DE19504632A1 - Verfahren und Elektrolyseur zur Elektrolyse eines fluiden Elektrolyts - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Elek­ trolyse eines fluiden Elektrolyts, der Kationen und Anionen enthält, in einer Elektrolysezelle mit einer Kathode und einer der Kathode gegenüberliegenden Anode.

Solche Verfahren zur Elektrolyse sind in großer Zahl be­ kannt.

Bei den bekannten Verfahren zur Elektrolyse wird zwischen der Kathode und der Anode mittels einer externen Spannungs­ quelle ein elektrisches Feld erzeugt, in dem aufgrund der Wirkung von elektrostatischen Kräften die Kationen zur Kathode und die Anionen zur Anode wandern. Die zur Elek­ trolyse des Elektrolyten aufzuwendende Energie wird dabei dem elektrischen Feld entnommen und muß daher in Form elek­ trischer Energie zur Verfügung stehen.

In der Regel liegt die zur Verfügung stehende Energie jedoch nicht primär in Form elektrischer Energie vor, sondern bei­ spielsweise in Form von Wärmeenergie. Die Primärenergie muß dann zur Verwendung bei den konventionellen Verfahren zur Elektrolyse erst in elektrische Energie gewandelt werden, was bekanntlich mit bedeutenden Energieverlusten verbunden ist. Insbesondere der Einsatz von Wärmeenergie aus Wärmereservoiren mit Temperaturen im mäßig hohen Bereich (ungefähr 200 bis 400°C) wird dadurch unrentabel.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein erfin­ dungsgemäßes Verfahren zur Elektrolyse eines fluiden Elek­ trolyts derart zu verbessern, daß nicht in elektrischer Form vorliegende Primärenergie, insbesondere Wärmeenergie aus Reservoiren von mäßig hoher Temperatur, unter geringeren Verlusten zur Elektrolyse verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Elektrolyse der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Stromweg zwischen der Kathode und der Anode ge­ schlossen wird, daß ein Magnetfeld an die Elektrolysezelle angelegt wird und daß eine Relativbewegung zwischen dem Magnetfeld und dem Elektrolyten erzeugt wird, so daß auf­ grund der Wirkung von Lorentzkräften die Kationen zur Kathode und die Anionen zur Anode wandern und an der Kathode und an der Anode in Elektrolysereaktionen Elektrolysepro­ dukte gebildet werden, wobei der für die Elektrolysereak­ tionen erforderliche Ladungsausgleich durch den zwischen der Kathode und der Anode geschlossenen Stromweg erfolgt.

Bei dem erfindungsgemäßen Konzept kann auf ein externes elektrisches Feld verzichtet werden. Damit entfällt die Not­ wendigkeit, die Primärenergie in elektrische Energie umzu­ wandeln, und die mit dieser Wandlung verbundenen Verluste werden vermieden.

Außerdem verringert sich der apparative Aufwand, da zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kein Generator oder eine sonstige Quelle elektrischer Energie benötigt wird.

Die Wanderung der Kationen zur Kathode und der Anionen zur Anode wird durch Lorentzkräfte in dem Magnetfeld bewirkt, das selbst keine Arbeit an den Anionen oder Kationen ver­ richtet und dem daher keine Energie zur Elektrolyse ent­ nommen wird.

Die benötigte Energie wird vielmehr direkt der kinetischen Energie der Relativbewegung zwischen dem Magnetfeld und dem Elektrolyten entnommen.

Grundsätzlich kann die Relativbewegung zwischen dem Magnet­ feld und dem Elektrolyten auf beliebige Weise aus Bewegungen des Magnetfeldes und des Elektrolyten zusammengesetzt werden.

Es ist jedoch von Vorteil, wenn das Magnetfeld ortsfest ist und der Elektrolyt relativ zum Magnetfeld bewegt wird. Eine Strömung des fluiden Elektrolyten ist auf einfache Weise zu erzeugen, und eine ortsfeste Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes ist einfacher zu konstruieren als eine beweg­ liche und unterliegt in geringerem Umfange dem Verschleiß.

Besonders günstig ist es, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Elektrolyten relativ zu dem Magnetfeld mindestens 20 m/s und die Komponente des Magnetfeldes senkrecht zur Strömungs­ geschwindigkeit des Elektrolyten mindestens zwei Tesla be­ trägt. Die bei einer solchen Strömungsgeschwindigkeit des Elektrolyten und einem solchen Magnetfeld wirkenden Lorentz­ kräfte erlauben es, die Elektrolyse in Elektrolysezellen mit kompakten Abmessungen durchzuführen.

Vorteilhafterweise wird das Magnetfeld durch supraleitende Spulen erzeugt. Mit solchen Spulen lassen sich auch hohe Magnetfelder auf wirtschaftliche Weise aufrechterhalten, da keine zusätzlichen Verluste an Ohmschen Widerständen auf­ treten.

Ferner ist es von Vorteil, wenn als Elektrolyt eine Flüssig­ keit verwendet wird. Im flüssigen Zustand sind die Ionen­ dichten größer als im gasförmigen Zustand, so daß eine größere Menge von Elektrolyseprodukten pro Zeiteinheit gebildet werden kann.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein so hoher Druck in der Elektrolysezelle und/oder eine so hohe Strömungsgeschwindig­ keit des Elektrolyten relativ zu den Elektroden erzeugt werden, daß sich die Elektrolyseprodukte im wesentlichen nicht miteinander mischen. In diesem Fall kann auf ein Diaphragma in der Elektrolysezelle, welches einen zusätz­ lichen Widerstand für die Elektrolytströmung darstellen und überdies die Lebensdauer der Elektrolysezelle begrenzen würde, verzichtet werden.

Der Umsatz an Elektrolyseprodukten läßt sich auf einfache Weise erhöhen, wenn vorteilhafterweise mehrere Elektrolyse­ zellen jeweils von einem Teilstrom des Elektrolyten durch­ strömt werden. Durch Verschließen von Eintrittsöffnungen einzelner Elektrolysezellen kann dabei die pro Zeiteinheit erzeugte Menge von Elektrolyseprodukten dem Bedarf angepaßt werden.

