaften werden beispielhaft von den nachfolgenden Figuren und der detaillierten Beschreibung dargelegt.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, die als beispielhaft und nicht begrenzend zu verstehen sind, und in welchen gleiche Elemente in den verschiedenen Figuren gleich bezeichnet sind, zeigt:
Fig. 1 eine Prinzipskizze einer Elektrolysezelle des Standes der Technik, welche eine elektrochemische Reaktion zeigt;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Elektrolysezellsystems, welches eine Elektrolysezelle mit Protonentauschermembran beinhaltet;
Fig. 3 eine auseinander gezogene schematische, detailliertere Teildarstellung des Bereichs 3 in Fig. 2 der Wasserstoff-/Wassertrennvorrichtung in Wirkverbindung mit einer Elektrolysezelle mit Protonentauschermembran, einem Wasserstoffabscheider und einem Druckregelsystem;
Fig. 4 eine auseinander gezogene, alternative, detailliertere schematische Teildarstellung des Bereichs 3 der Fig. 2 der Wasserstoff- I Wassertrennvorrichtung in Wirkverbindung mit einer Elektrolysezelle mit Protonentauschermembran, einem Wasserstoffabscheider und einem Druckregelsystem;
Fig. 5 eine auseinander gezogene, alternative, detailliertere schematische Teildarstellung des Bereichs 3 der Fig. 2 der Wasserstoff-/Wassertrennvorrichtung in Wirkverbindung mit einer Elektrolysezelle mit Protonentauschermembran, einem Wasserstoffabscheider und einem Druckregelsystem;
Fig. 6 eine auseinander gezogene schematische, detailliertere Teildarstellung des Bereichs 6 in Fig. 2 der Wasserstoff-/Wassertrennvorrichtung in Wirkverbindung mit einer Zelle mit Protonentauschermembran, einem Wasserstoffabscheider, einem Wasserabgabespeicher und einem Druckregelsystem;
Fig. 7 eine auseinander gezogene, alternative, detailliertere schematische Teildarstellung des Bereichs 3 der Fig. 2, welche die Wasserstoff-/Wassertrennvorrichtung in Wirkverbindung mit einer Zelle mit Protonentauschermembran, einem Wasserstoffabscheider, einem Wasserabgabespeicher und einem Druckregelsystem zeigt;
Fig. 8 eine auseinander gezogene, alternative, detailliertere schematische Teildarstellung des Bereichs 3 der Fig. 2, welche die Wasserstoff-/Wassertrennvorrichtung in Wirkverbindung mit einer Zelle mit Protonentauschermembran, einem Wasserstoffabscheider, einem Wasserabgabespeicher und einem Druckregelsystem zeigt; und
Fig. 9 ein alternatives Ausführungsbeispiel der schematischen Darstellung der Fig. 2, welche eine alternative Ausführung des Druckregelsystems in Wirkverbindung mit der Wasserstoff-/Wassertrennvorrichtung und dem Wasserabgabespeicher zeigt.
Allgemein unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist ein Elektrolysezellsystem, das eine Elektrolysezelle mit Protonentauschermembran umfaßt, allgemein mit 30 gezeigt und wird hiernach als "System 30" bezeichnet. Das System 30 ist dazu geeignet, Wasserstoff für verschiedene Verwendungen, wie beispielsweise in der Gaschromatographie, als Brennstoffquelle (z. B. für ein Fahrzeug, in einer Brennstoffzelle und dergleichen), und für verschiedene andere Anwendungen zu erzeugen. Obwohl die Beschreibung und die Figuren auf die Erzeugung von Wasserstoff- und Sauerstoffgas durch die Elektrolyse von Wasser ausgerichtet sind, ist die Vorrichtung ferner für die Erzeugung anderer Gase aus anderen Reaktionsstoffen einsetzbar.
Das System 30 umfaßt eine mit Wasser gespeiste Elektrolysezelle, die in der Lage ist, Gas aus Reaktionswasser zu erzeugen, und die in Wirkverbindung mit einem Steuersystem steht. Reaktionswasser, das vorzugsweise aus voll-entsalztem, destillierten Wasser besteht, kann kontinuierlich aus einem Wasserabgabespeicher 32 zugeführt werden, der einen operativ damit verbundenen Wasserstandsanzeiger 34 und eine Abflußleitung 36 aufweist. Das Reaktionswasser wird über eine Zufuhrleitung durch eine Pumpe 38 in eine Elektrolysezelle 40 gepumpt. Die Zufuhrleitung besteht vorzugsweise aus einem durchsichtigen, weichmacherfreien Polyvinylchlorid (PVC)- Schlauch. Ein elektrischer Leitfähigkeitssensor 67 kann innerhalb der Zufuhrleitung angeordnet sein, um die elektrische Spannung des Reaktionswassers zu überwachen, wodurch seine Reinheit bestimmt und seine Eignung zur Verwendung in dem System 30 sichergestellt wird.