Günstig ist es, wenn der Elektrolyt in einem Kreislauf ge­ führt wird. Dadurch läßt sich die in der Elektrolytströmung enthaltene kinetische Energie optimal ausnutzen.

Über die Art der Erzeugung der Elektrolytströmung wurden bisher keine näheren Angaben gemacht.

Die Strömung des Elektrolyten kann in einfacher Weise mit Hilfe einer mechanischen Pumpe erzeugt werden, die je nach Art der zur Verfügung stehenden Primärenergie durch eine Wärmekraftmaschine oder durch Wasserkraft angetrieben wird.

Vorteilhafterweise kann auch vorgesehen sein, die Strömung des Elektrolyten mit Hilfe einer magnetohydrodynamischen Pumpe zu erzeugen. Eine solche Pumpe enthält keine beweg­ lichen und damit starkem Verschleiß unterworfenen Bauteile.

Da eine magnetohydrodynamische Pumpe mit elektrischer Ener­ gie betrieben wird, wird sie vorzugsweise in Ergänzung zu einer mit einer anderen Energieform betriebenen Pumpe ver­ wendet werden, um letztere während eines Ausfalls zu er­ setzen.

Besonders vorteilhaft ist es, die Strömung des Elektrolyten mit Hilfe eines Dampfstrahlinjektors zu erzeugen. Der Dampfstrahl kann durch Verdampfen einer Flüssigkeit unter Zufuhr von Wärme aus einem Wärmereservoir von mäßig hoher Temperatur erzeugt werden.

Dabei ist es günstig, wenn der injizierte Dampf durch teil­ weises Verdampfen des Elektrolyten erzeugt wird. In diesem Fall wird die in den Elektrolyten mit Hilfe eines Dampf­ strahlinjektors eingebrachte Substanz dem Elektrolyten vor oder nach der Injektion durch Verdampfen entzogen, so daß insgesamt die Zusammensetzung des Elektrolyten unverändert bleibt.

Wird als Elektrolyt eine wäßrige Lösung verwendet, so hat dies den Vorteil, daß das Lösungsmittel Wasser bereits bei mäßig hohen Temperaturen unter Atmosphärendruck verdampft werden kann.

Besonders vorteilhaft ist es, als Elektrolyt ein azeotropes Gemisch zu verwenden, da in diesem Falle die prozentuale Zusammensetzung des Elektrolyten beim Verdampfen erhalten bleibt und keine unter Umständen chemisch aggressive Elek­ trolytsole gebildet wird.

Günstig ist es, wenn die zur Erzeugung des injizierten Dampfes benötigte Wärme einem erhitzten Arbeitsmedium, beispielsweise Dampf oder Druckwasser, eines konventionellen oder nuklearen Wärmekraftwerkes entnommen wird. Während einer Schwachlastperiode eines solchen Kraftwerks kann das erhitzte Arbeitsmedium, statt wie üblich Turbinen des Kraftwerks zugeführt zu werden, abgezweigt und durch einen Wärmetauscher geleitet werden, um die zu verdampfende Flüssigkeit, beispielweise den Elektrolyten zu verdampfen und mit dem so erzeugten Dampf den Dampfstrahlinjektor zu betreiben. Auf diese Weise kann ein Herunterregeln beispielsweise der Dampfkessel des Wärmekraftwerks in Schwachlastzeiten vermieden werden, was insbesondere für Kernkraftwerke von erheblichem Vorteil ist.

Günstig ist es auch, wenn die zur Erzeugung des injizierten Dampfes benötigte Wärme aus Sonnenenergie oder geothermisch gewonnen wird. Beide Energiequellen erlauben es, auf umweltschonende und wirtschaftliche Weise Wärme auf einem mäßig hohen Temperaturniveau bereitzustellen, wie sie zur Dampferzeugung, insbesondere aus wäßrigen Lösungen, ausreicht.

Insbesondere bei der Verwendung von Sonnenenergie ist es vorteilhaft, die zur Dampferzeugung benötigte Wärme in einem Wärmespeicher zwischenzuspeichern. Durch diese Maßnahme wird es möglich, die Dampferzeugung und damit das erfindungsge­ mäße Verfahren zur Elektrolyse kontinuierlich und unabhängig von der momentanen Sonneneinstrahlung durchzuführen.

Wird die Strömung des Elektrolyten mit Hilfe eines Dampf­ strahlinjektors erzeugt, so ist es ferner von Vorteil, wenn der Elektrolyt vor der Injektion des Dampfes derart gekühlt wird, daß der injizierte Dampf im Elektrolyten im wesent­ lichen vollständig kondensiert. Dadurch ist gewährleistet, daß der Impuls des Dampfes möglichst vollständig auf den Elektrolyten übertragen wird, und die Bildung von Gasblasen im Elektrolyten, die die Wirksamkeit des Verfahrens zur Elektrolyse vermindern und unter Umständen die für das Verfahren verwendeten Vorrichtungen beschädigen könnten, wird verhindert.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird darüber hinaus bei Elektrolyseuren hinlänglicher Größe die im Magnetfeld gespeicherte Energie zur Spitzenlastdeckung in elektrischen Netzwerken eingesetzt.

Das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren zur Elektrolyse eignet sich besonders dazu, zur Herstellung von Wasserstoff mittels elektrolytischer Dissoziation von Wasser verwendet zu werden. Eine solche Verwendung nutzt die Vor­ teile des erfindungsgemäßen Verfahrens optimal aus und ermöglicht es, Primärenergie in nicht elektrischer Form, insbesondere Wärmeenergie aus Wärmereservoiren von mäßig hoher Temperatur, mit im Vergleich zu herkömmliche)n Ver­ fahren hohem Wirkungsgrad in eine leicht speicher- und transportierbare Form zu wandeln.

Ferner wird die eingangs beschriebene Aufgabe erfindungs­ gemäß auch durch einen Elektrolyseur zur Elektrolyse eines fluiden Elektrolyten, der eine Elektrolysezelle mit einer Kathode und einer der Kathode gegenüberliegenden Anode auf­ weist, dadurch gelöst, daß der Elektrolyseur eine leitfähige Verbindung zwischen der Kathode und der Anode, eine Vorrich­ tung zum Erzeugen eines die Elektrolysezelle durchsetzenden Magnetfeldes und eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Rela­ tivbewegung zwischen dem Magnetfeld und dem Elektrolyten aufweist.