Die Elektrolysezelle 40 umfaßt eine Vielzahl von Zellen, die in abgedichteten Strukturen (nicht gezeigt) eingekapselt sind. Verteilerrohre und/oder andere Arten von Leitungen (nicht gezeigt), die in strömungstechnischer Verbindung mit den Zellkomponenten stehen, erhalten Reaktionswasser. Eine elektrische Ladung, die durch eine Stromversorgung 42 an die Anoden und Kathoden jeder Zeile innerhalb der Elektrolysezelle 40 angelegt wird, bewirkt die Elektrolyse des Wassers und bildet Sauerstoff- und Wasserstoffströme. Sauerstoff und Wasser verlassen die Elektrolysezelle 40 über einen gemeinsamen Strom und können schließlich wieder zu dem Wasserabgabespeicher 32 zurückgeführt werden, wo das Wasser wieder aufbereitet und der Sauerstoff wahlweise in die Atmosphäre entlüftet oder gespeichert wird. Der Wasserstoffstrom, der Wasser enthält, verläßt die Elektrolysezelle 40 und wird in eine Wasserstoff-/Wasserphasentrennvorrichtung geleitet, die allgemein mit 44 gezeigt ist (hiernach als "Abscheider 44" bezeichnet).
Der Abscheider 44 kann auch einen Auslöser 50 umfassen, der aus einem Sicherheitsventil oder dergleichen bestehen kann, um schnell Wasserstoff aus dem Abscheider 44 in ein Wasserstoffablaßloch 52 zu entleeren, wenn der Druck oder Differenzdruck eine gewählte Grenze überschreitet. Der Wasserstoffstrom wird in den Abscheider 44 bei einem Druck von weniger als ungefähr ein Pfund pro Quadratinch (psi) (6.897 Pascal (Pa)) bis größer als ungefähr 20.000 psi (1,34 × 10⁸ Pa) und sogar größer als ungefähr 30.000 psi (2,07 × 10⁸ Pa) eingeleitet. Vorzugsweise ist der Druck innerhalb dieses Bereiches größer als oder gleich ungefähr ein psi (6.897 Pa), wobei ein Druck von größer als oder gleich ungefähr 2.000 psi (1,34 × 10⁷ Pa) bevorzugter und ein Druck von größer als oder gleich ungefähr 2.500 psi (1,72 × 10⁷ Pa) noch bevorzugter ist. In diesem Bereich wird auch ein Druck von weniger als oder gleich ungefähr 10.000 psi (6,90 × 107 Pa) bevorzugt, wobei ein Druck von weniger als oder gleich ungefähr 6.000 psi (4,14 × 10' Pa) noch mehr bevorzugt wird. Etwas Wasser wird in dem Abscheider 44 aus dem Wasserstoffstrom entfernt. Dieser trockenere Wasserstoffstrom wird an einem Extraktionsapparat 46 weiter getrocknet und das entzogene Wasser (gewöhnlich mit darin mitgezogenen Spuren von Wasserstoff) wird durch einen Unterdruckwasserstoffabscheider 48 zu dem Wasserabgabespeicher 32 zurückgeführt. Der Unterdruckwasserstoffabscheider 48 ermöglicht, daß sich der Wasserstoff von dem Wasserstrom aufgrund des verringerten Drucks trennt, und er führt auch Wasser mit niedrigerem Druck in den Wasserabgabespeicher 32 zurück als das Wasser, welches den Abscheider 44 verläßt. Eine Exsikkatorkammer (nicht gezeigt) kann zusätzlich zu oder anstelle des Extraktionsapparates 46 vorgesehen sein.
Trockener Wasserstoff aus dem Extraktionsapparat 46 wird einem Wasserstoffspeicherbehälter 54 zugeführt. Ventile 56, 58 können an verschiedenen Stellen in den Systemleitungen vorgesehen sein und können derart gestaltet sein, daß sie unter bestimmten Bedingungen Wasserstoff in das Entlüftungsloch 52 ablassen. Ferner ist ein Rückschlagventil 60 vorgesehen, um den möglichen Rückfluß von Wasserstoff zu dem Extraktionsapparat 46 und dem Abscheider 44 zu verhindern. Zusätzlich kann ein Entlüftungssystem 62 vorgesehen sein, um die Entlüftung von Systemgasen, falls gewünscht, zu unterstützen.