Bei dem erfindungsgemäßen Elektrolyseur werden durch die Relativbewegung zwischen dem Magnetfeld und dem Elektrolyten auf die Kationen und die Anionen des Elektrolyten wirkende Lorentzkräfte erzeugt, die dafür sorgen, daß die Kationen zur Kathode und die Anionen zur Anode wandern und an der Kathode und an der Anode in Elektrolysereaktionen Elektro­ lyseprodukte gebildet werden, wobei der für die Elektrolyse­ reaktionen erforderliche Ladungsausgleich durch den zwischen der Kathode und der Anode geschlossenen Stromweg erfolgt.

Der erfindungsgemäße Elektrolyseur bietet daher den Vorteil, daß auf ein externes elektrisches Feld zur Trennung der Ka­ tionen und Anionen des Elektrolyten verzichtet werden kann. Somit können auch nichtelektrische Primärenergiequellen zum Betrieb des Elektrolyseurs verwendet werden, ohne daß zuvor eine Umwandlung in elektrische Energie erfolgen muß, was zu­ sätzlichen apparativen Aufwand und Energieverluste mit sich bringen würde.

Grundsätzlich kann die erforderliche Relativbewegung zwischen dem Magnetfeld und dem Elektrolyten aus einer Bewe­ gung des Magnetfeldes und einer Bewegung des Elektrolyten zusammengesetzt werden.

In der Regel wird es jedoch günstig sein, die Vorrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes ortsfest zu belassen und statt dessen eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Elektro­ lytströmung vorzusehen.

Vorteilhafterweise weist der Elektrolyseur zumindest eine supraleitende Magnetspule auf. Supraleitende Magnetspulen erlauben es, das zur Erzeugung der Lorentzkräfte erforder­ liche Magnetfeld weitgehend verlustfrei über einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten.

Günstig ist es, wenn die Elektrolysezelle des Elektrolyseurs mit einem flüssigen Elektrolyten gefüllt ist. Aufgrund der in einem flüssigen Elektrolyten gegenüber einem gasförmigen Elektrolyten deutlich höheren Ionendichte kann aus einem flüssigen Elektrolyten eine größere Menge von Elektrolyse­ produkten pro Zeiteinheit gewonnen werden.

Ebenfalls der Steigerung der Produktionsrate von Elektro­ lyseprodukten dient es, wenn der Elektrolyseur mehrere Elek­ trolysezellen aufweist.

Diese Elektrolysezellen können beispielsweise linear neben­ einander angeordnet sein, um die leitfähigen Verbindungen zwischen der Anode einer Elektrolysezelle und der Kathode der dieser Elektrolysezelle benachbarten Elektrolysezelle kurz halten zu können. Lediglich zwischen den außen gele­ genen Elektroden der beiden an den Enden der linearen An­ ordnung befindlichen Elektrolysezellen ist eine längere leitfähige Verbindung erforderlich.

Eine solche längere leitfähige Verbindung kann entfallen, wenn günstigerweise die Elektrolysezellen ringförmig ge­ schlossen angeordnet sind. In diesem Fall sind jeder der Elektrolysezellen zwei weitere Elektrolysezellen benachbart. Ferner heben sich die von einer Elektrolytströmung auf die ringförmige Anordnung aus Elektrolysezellen übertragenen Kräfte gegenseitig auf, wenn die Elektrolysezellen gleich­ sinnig (also beispielsweise von der Innenseite der ring­ förmigen Anordnung zu deren Außenseite hin) von dem Elektro­ lyten durchströmt werden.

Bei jeder Anordnung von Elektrolysezellen, in der jeweils zwei Elektrolysezellen einander benachbart sind, ist es von Vorteil, wenn diese Elektrolysezellen bipolare Elektroden aufweisen, die sowohl als Anode der einen Elektrolysezelle als auch als Kathode der anderen Elektrolysezelle dienen. Dadurch ist eine erhebliche Materialeinsparung möglich.

Weist der Elektrolyseur eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Elektrolytströmung auf, so ist es ferner von Vorteil, wenn der Elektrolyseur einen Elektrolytkreislauf mit einer Elek­ trolytrückführung aufweist. Dadurch wird es möglich, dem Elektrolyseur kontinuierlich neuen Elektrolyten zuzuführen und diesen in mehreren Durchläufen durch die Elektrolyse­ zelle vollständig zu elektrolysieren.

Bezüglich der Vorrichtung zur Erzeugung einer Elektrolyt­ strömung wurden bislang noch keine näheren Angaben gemacht.

Grundsätzlich können alle zur Erzeugung einer Fluidströmung vorgesehenen Vorrichtungen verwendet werden.

Vorteilhaft ist es, wenn der Elektrolyseur eine magneto­ hydrodynamische Pumpe zur Erzeugung der Elektrolytströmung aufweist. Eine solche Pumpe weist keine beweglichen Teile auf, was geringen Wartungsbedarf und hohe Lebensdauer be­ dingt.

Besonders günstig ist es, wenn der Elektrolyseur einen Dampfstrahlinjektor zur Erzeugung der Elektrolytströmung aufweist. Der injizierte Dampf kann mittels Wärme im mitt­ leren Temperaturbereich, von ungefähr 200 bis 400°C, erzeugt werden, wodurch solche Wärmereservoire ohne vorherige Wand­ lung in elektrische Energie für den Betrieb des Elektroly­ seurs nutzbar werden.

In Verbindung mit einem Dampfstrahlinjektor ist es von Vor­ teil, wenn der Elektrolyseur einen Verdampfer zur teilweisen Verdampfung des Elektrolyten aufweist. Dadurch wird es mög­ lich, den durch den Dampfstrahlinjektor in den Elektrolyten injizierten Dampf aus dem Elektrolyten selbst zu erzeugen, so daß keine weitere Flüssigkeit zum Verdampfen zur Ver­ fügung gestellt werden muß und der Elektrolyt nicht durch Fremdstoffe verdünnt wird, die nach der Dampfstrahlinjektion wieder aus ihm entfernt werden müßten.

Wird der Elektrolyt selbst teilweise verdampft, so ist es günstig, wenn der Elektrolyt eine wäßrige Lösung ist. Das im Elektrolyt enthaltene Wasser läßt sich mittels einer Wärme­ zufuhr im mittleren Temperaturbereich, von ungefähr 200 bis 400°C, leicht verdampfen und bildet einen Dampf, der ver­ gleichsweise wenig chemisch reaktiv ist.

Stellt der teilweise zu verdampfende Elektrolyt ein azeo­ tropes Gemisch dar, so bringt dies den Vorteil mit sich, daß die Bildung von Elektrolytsole im Verdampfer vermieden wird.

Zu der Herkunft der zum Verdampfen erforderlichen Wärme­ energie wurden bislang noch keine näheren Angaben gemacht.

Grundsätzlich kommt jedes Wärmereservoir in Frage, dessen Temperaturniveau oberhalb der Kondensationstemperatur des zu erzeugenden Dampfes liegt.

Wenn der Elektrolyseur vorteilhafterweise einen Strahlungs­ absorber zur Aufnahme von Sonnenenergie aufweist, kann auf umweltschonende Weise ein solches Wärmereservoir zur Verfü­ gung gestellt werden.

Besonders günstig ist es, wenn der Elektrolyseur neben dem Strahlungsabsorber einen Wärmespeicher zur Zwischenspei­ cherung der von dem Strahlungsabsorber aufgenommenen Wärme­ energie aufweist. Ein solcher Wärmespeicher ermöglicht einen von der momentanen Sonneneinstrahlung unabhängigen konti­ nuierlichen Betrieb des Elektrolyseurs.

Schließlich ist es bei Verwendung eines Dampfstrahlinjektors zur Erzeugung der Elektrolytströmung von Vorteil, wenn der Elektrolyseur eine Vorrichtung zum Kühlen des Elektrolyten aufweist, die in Strömungsrichtung des Elektrolyten vor dem Dampfstrahlinjektor angeordnet ist. Durch die Kühlung des Elektrolyten vor der Dampfstrahlinjektion wird erreicht, daß der injizierte Dampfstrahl in dem Elektrolyten vollständig kondensiert, wodurch der in dem Dampfstrahl enthaltene Impuls vollständig auf den Elektrolyten übertragen und die Ausbildung von Dampfblasen vermieden wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Dar­ stellung zweier Ausführungsbeispiele.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausfüh­ rungsform eines erfindungsgemäßen Elektrolyseurs für die Elektrolyse solcher wäßriger Elektrolyte, bei deren Elektrolyse Sauerstoff und Wasserstoff entstehen, mit einer Elektrolyseeinheit, in der mehrere Elektrolysezellen linear nebeneinander an­ geordnet sind, wobei die Blickrichtung senkrecht zum Magnetfeld verläuft;

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einer Seitenansicht des erfin­ dungsgemäßen Elektrolyseurs aus Fig. 1 mit der Blickrichtung längs des mit 2 bezeichneten Pfeils in Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer der Elektro­ lysezellen des erfindungsgemäßen Elektrolyseurs aus Fig. 1;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausfüh­ rungsform eines erfindungsgemäßen Elektrolyseurs für die Elektrolyse solcher wäßriger Elektrolyte, bei deren Elektrolyse Sauerstoff und Wasserstoff entstehen, mit einer Elektrolyseeinheit, in der mehrere Elektrolysezellen ringförmig geschlossen angeordnet sind;

Fig. 5 einen Ausschnitt aus einer Draufsicht auf den er­ findungsgemäßen Elektrolyseur aus Fig. 4 mit der Blickrichtung längs des mit 5 bezeichneten Pfeils in Fig. 4.

Eine in den Fig. 1 und 2 dargestellte erste Ausführungsform eines als Ganzes mit 10 bezeichneten Elektrolyseurs weist lieben Elektrolysezellen 12 auf. Jede der Elektrolysezellen 12 hat die Form eines Quaders mit drei unterschiedlichen Kantenlängen, wobei die längsten Kanten vertikal ausgerich­ tet sind. Zwei vertikale, einander gegenüberliegende Seiten­ wände der Elektrolysezelle 12 werden von Elektroden 14, beispielsweise aus Nickel oder mit einer entsprechenden Oberflächenbeschichtung, gebildet. Zwischen den Elektroden 14 erstrecken sich zwei weitere, schmalere vertikale Seitenwände 16 der Elektrolysezelle 12, die aus nichtleitendem, elektrolytundurchlässigem Material bestehen.

Eine Deckfläche der Elektrolysezelle 12 ist zu einem Aus­ trittstrichter für wasserstoffhaltigen Elektrolyt 18 und zu einem Austrittstrichter für sauerstoffhaltigen Elektrolyt 20 hin offen. Jeder der Austrittstrichter 18, 20 hat die Form eines an der Basis offenen Satteldaches mit einer Firstlänge, die etwa dem halben Abstand der Elektroden 14 einer Elektrolysezelle 12 entspricht. Die Austrittstrichter 18, 20 sitzen in der Weise auf jeweils einer Elektrode 14 und den beiden Seitenwänden 16 einer Elektrolysezelle 12 auf, daß ihre Giebelwände 21 parallel zu den Elektroden 14 ausgerichtet sind und jeder der Austrittstrichter 18, 20 eine Hälfte der Deckfläche der Elektrolysezelle 12 überdeckt. Einander zugewandte Giebelwände 21 der beiden Austrittstrichter 18, 20 liegen dicht aneinander an und bilden eine Scheidewand 22, die nach unten verlängert ist, so daß sie über etwa ein Viertel der Höhe der Elektrolysezelle 12 in diese hineinragt.

Neben dem First des Austrittstrichters für wasserstoffhal­ tigen Elektrolyt 18 mündet ein Ableitrohr für wasserstoff­ haltigen Elektrolyt 24 in den Austrittstrichter 18. Ein anderes Ende des Ableitrohrs für wasserstoffhaltigen Elek­ trolyt 24 ist an ein Sammelrohr für wasserstoffhaltigen Elektrolyt 28 angeschlossen.