Ein Wasserstoffausstoßsensor 64 kann an einer Steuerung 66 in das System 30 eingebaut werden. Der Wasserstoffausstoßsensor 64 kann aus irgendeinem geeigneten Ausstoßsensor bestehen, einschließlich, aber nicht begrenzt auf einen Strömungsgeschwindigkeitssensor, einen Mengenflußsensor oder irgendeine andere quantitative oder Abtastvorrichtung. Beispielsweise kann der Wasserstoffausstoßsensor 64 aus einem Druckmeßwandler oder dergleichen bestehen, der den Gasdruck innerhalb der Wasserstoffleitung in einen Spannungs- oder Stromwert zur Messung umwandelt. Der Wasserstoffausstoßsensor 64 bildet eine Schnittstelle mit der Steuerung 66, welche in der Lage ist, die Sensorablesung (z. B. den Spannungs- oder Stromwert) in eine Druckablesung umzuwandeln. Ferner kann ein Anzeigebildschirm (nicht gezeigt) in Wirkverbindung mit dem Wasserstoffausstoßsensor 64 angeordnet sein, um ein Ablesen des Drucks, beispielsweise an der Stelle des Wasserstoffausstoßsensors 64 an der Wasserstoffleitung bereitzustellen. Die Steuerung 66 kann aus irgendeinem geeigneten Gasausstoßregler bestehen, wie einer analogen Schaltung, einem digitalen Mikroprozessor oder dergleichen.
Beim Betrieb des Systems 30 wird der Druck, der sich innerhalb des Systems 30 aufbaut, überwacht. Wenn der Druck über einen vorbestimmten Druckgrenzwert hinaus steigt, können die Systemleitungen, welche den Strom einer Flüssigkeit, wie z. B. das Reaktionswasser, leiten, unbenutzbar werden, wodurch das gesamte System zusammenbricht. Zur Überwachung des Drucks einer Flüssigkeit, wie des Reaktionswassers, innerhalb des Systems 30 und zur Verringerung und/oder Eliminierung des Risikos von Druckschwankungen (d. h. ein plötzlicher Abfall unter oder ein Anstieg über einen vorbestimmten Druckwert) kann ein Druckregelsystem (siehe die verschiedenen Ausführungen, die mit 70-75 in den Fig. 3-9 dargestellt sind) eingefügt werden, um den Druck innerhalb des Systems 30 zu steuern. Das Druckregelsystem kann zwei oder mehr Durchflußregelungsvorrichtungen (z. B. eine erste Durchllußregelungsvorrichtung und eine zweite Durchflußregelungsvorrichtung) aufweisen, die hintereinander in strömungstechnischer Verbindung zwischen dem Abscheider 44 und dem Wasserabgabespeicher 32 zur Steuerung des Drucks angeordnet sind (siehe allgemein Fig. 3). Genauer sind der Abscheider 44, die erste Durchflußregelungsvorrichtung, die zweite Durchllußregelungsvorrichtung und der Wasserabgabespeicher 32 hintereinander und in strömungstechnischer Verbindung miteinander angeordnet (siehe allgemein Fig. 6). Wahlweise sind die erste und zweite Durchflußregelungsvorrichtung hintereinander in strömungstechnischer Verbindung zwischen dem Abscheider 44 und dem Wasserstoffabscheider 48 und/oder zwischen dem Wasserstoffabscheider 48 und dem Wasserabgabespeicher 32 angeordnet (siehe Fig. 3-8).
Die erste und zweite Durchflußregelungsvorrichtungen umfassen ein Ventil(e) (wie Magnetventile, Proportionalregelventile und/oder dergleichen), Regler (z. B. Temperaturregler, Durchflußregler und/oder dergleichen), Hauben-belastete Druckregler und Kombinationen, die wenigstens eines der zuvor genannten Elemente aufweisen. Beispielsweise können die Durchflußregelungsvorrichtungen ein Paar Ventile, z. B. ein Paar Magnetventile oder ein Magnetventil 88 und ein Proportionalregelventil 90 oder einen Hauben-belasteten Druckregler 92 und ein Magnetventil 88 aufweisen, die in dem Flüssigkeitsausgangsstrom 86 (siehe Fig. 3-5) oder in dem Flüssigkeitsausgangsstrom 94 (siehe Fig. 6-8) und/oder in dem Flüssigkeitsausgangsstrom 96 (siehe Fig. 9) angeordnet sind; wobei jeder Flüssigkeitsausgangsstrom aus dem Abscheider 44 stammt.
Mit anderen Worten: die erste und zweite Durchflußregelungsvorrichtungen können in strömungstechnischer Verbindung zwischen dem Abscheider 44 und dem Wasserstoffabscheider 48 angeordnet sein, wobei eine dritte und wahlweise eine vierte Durchflußregelungsvorrichtung zwischen dem Wasserstoffabscheider 48 und dem Wasserabgabespeicher angeordnet ist.