In den Austrittstrichter für sauerstoffhaltigen Elektrolyt 20 mündet ein Ableitrohr für sauerstoffhaltigen Elektrolyt 26 neben einem First des Austrittstrichters 20. Ein anderes Ende des Ableitrohrs für sauerstoffhaltigen Elektrolyt 26 ist an ein Sammelrohr für sauerstoffhaltigen Elektrolyt 30 angeschlossen.

Eine Anordnung, die eine Elektrolysezelle 12, zwei Elektroden 14, zwei Seitenwände 16, zwei Austrittstrichter 18, 20 sowie zwei Ableitrohre 24, 26 umfaßt, wird im folgen­ den als Ganzes als Elektrolyse-Element 32 bezeichnet und ist in Fig. 3 dargestellt. Mehrere solcher Elektrolyse-Elemente 32 sind in der Weise linear nebeneinander angeordnet, daß einander benachbarten Elektrolyse-Elementen jeweils eine der Elektroden 14 gemeinsam ist und daß einander entsprechende Bestandteile einander benachbarter Elektrolyse-Elemente 32 parallel zueinander ausgerichtet sind.

Außen liegende Elektroden 34 in dieser linearen Anordnung außen liegender Elektrolyse-Elemente 32 sind über eine Kurz­ schlußleitung 36 mit hoher elektrischer Leitfähigkeit mit­ einander verbunden.

Bodenflächen der Elektrolysezellen 12 aller Elektrolyse-Ele­ mente 32 sind zu einem gemeinsamen Eintrittstrichter 38 hin offen. Der Eintrittstrichter 38 hat die Form eines an der Basis offenen, umgedrehten Satteldaches mit einer Firstlänge, die etwa der Summe der Dicken aller Elektroden 14 und der Summe aller Abstände zwischen zwei jeweils einander benachbarten Elektroden 14 entspricht. Der Eintrittstrichter 38 trägt die Elektroden 14 und die Seitenwände 16 aller Elektrolyse-Elemente 32 in der Weise, daß Giebelwände 39 des Eintrittstrichters 38 parallel zu den Elektroden 14 angeordnet sind und der Eintrittstrichter 38 die Bodenflächen der Elektrolysezellen 12 aller Elektrolyse- Elemente 32 vollständig überdeckt.

Die Elektrolyse-Elemente 32 sind zwischen zwei supraleiten­ den Magnetspulen 40, 42 mit einander gleichen rechteckigen Spulenquerschnitten und einer gemeinsamen Spulenachse 44 an­ geordnet, wobei die gemeinsame Spulenachse 44 parallel zu den Flächennormalen der Seitenwände 16 der Elektrolysezellen 12 ausgerichtet ist.

Jede der Magnetspulen 40, 42 weist einen Spuleninnenraum auf, dessen Höhe der Höhe einer Elektrolysezelle 12 ent­ spricht und dessen Breite (senkrecht zu der Spulenachse 44) etwas größer ist als die Firstlänge des Eintrittstrichters 38. Ferner verläuft die Spulenachse 44 durch den Mittelpunkt der Seitenwände 16 der mittleren der sieben linear ange­ ordneten Elektrolysezellen 12, so daß bei einer Parallel­ projektion der Elektrolysezellen 12 längs der Spulenachse 44 auf die Ebene eines Spulenquerschnitts die Projektionen aller Elektrolysezellen 12 innerhalb des Spulenquerschnitts zu liegen kommen.

Innenräume der Spulen 40, 42 sind mit jeweils einem Spulen­ kern 46, 48 aus ferromagnetischem Material ausgefüllt. Die Spulenkerne 46, 48 sind im Außenbereich der Spulen 40, 42 über Joche 58, 60 aus ferromagnetischem Material miteinander verbunden, mit denen sie einen als Ganzes mit 62 bezeich­ neten Magnetkreis bilden.

Das Sammelrohr für wasserstoffhaltigen Elektrolyt 28 mündet in einen Wasserstoff-Separator 64. Der Wasserstoff-Separator 64 weist eine Wasserstoff-Entnahmeleitung 66 und eine Aus­ trittsöffnung für Elektrolyt auf, an die eine Zwischenlei­ tung 68 angeschlossen ist.

Das Sammelrohr für sauerstoffhaltigen Elektrolyt 30 mündet in einen Sauerstoffseparator 70. Der Sauerstoff-Separator 70 weist eine Sauerstoff-Entnahmeleitung 72 und eine Austritts­ öffnung für Elektrolyt auf, an die eine Zwischenleitung 74 angeschlossen ist.

Die Zwischenleitungen 68 und 74 vereinigen sich zu einer Elektrolytrückführleitung 76. Die Elektrolytrückführleitung 76 mündet in den Eintrittstrichter 38, so daß ein ge­ schlossener Elektrolytkreislauf entsteht.

Zwischen ihrem Anfang und ihrem Ende weist die Rückführ­ leitung 76 in der angegebenen Reihenfolge eine Elektrolyt­ abzweigung 78, eine Elektrolytsole-Einmündung 80, einen Kühler 82 und eine Eintrittsöffnung 84 für einen Dampf­ strahlinjektor auf.

Von der Elektrolytabzweigung 78 führt eine Elektrolytzuführ­ leitung 86, die einen Durchflußregler 88 aufweist, zu einer Eintrittsöffnung eines Verdampfers 90.

Zwischen dem Durchflußregler 88 und der Eintrittsöffnung des Verdampfers 90 mündet eine Wasserzuführleitung 92, die einen Wasserzuflußregler 94 aufweist, in die Elektrolytzuführ­ leitung 86.

Ein Innenraum des Verdampfers 90 umfaßt ein Elektrolyt­ volumen 96 in einem unteren Teil des Innenraums und ein einen Rest des Innenraums ausfüllendes Dampfvolumen 98. In einem Boden des Verdampfers 90 sind Beheizungsrohre 100 an­ geordnet, die Bestandteil eines Wärmespeichermediumskreis­ laufes 102 sind, welcher darüber hinaus einen Wärmespeicher 106 aufweist.

Ein zweiter Wärmespeichermediumkreislauf 105 führt aus dem Wärmespeicher 106 durch einen Strahlungsabsorber 104 für Sonnenstrahlung in den Wärmespeicher 106 zurück.

Außerdem weist der Verdampfer 90 elektrolytvolumenseitig eine Austrittsöffnung auf, von der eine Elektrolytsole-Rück­ führleitung 108 zu der Elektrolytsole-Einmündung 80 der Elektrolytrückführleitung 76 führt.

Ferner weist der Verdampfer 90 dampfvolumenseitig eine weitere Austrittsöffnung auf, von der eine Dampfleitung 110 zu einem Dampfstrahlinjektor 112 führt, der durch die Ein­ trittsöffnung 84 für den Dampfstrahlinjektor elektrolytdicht in die Elektrolytrückführleitung 76 hineingeführt ist.

Während des Betriebs des Elektrolyseurs 10 sind die Elek­ trolysezellen 12, die Zwischenleitungen 68, 74, die Elek­ trolytrückführleitung 76, die Elektrolytzuführleitung 86 und der Eintrittstrichter 38 mit einer wäßrigen Lösung von etwa 20 Atomprozent Natriumhydroxid als Elektrolyt gefüllt. Das Natriumhydroxid ist dabei zu einem großen Teil in Na⁺- und OH⁻-Ionen dissoziiert.

Die Austrittstrichter für wasserstoffhaltigen Elektrolyt 18, die Ableitrohre für wasserstoffhaltigen Elektrolyt 24, das Sammelrohr für wasserstoffhaltigen Elektrolyt 28 und der Wasserstoff-Separator 64 enthalten den Elektrolyten mit darin gelöstem molekularem Wasserstoff.

Die Austrittstrichter für sauerstoffhaltigen Elektrolyt 20, die Ableitrohre für sauerstoffhaltigen Elektrolyt 26, das Sammelrohr für sauerstoffhaltigen Elektrolyt 30 und der Sauerstoff-Separator 70 enthalten den Elektrolyten mit darin gelöstem molekularem Sauerstoff.

Das Elektrolytvolumen 96 des Verdampfers 90 und die Elektro­ lytsole-Rückführleitung 108 enthalten den Elektrolyten mit verringerter Wasserkonzentration (Elektrolytsole).

Das Dampfvolumen 98 des Verdampfers 90 und die Dampfleitung 110 enthalten Wasserdampf.

Die Wasserstoff-Entnahmeleitung 66 des Wasserstoff-Sepa­ rators 64 enthält Wasserstoffgas.

Die Sauerstoff-Entnahmeleitung 72 des Sauerstoff-Separators 70 enthält Sauerstoffgas.

Der Elektrolyt durchströmt die Elektrolyt-Rückführleitung 76 in der in Fig. 1 durch Pfeile angegebenen Richtung. Von der Elektrolytabzweigung 78 gelangt ein Teilstrom des Elektro­ lyten durch die Elektrolytzuführleitung 86 in den Verdampfer 90. Die Größe dieses Teilstroms ist mit Hilfe des Durchfluß­ reglers 88 steuerbar.

Über die Wasserzuführleitung 92 wird dem Elektrolyten mit Hilfe des Wasserzuflußreglers 94 pro Zeiteinheit so viel Wasser, wie bei der Elektrolyse in Wasserstoff und Sauer­ stoff gespalten wird, zugemischt, um einen kontinuierlichen Betrieb zu ermöglichen.

An das Elektrolytvolumen 96 im Verdampfer 90 wird von einem Wärmespeichermedium auf einem Temperaturniveau von 200 bis 300°C, das in dem Wärmespeichermediumkreislauf 102 aus dem Wärmespeicher 106 durch die Beheizungsrohre 100 in den Wärmespeicher 106 zurückfließt, Wärmeenergie abgegeben.

Bei günstigen Sonneneinstrahlungsverhältnissen wird das Wärmemedium in dem zweiten Wärmespeichermediumkreislauf 105 durch den Strahlungsabsorber 104 geleitet, um den Wärmever­ lust im Wärmespeicher 106 auszugleichen.

Aus dem beheizten Elektrolytvolumen 96 verdampft ein Teil des enthaltenen Wassers, geht in das Dampfvolumen 98 über und entweicht in die Dampfleitung 110. Die im Elektrolyt­ volumen 96 verbleibende Elektrolytsole gelangt über die Elektrolytsole-Rückführleitung 108 durch die Elektrolytsole- Einmündung 80 zum Hauptstrom des Elektrolyten in der Elek­ trolyt-Rückführleitung 76 zurück.

Der an der Elektrolytsole-Einmündung 80 wiedervereinigte Elektrolytstrom wird im Kühler 82 mit Hilfe eines Kühl­ mittels, dessen Temperaturniveau der Umgebungstemperatur entspricht, gekühlt.

In den abgekühlten Elektrolytstrom wird der Wasserdampf aus der Dampfleitung 110 durch den Dampfstrahlinjektor 112 ein­ geblasen. Der Elektrolyt wird dadurch unter Druck gesetzt und in Strömungsrichtung beschleunigt. Der eingeblasene Wasserdampf kondensiert in dem gekühlten Elektrolyten voll­ ständig.

Der so angetriebene Elektrolytstrom gelangt durch den Ein­ trittstrichter 38 in die Elektrolysezellen 12 der Elektro­ lyse-Elemente 32. Die stromdurchflossenen supraleitenden Magnetspulen 40 und 42 erzeugen im Verein mit dem Magnet­ kreis 62 in den Elektrolysezellen 12 ein Magnetfeld von zwei bis vier Tesla, das parallel zu dem Spulenachse 44 und im wesentlichen senkrecht zur Strömungsgeschwindigkeit des Elektrolyten (20 bis 30 m/s) ausgerichtet ist.

Auf die im Elektrolytstrom mitbewegten Na⁺- und OH⁻-Ionen wirken daher Lorentzkräfte im wesentlichen parallel zu den Normalenrichtungen der Elektrodenflächen. Die Na⁺-Ionen wandern infolgedessen zu Kathodenflächen 15, die OH⁻-Ionen in entgegengesetzter Richtung zu Anodenflächen 17 der Elek­ troden 14, 34 der Elektrolysezellen 12. An den Kathoden­ flächen 15 laufen die Reaktionen

4Na⁺ + 4e⁻ → 4Na
4Na + 4H₂O → 4Na⁺OH⁻ + 2H₂

ab, in deren Verlauf molekularer Wasserstoff gebildet wird, der sich in dem an den Kathodenflächen 15 vorbei strömenden Elektrolyten löst. An den Anodenflächen 17 läuft die Reak­ tion

4OH⁻ → 4e⁻ + O₂ + 2H₂O

ab, in deren Verlauf molekularer Sauerstoff gebildet wird, der sich in dem an den Anodenflächen 17 vorbeiströmenden Elektrolyten löst.