Die erste und zweite Durchflußregelungsvorrichtungen (z. B. 88, 90, 92) sind in Wirkverbindung mit einer Steuervorrichtung 82 über eine Übertragungsleitung 98 angeordnet. Die Steuervorrichtung 82 kann den Flüssigkeitsdruck innerhalb der Systemleitung des Systems 30, beispielsweise den Druck des Flüssigkeitsausgangsstromes 86, in Reaktion auf die Messung des Flüssigkeitsdrucks innerhalb des Systems 30 anpassen oder regulieren. Die Übertragungsleitung 98 umfaßt ein elektronisches Medium, das dazu geeignet ist, Daten, Signale, Rückmeldungen und dergleichen an und von der Steuervorrichtung 82 und den Durchflußregelungsvorrichtungen und wahlweise anderen Systemkomponenten (z. B. Abscheider 44, Wasserstoffabscheider 48 und dergleichen) zu übertragen.
Die Steuervorrichtung 82 kann Signale zur Betätigung der ersten und/oder zweiten Durchflußregelungsvorrichtung übertragen und Signale von Sensoren (nicht gezeigt) empfangen, die in dem gesamten System 30 angeordnet sind. Die Sensoren können hintereinander in Wirkverbindung zwischen dem Abscheider 44 und den Durchfiußregelungsvorrichtungen und/oder zwischen den Durchflußregelungsvorrichtungen und dem Wasserabgabespeicher 32 angeordnet sein. Wenn der Wasserstoffabscheider 48 auch eingebaut ist, können die Sensoren auch hintereinander in Wirkverbindung zwischen dem Wasserstoffabscheider 48 und dem Abscheider 44, zwischen dem Wasserstoffabscheider 48 und den Durchflußregelungsvorrichtungen und/oder zwischen dem Wasserstoffabscheider 48 und dem Wasserabgabespeicher 32 angeordnet sein. Zusätzlich kann ein Sensor wahlweise in Wirkverbindung mit jeder Komponente des Systems 30 angeordnet sein, wie innerhalb jeder Durchflußregelungsvorrichtung, der Steuervorrichtung 82, dem Abscheider 44, dem Wasserstoffabscheider 48, dem Wasserabgabespeicher 32 und dergleichen. Die Sensoren umfassen, sind allerdings nicht beschränkt auf Drucksensoren, Ausstoßsensoren, Strömungsgeschwindigkeitssensoren und Kombinationen, die mindestens einen der zuvor genannten Sensoren umfassen.
Genauer kann die Steuervorrichtung 82 einen Drucksensor 84 umfassen (siehe Fig. 3-8), Der Drucksensor 84 kann aus einem Druckmeßwandler bestehen, der eine von einem Sensor in einer Systemleitung oder in einer Komponente des Systems 30 gemessene Flüssigkeitsdruckablesung in einen meßbaren Wert (z. B. einen Spannungs- oder Stromwert) zur Messung umwandelt. Der Drucksensor 84 bildet eine Schnittstelle mit einer Steuerung (nicht gezeigt in der Steuervorrichtung 82), die in der Lage ist, den meßbaren Wert in eine Druckablesung umzuwandeln. Die Steuerung kann aus irgendeinem geeigneten Flüssigkeitsausstoßregler, wie einer Analogschaltung, einem digitalen Mikroprozessor oder dergleichen bestehen. Alternativ kann der Drucksensor 84 ein Steuersignal mit modulierter Impulsbreite von einem Sensor in der ersten und/oder zweiten Durchflußregelungsvorrichtung empfangen, das wiederum dazu verwendet wird, den Druck der Flüssigkeit innerhalb des Systems 30 zu berechnen. Ferner kann ein Anzeigebildschirm (nicht gezeigt) in Wirkverbindung mit der Steuervorrichtung 82 angeordnet sein, um eine Ablesung des Flüssigkeitsdrucks innerhalb des Systems 30 bereitzustellen.
Die Druckablesungen werden von der Steuervorrichtung 82 derart ausgewertet, daß, wenn der Flüssigkeitsdruck einen gewählten Druckwert überschreitet, die erste Durchflußregelungsvorrichtung und/oder die zweite Durchflußregelungsvorrichtung betätigt werden, um Flüssigkeit freizugeben und den Druck zu senken. Der Flüssigkeitsdruck kann gesenkt werden, indem die eine oder beide der ersten und zweiten Durchflußregelungsvorrichtungen zugleich oder hintereinander betätigt werden. Die Steuervorrichtung 82 kann basierend auf den Flüssigkeitsdruckablesungen bestimmen, welche Durchflußregelungsvorrichtung(en) betätigt wird (werden), wann die Durchflußregelungsvorrichtung(en) betätigt wird (werden), und wie oft die Durchflußregelungsvorrichtung(en) betätigt wird (werden).
Wenn Flüssigkeit von dem System 30 abgegeben wird, hält dlie Steuervorrichtung 82 auch den Druck innerhalb des Systems 30 aufrecht, so daß keine Druckschwankung in Reaktion auf die Regulierung des Drucks auftritt. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 82 den Druck aufrechterhalten, indem der in den Abscheider 44 gelangende Flüssigkeitsstrom schrittweise erhöht wird, während überschüssige Flüssigkeit abgegeben wird, um den Druck zu regulieren, und indem dann schrittweise der Flüssigkeitsstrom verringert wird, wenn der Druck die für das System gewählte Druckhöhe erreicht. Alternativ wird ein Dosierventil eingesetzt.
Beispielsweise kann, wenn Flüssigkeit den Abscheider 44 verläßt, eine Druckschwankung, beispielsweise ein Druckaufbau, in dem Flüssigkeitsausgangsstrom 86 stattfinden. Die Sensoren an dem Abscheider 44 und der ersten Durchflußregelungsvorrichtung, die wahlweise hintereinander zwischen den beiden Komponenten angeordnet sind, überwachen die Druckablesungen, erfassen einen Druckaufbau und geben Signale an die Steuervorrichtung 82. Die Steuervorrichtung 82 bestimmt die Druckmenge und vergleicht diesen Wert mit der vorbestimmten Druckhöhe für eine optimale Leistung des Systems 30. Dann berechnet die Steuervorrichtung 82, wie viel Flüssigkeit freigegeben wird, um die gewünschte ausgewählte Druckhöhe zu erreichen. In Reaktion auf diese Berechnung betätigt die Steuervorrichtung 82 die erste und/oder zweite Durchflußregelungsvorrichtung, um Flüssigkeit abzugeben, die Druckschwankung durch Regulierung des Flüssigkeitsdrucks aufzuheben, und um den Flüssigkeitsdruck innerhalb des gesamten Systems 30 aufrecht zu erhalten.
Eine Ausführung des Druckregelsystems für einen Wasserstoffgaserzeuger umfaßt:
Vorrichtungen zum Abtasten eines Flüssigkeitsstandes innerhalb einer Phasentrennvorrichtung; Vorrichtungen zur Regelung des Flüssigkeitsstandes innerhalb der Phasentrennvorrichtung; Vorrichtungen zur Abgabe von Flüssigkeit aus der Phasentrennvorrichtung; und Vorrichtungen zum Aufrechterhalten des Drucks in dem System innerhalb eines ausgewählten Bereiches bei Abgabe von Flüssigkeit aus der Phasentrennvorrichtung.
Ein Verfahren zur Regelung des Drucks in einem Elektrolysezellsystem umfaßt:
Abtasten eines Flüssigkeitsstandes innerhalb einer Wasserstoff-/Wasser- Phasentrennvorrichtung; Regelung des Flüssigkeitsstandes innerhalb der Wasserstoff- /Wasser-Phasentrennvorrichtung, indem basierend auf dem Flüssigkeitsstand Flüssigkeit aus der Wasserstoff-/Wasser-Phasentrennvorrichtung abgegeben wird; und Halten des Drucks in dem System innerhalb eines ausgewählten Bereiches. Wahlweise können Durchflußregelventile, die zwischen einer Phasentrennvorrichtung, einem Wasserabgabespeicher und einem Unterdruckwasserstoffabscheider (oder irgendeiner Kombination daraus) angeordnet sind, gesteuert werden, um den Flüssigkeitsstand in der Phasentrennvorrichtung anzupassen, wodurch der Druck des Systems gesteuert wird. Vorzugsweise ist die Phasentrennvorrichtung in einer offenen strömungstechnischen Verbindung mit einem Elektrolysezellstapel angeordnet, d. h. der Wasserstoff-/Wasserstrom, der den Elektrolysezellstapel verläßt, wird mit ungefähr demselben Druck in die Phasentrennvorrichtung eingeleitet, mit dem er den Stapel verlassen hat (d. h. der Druck wurde nicht aktiv, z. B. von Ventilen, verringert).
Das dargelegte Verfahren kann in Form von mit Rechnern oder Reglern implementierten Verfahren und Vorrichtungen zur Durchführung dieser Verfahren ausgeführt sein. Es kann ebenfalls in Form eines Rechnerprogrammcodes ausgeführt sein, der Anweisungen enthält, und der auf tragbaren Medien vorliegt, wie Disketten, CD-ROMs, Festplattenlaufwerke <oder irgendein anderes computerlesbares Speichermedium, wobei der Rechner zu einer Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens wird, wenn der Rechnerprogrammcode in einen Rechner oder Regler geladen und von ihm ausgeführt wird. Das Verfahren kann auch in Form des Rechnerprogrammcodes oder Signals ausgeführt