Die an der Kathodenfläche 15 einer Elektrode 14 benötigten Elektronen werden dabei von der Anodenfläche 17 derselben Elektrode geliefert. Der Elektronenausgleich zwischen den Kathoden- und Anodenflächen der außenliegenden Elektroden 34 erfolgt über die Kurzschlußleitung 36.

Die große Strömungsgeschwindigkeit des Elektrolyten hat im Verein mit einem hohen im Elektrolyten herrschenden Druck zur Folge, daß die an den Elektrodenflächen entstehenden Gase im wesentlichen auf den unmittelbaren Elektrodenbereich beschränkt bleiben und die Gefahr einer Vermischung der ent­ stehenden Gase nicht besteht.

Die Scheidewände 22 teilen die Elektrolytströme am Ausgang der Elektrolysezellen 12 in jeweils zwei Teilströme, nämlich einen wasserstoffhaltigen und einen sauerstoffhaltigen Elek­ trolytstrom, auf.

Die wasserstoffhaltigen Elektrolytströme gelangen durch die Austrittstrichter für wasserstoffhaltigen Elektrolyt 18 und die Ableitrohre für wasserstoffhaltigen Elektrolyt 24 in das Sammelrohr für wasserstoffhaltigen Elektrolyt 28. Vom Sam­ melrohr für wasserstoffhaltigen Elektrolyt 28 gelangt der wasserstoffhaltige Elektrolyt in den Wasserstoff-Separator 64, wo der gasförmige Wasserstoff abgetrennt und über eine Wasserstoff-Entnahmeleitung 66 entnommen wird.

Die sauerstoffhaltigen Elektrolytströme gelangen durch die Austrittstrichter für sauerstoffhaltigen Elektrolyt 20 und die Ableitrohre für sauerstoffhaltigen Elektrolyt 26 in das Sammelrohr für sauerstoffhaltige Elektrolyt 30. Vom Sammel­ rohr für sauerstoffhaltigen Elektrolyt 30 gelangt der sauer­ stoffhaltige Elektrolyt in den Sauerstoff-Separator 70, wo der gasförmige Sauerstoff abgetrennt und über die Sauer­ stoff-Entnahmeleitung 72 entnommen wird.

Die entgasten Elektrolytströme werden nach dem Durchgang durch die Zwischenleitungen 68 bzw. 74 in der Elektrolyt­ rückführleitung 76 wiedervereinigt, und der Kreislauf des Elektrolyten beginnt von vorne.

In den Fig. 4 und 5 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektrolyseurs 10 mit einer alter­ nativen Anordnung der Elektrolyse-Elemente 32 dargestellt. Gleiche oder funktional gleiche Bauteile sind in den Fig. 4 und 5 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie in den Fig. 1, 2 und 3.

Diese zweite Ausführungsform des Elektrolyseurs 10 unter­ scheidet sich von der bisher beschriebenen Ausführungsform dadurch, daß die lineare Anordnung der Elektrolyse-Elemente 32 durch eine ringförmig geschlossene Anordnung (Ring 114) ersetzt ist.

Die einzelnen Elektrolyse-Elemente 32 sind wie vorstehend beschrieben aufgebaut. Die Elektrolyse-Elemente 32 sind so angeordnet, daß die Seitenwände 16 horizontal ausgerichtet sind, offene Bodenflächen der Elektrolysezellen 12 in einen Innenraum des Ringes 114 und die Austrittstrichter 18, 20 zur Außenseite des Ringes weisen.

Einander benachbarten Elektrolyse-Elementen 32 ist jeweils eine Elektrode 14 gemeinsam. Da bei der ringförmig ge­ schlossenen Anordnung keine außen liegenden Elektroden 34 auftreten, kann auf die Kurzschlußleitung 20 der ersten Aus­ führungsform verzichtet werden.

Die Elektroden 14 sind keilförmig ausgebildet, um die Differenz der Radien an der Außen- und Innenseite des Ringes 114 auszugleichen und so einen konstanten Elektrodenabstand zu erhalten. Statt einer keilförmigen Elektrode 14 können auch je zwei quaderförmige Elektroden verwendet werden, die entsprechend gegeneinander geneigt und leitfähig miteinander verbunden werden.

Einander benachbarte Elektrolyse-Elemente 32 sind nicht ge­ nau parallel zueinander angeordnet, sondern um einen Winkel von 360°/N gegeneinander verdreht, wobei N die Gesamtzahl der Elektrolyse-Elemente 32 bezeichnet.

Der Eintrittstrichter 38 der ersten Ausführungsform ist durch eine kreisscheibenförmige Bodenplatte 38a und eine kreisscheibenförmige Deckplatte 38b ersetzt, die gemeinsam mit den Elektrolyse-Elementen 32 den im wesentlichen zylin­ drischen Innenraum des Ringes 114 elektrolytdicht um­ schließen. Die Elektrolyt-Rückführleitung 76 mündet im Mittelpunkt der Bodenplatte 38a.

Die supraleitenden Magnetspulen 40 und 42 sind bei dieser Ausführungsform übereinander angeordnet. Ihre gemeinsame Spulenachse 44 fällt mit der Achse des Ringes 114 zusammen. Die Spulenquerschnitte sind kreisförmig, der innere Radius der Spulenquerschnitte ist größer als der äußere Radius des Ringes 114.