sein, beispielsweise gespeichert auf einem Speichermedium, geladen in und/oder ausgeführt von einem Rechner oder Regler oder übertragen über ein Übertragungsmedium, wie über eine elektrische Verdrahtung oder Verkabelung, durch Faseroptik, oder über elektromagnetische Strahlung, wobei der Rechner zu einer Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens wird, wenn der Rechnerprogrammcode in einen Rechner oder Regler geladen und von ihm ausgeführt wird. Bei Implementierung auf einem Allzweckmikroprozessor konfigurieren die Rechnerprogrammcodesegmente den Mikroprozessor derart, daß er spezielle logische Schaltungen herstellt.
Das Druckregelsystem weist verschiedene Vorteile, wie Anpassungsfähigkeit, Umfangseinstellbarkeit, Überwachung und Regulierung von Druckschwankungen und eine Verbesserung der Gesamtleistung eines Elektrolysesystems auf. Die Kombination aus Durchflußregelungsvorrichtungen und Sensoren ist geeignet zur Regelung des Drucks in einem Elektrolysesystem, da jede Art von Ventil oder Kombination aus Ventilen eingesetzt werden kann. Zusätzlich können die Ventile allein oder in Kombination dort eingesetzt werden, wo die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten einer Druckschwankung besteht. Ferner kann der Umfang des Druckregelsystems angepaßt werden, d. h. die Menge der eingesetzten Ventile und/oder Sensoren kann erhöht oder verringert werden, um die Größe des Systems anzupassen. Ähnlich können die Ventile und/oder Sensoren basierend auf ihrer Kompatibilität mit den Systemkomponenten ausgewählt werden.
Das Druckregelsystem verbessert auch die Gesamtleistung des Systems.
Beispielsweise können Druckschwankungen die Genauigkeit der Meßgeräte des Systems und/oder den Betrieb des Systems selbst beeinträchtigen. Die Kombination aus Durchflußregelungsvorrichtungen und Sensoren, die dort angeordnet sind, wo Druckschwankungen auftreten, kann die Wahrscheinlichkeit, daß Druckschwankungen unerfaßt oder nicht reguliert bleiben, verringern und/oder aufheben, wodurch die Gesamtleistung des Systems verbessert wird.
Tatsächlich bietet dieses System eine offene strömungstechnische Verbindung (z. B. keine Druckregelvorrichtung (neben einem möglichen Sicherheitsventil oder Sicherheitsmechanismus) zwischen dem Elektrolysezellstapel und der Phasentrennvorrichtung) und ordnet Durchflußregelungsvorrichtungen zwischen der Phasentrennvorrichtung und dem Wasserabgabespeicher an, wobei ein optionaler Unterdruckwasserstoffabscheider dazwischen angeordnet werden kann.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, dürfte Fachleuten klar sein, daß verschiedene Änderungen vorgenommen und Äquivalente für seine Elemente eingesetzt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Zusätzlich können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne ihren wesentlichen Rahmen zu verlassen. Daher ist beabsichtigt, daß die Erfindung nicht auf die bestimmte Ausführung begrenzt ist, die als die beste Art und Weise zur Durchführung dieser Erfindung betrachtet wird. Bezugszeichenliste 30 Elektrolysezellsystem
32 Wasserabgabespeicher
34 Wasserstandsanzeiger
36 Abflußleitung
38 Pumpe
40 Elektrolysezelle
42 Stromversorgung
44 Wasserstoff-/Wasserphasentrennvorrichtung
46 Extraktionsapparat
48 Unterdruckextraktionsapparat
50 Auslöser
52 Wassrstoffablaßloch
54 Wasserstoffspeicher
56 Ventil
58 Ventil
60 Rückschlagventil
62 Entlüftungssystem
64 Wasserstoffausstoßsensor
66 Steuerung
67 Leitfähigkeitssensor
70-75 Druckregelungssysteme
76 Magnetventil
78 Magnetventil
82 Steuervorrichtung
84 Drucksensor
86 Flüssigkeitsausgangsstrom
88 Magnetventil
90 Proportionalregelventil
92 Druckregler
94 Flüssigkeitsausgangsstrom
96 Flüssigkeitsausgangsstrom
98 Übertragungsleitung
100 Anodenzufuhr
102 Prozeßwasser
104 Sauerstoffgas
106 Wasserstoffgas (Proton)
108 Prozeßwasser
110 Wasser
112 Wasserstoffgas
114 Kathode
116 Anode
118 Protonenaustauschmembran
120 Energiequelle

Claims

1. Elektrochemisches Zeilsystem mit:
einem elektrochemischen Zellstapel (40);
einer Phasentrennvorrichtung (44) in strömungstechnischer Verbindung mit dem elektrochemischen Zellstapel (40);
einem Wasserabgabespeicher (32) in strömungstechnischer Verbindung mit der Phasentrennvorrichtung (44);
einer ersten Durchflußregelungsvorrichtung (88, 92) und einer zweiten Durchflußregelu ngsvorrichtung (88, 90) in strömungstechnischer Verbindung zwischen der Phasentrennvorrichtung (44) und dem Wasserabgabespeicher (32); und
einer Steuervorrichtung (82), die in Wirkverbindung mit einem Sensor (84), der ersten Durchflußregelungsvorrichtung (88, 92) und der zweiten Durchflußregelungsvorrichtung (88, 90) steht.

2. Elektrochemisches Zelisystem gemäß Anspruch 1, ferner mit einem Wasserstoffabscheider (48), wobei die erste Durchflußregelungsvorrichtung (88, 92) und die zweite Durchflußregelungsvorrichtung (88, 90) in strömungstechnischer Verbindung zwischen der Phasentrennvorrichtung (44) und dem Wasserstoffabscheider (48) angeordnet sind.

3. Elektrochemisches Zeilsystem gemäß Anspruch 2, wobei der Sensor (84) in Wirkverbindung mit dem Wasserstoffabscheider (48) angeordnet ist.

4. Elektrochemisches Zellsystem gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei der Sensor (84) in Wirkverbindung zwischen dem Wasserstoffabscheider (48) und der Phasentrennvorrichtung (44) angeordnet ist.

5. Elektrochemisches Zelisystem gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei der Sensor (84) in strömungstechnischer Verbindung zwischen dem Wasserstoffabscheider (48) und dem Wasserabgabespeicher (32) angeordnet ist.

6. Elektrochemisches Zeilsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der Sensor (84) in Wirkverbindung zwischen dem Wasserstoffabscheider (48) und der ersten Durchflußregelungsvorrichtung (88, 92) angeordnet ist.

7. Elektrochemisches Zeilsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der Sensor (84) in Wirkverbindung zwischen der zweiten Durchflußregelungsvorrichtung (88, 90) und dem Wasserstoffabscheider (48) angeordnet ist.

8. Elektrolysezellsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Betätigung von wenigstens einer der ersten Durchflußregelungsvorrichtung (88, 92) und/oder der zweiten Durchflußregelungsvorrichtung (88, 90) durch die Steuervorrichtung (82) initüerbar ist, wenn ein Drucksignal des Sensors (84) oberhalb einer ersten gewählten Höhe oder unterhalb einer zweiten gewählten Höhe liegt.

9. Elektrochemisches Zeilsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Sensor (84) aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Drucksensor, einem Ausstoßsensor, einem Strömungsgeschwindigkeitssensor, einem Mengenflußsensor und Kombinationen, die wenigstens einen der zuvor genannten Sensoren aufweisen, besteht.

10. Elektrochemisches Zelisystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste Durchflußregelungsvorrichtung (88, 92) und die zweite Durchflußregelungsvorrichtung (88, 90) Ventile aufweisen.

11. Elektrochemisches Zelisystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Sensor (84) in Wirkverbindung zwischen der Phasentrennvorrichtung (48) und der ersten Durchflußregelungsvorrichtung (88, 92) angeordnet ist, und wobei es ferner zusätzliche Sensoren aufweist, die in Wirkverbindung zwischen der ersten Durchflußregelungsvorrichtung (88, 92) und der zweiten Durchflußregelungsvorrichtung (88, 90) und zwischen der zweiten Durchflußregelungsvorrichtung (88, 90) und dem Wasserabgabespeicher (32) angeordnet sind, wobei die zusätzlichen Sensoren in Wirkverbindung mit der Steuervorrichtung (82) stehen.

12. Elektrochemisches Zelisystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit ferner einer dritten Durchflußregelungsvorrichtung, die in strömungstechnischer Verbindung zwischen einem Wasserstoffabscheider (48) und dem Wasserabgabespeicher (32) angeordnet ist, wobei die dritte Durchflußregelungsvorrichtung in Wirkverbindung mit der Steuervorrichtung (82) steht.

13. Elektrochemisches Zellsystem gemäß Anspruch 12, mit ferner einer vierten Durchflußregelungsvorrichtung, die in strömungstechnischer Verbindung zwischen der dritten Durchflußregelungsvorrichtung und dem Wasserabgabespeicher (32) angeordnet ist, wobei die vierte Durchflußregelungsvorrichtung in Wirkverbindung mit der Steuervorrichtung (82) steht.

14. Druckregelsystem für ein Wasserstoffgaserzeugersystem mit:
Vorrichtungen zur Erzeugung von Wasserstoff (40);
Vorrichtungen zum Abtasten eines Flüssigkeitsstandes innerhalb einer Phasentrennvorrichtung (44), die in strömungstechnischer Verbindung mit den Vorrichtungen zur Erzeugung von Wasserstoff (40) angeordnet sind;
Vorrichtungen zur Regelung des Flüssigkeitsstandes innerhalb der Phasentrennvorrichtung (44), die in Wirkverbindung mit der Phasentrennvorrichtung (44) angeordnet sind; und
Vorrichtungen zum Halten eines Systemdrucks in dem Wasserstoffgaserzeugersystem innerhalb eines ausgewählten Bereiches bei Abgabe von Flüssigkeit aus der Phasentrennvorrichtung (44).

15. Druckregelsystem gemäß Anspruch 14, mit ferner einer Vorrichtung zur Aufnahme von abgeschiedenem Wasser (32), die in strömungstechnischer Verbindung mit der Phasentrennvorrichtung (44) angeordnet ist, wobei die Vorrichtung zum Aufrechterhalten der Druckregulierung ferner eine erste Durchflußregelungsvorrichtung (88, 92) und eine zweite Durchflußregelungsvorrichtung (88, 90) aufweist, die in Wirkverbindung mit der Phasentrennvorrichtung (44) und zwischen der Phasentrennvorrichtung (44) und der Vorrichtung zur Aufnahme von abgeschiedenem Wasser (32) angeordnet sind.

16. Druckregelsystem gemäß Anspruch 14 oder 15, mit ferner einer Vorrichtung zur Bestimmung des Systemdrucks (82), die in Wirkverbindung mit dem Wasserstofferzeugungssystem und der Vorrichtung zum Aufrechterhalten des Drucks angeordnet ist.

17. Verfahren zur Regelung des Drucks in einem Elektrolysezellsystem mit:
Leiten eines Flüssigkeitsstromes von einer Elektrolysezelle (40) zu einer Wasserstoff-/Wasser-Phasentrennvorrichtung (44);
Abtasten eines Flüssigkeitsstandes innerhalb der Wasserstoff-/Wasser- Phasentrennvorrichtung (44);
Regelung des Flüssigkeitsstandes innerhalb der Wasserstoff-/Wasser- Phasentrennvorrichtung (44), indem basierend auf dem Flüssigkeitsstand zumindest entweder Flüssigkeit in die Wasserstoff-/Wasser- Phasentrennvorrichtung (44) eingeleitet oder aus ihr abgegeben wird;
Überwachen des Elektrolysezellsystemdrucks;
Regelung des Elektrolysezellsystemdrucks mit einer ersten Durchflußregelungsvorrichtung (88, 92) und einer zweiten Durchflußregelungsvorrichtung (88, 90), die in strömungstechnischer Verbindung zwischen der Wasserstoff-/Wasser-Phasentrennvorriclntung (44) und einem Wasserabgabespeicher (32) und in Wirkverbindung mit einer Steuervorrichtung (82) angeordnet sind; und
Halten des Elektrolysezellsystemdrucks innerhalb eines ausgewählten Bereiches.

18. Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei das Halten des Elektrolysezellsystemdrucks ferner wenigstens entweder das Öffnen des ersten Durchflußregelventils (88, 92) oder das Öffnen des zweiten Durchflußregelventils (88, 90) umfaßt.

19. Verfahren gemäß Anspruch 17 oder 18, wobei das erste Durchflußregelventil (88, 92) und das zweite Durchflußregelventil (88, 90) hintereinander geöffnet werden.

20. Rechnerdatensignal mit:
Anweisungen für einen Rechner, ein Verfahren zum Betrieb eines Energiesystems zu implementieren, wobei das Verfahren umfaßt:
Abtasten eines Flüssigkeitsstandes innerhalb einer Wasserstoff-/Wasser- Phasentrennvorrichtung (44);
Regelung des Flüssigkeitsstandes innerhalb der Wasserstoff-/Wasser- Phasentrennvorrichtung (44), indem basierend auf dem Flüssigkeitsstand zumindest entweder Flüssigkeit, in die Wasserstoff-/Wasser- Phasentrennvorrichtung (44) eingeleitet oder aus ihr abgegeben wird;
Überwachen des Elektrolysezellsystemdrucks;
Regelung des Elektrolysezellsystemdrucks mit einer ersten Durchflußregelungsvorrichtung (88, 92) und einer zweiten Durchflußregelungsvorrichtung (88, 90), die in strömungstechnischer Verbindung zwischen der Wasserstoff-/Wasser-Phasentrennvorrichtung (44) und einem Wasserabgabespeicher (32) und in Wirkverbindung mit einer Steuervorrichtung (82) angeordnet sind; und Halten des Elektrolysezellsystemdrucks innerhalb eines ausgewählten Bereiches.