Die Funktionsweise der zweiten Ausführungsform stimmt mit der der ersten Ausführungsform im wesentlichen überein. Jedoch strömt der Elektrolyt nicht vertikal von unten nach oben durch die Elektrolysezellen 12, sondern horizontal und radial von der Innenseite des Rings 114 aus Elektrolyse- Elementen 32 nach außen. Wegen der Symmetrie dieser ring­ förmigen Anordnung heben sich die durch die Elektrolytströmung auf den Ring 114 übertragenen Kräfte gegenseitig auf, so daß eine Lagerung des Rings 114 aus Elektrolyse-Elementen 32 mechanisch weniger stark bean­ sprucht wird als eine Lagerung der linearen Anordnung der Elektrolysezellen 32 der ersten Ausführungsform.

Claims (40)

1. Verfahren zur Elektrolyse eines fluiden Elektrolyts, der Kationen und Anionen enthält, in einer Elektrolyse­ zelle mit einer Kathode und einer der Kathode gegen­ überliegenden Anode, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stromweg zwischen der Kathode und der Anode geschlossen wird, daß ein Magnetfeld an die Elektrolysezelle ange­ legt wird und daß eine Relativbewegung zwischen dem Magnetfeld und dem Elektrolyten erzeugt wird, so daß aufgrund der Wirkung von Lorentzkräften die Kationen zur Kathode und die Anionen zur Anode wandern und an der Kathode und an der Anode in Elektrolysereaktionen Elektrolyseprodukte gebildet werden, wobei der für die Elektrolysereaktionen erforderliche Ladungsausgleich durch den zwischen der Kathode und der Anode geschlos­ senen Stromweg erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld ortsfest ist und daß eine Strömung des Elektrolyten relativ zum Magnetfeld erzeugt wird.

3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Elektrolyten relativ zu dem Magnetfeld mindestens 20 m/s und die Komponente des Magnetfeldes senkrecht zur Strömungsgeschwindigkeit des Elektrolyten minde­ stens zwei Tesla beträgt.

4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld durch supra­ leitende Spulen erzeugt wird.

5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß als Elektrolyt eine Flüssig­ keit verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein so hoher Druck in der Elektro­ lysezelle und/oder eine so hohe Strömungsgeschwindig­ keit des Elektrolyten relativ zu den Elektroden erzeugt werden, daß sich die Elektrolyseprodukte im wesent­ lichen nicht miteinander mischen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mehrere Elektrolysezellen jeweils von einem Teilstrom des Elektrolyten durchströmt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt in einem Kreislauf geführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung des Elektrolyten mit Hilfe einer mechanischen Pumpe erzeugt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe durch eine Wärmekraftmaschine angetrieben wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe durch Wasserkraft angetrieben wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung des Elektrolyten mit Hilfe einer magnetohydrodynamischen Pumpe erzeugt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12 dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung des Elektrolyten mit Hilfe eines Dampfstrahlinjektors erzeugt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der injizierte Dampf durch teilweises Verdampfen des Elektrolyten erzeugt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrolyt eine wäßrige Lösung verwendet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Elektrolyt ein azeotropes Gemisch verwendet wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzeugung des injizierten Dampfe benötigte Wärme einem erhitzten Arbeitsmedium eines Wärmekraftwerks entnommen wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Dampferzeugung benötigte Wärme aus Sonnenenergie gewonnen wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Dampferzeugung benötigte Wärme in einem Wärme­ speicher zwischengespeichert wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Dampferzeugung benötigte Wärme geothermisch gewonnen wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt vor der Injektion des Dampfes derart gekühlt wird, daß der injizierte Dampf im Elektrolyten im wesentlichen vollständig kondensiert.

22. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die im Magnetfeld gespei­ cherte Energie zur Spitzenlastdeckung in elektrischen Netzwerken eingesetzt wird.

23. Verwendung des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche zur Herstellung von Wasserstoff mittels elek­ trolytischer Dissoziation von Wasser.

24. Elektrolyseur zur Elektrolyse eines fluiden Elektro­ lyten, der eine Elektrolysezelle mit einer Kathode und einer der Kathode gegenüberliegenden Anode aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyseur (10) eine leitfähige Verbindung zwischen der Kathode und der An­ ode, eine Vorrichtung zum Erzeugen eines die Elektro­ lysezelle (12) durchsetzenden Magnetfeldes (40, 42) und eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Magnetfeld und dem Elektrolyten (112) auf­ weist.

25. Elektrolyseur nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyseur (10) eine Vorrichtung zur Erzeu­ gung einer Elektrolytströmung (112) aufweist.

26. Elektrolyseur nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Elektrolyseur (10) zumindest eine supraleitende Magnetspule (40, 42) aufweist.

27. Elektrolyseur nach einem der Ansprüche 24 bis 26, da­ durch gekennzeichnet, daß die Elektrolysezelle (12) des Elektrolyseurs (10) mit einem flüssigen Elektrolyten gefüllt ist.

28. Elektrolyseur nach einem der Ansprüche 24 bis 27, da­ durch gekennzeichnet, daß der Elektrolyseur (10) mehrere Elektrolysezellen (12) aufweist.

29. Elektrolyseur nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Elektrolysezellen (12) linear nebeneinander angeordnet sind.

30. Elektrolyseur nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Elektrolysezellen (12) ringförmig geschlos­ sen angeordnet sind.

31. Elektrolyseur nach einem der Ansprüche 28 bis 30, da­ durch gekennzeichnet, daß die Elektrolysezellen (12) bipolare Elektroden (14) aufweisen.

32. Elektrolyseur nach einem der Ansprüche 25 bis 31, da­ durch gekennzeichnet, daß der Elektrolyseur (10) einen Elektrolytkreislauf mit einer Elektrolytrückführung (76) aufweist.

33. Elektrolyseur nach einem der Ansprüche 25 bis 32, da­ durch gekennzeichnet, daß der Elektrolyseur (10) eine magnetohydrodynamische Pumpe zur Erzeugung einer Elek­ trolytströmung aufweist.

34. Elektrolyseur nach einem der Ansprüche 25 bis 33, da­ durch gekennzeichnet, daß der Elektrolyseur (10) einen Dampfstrahlinjektor (112) zur Erzeugung einer Elektro­ lytströmung aufweist.

35. Elektrolyseur nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyseur (10) einen Verdampfer (90) zur teilweisen Verdampfung des Elektrolyten aufweist.

36. Elektrolyseur nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt eine wäßrige Lösung ist.

37. Elektrolyseur nach Anspruch 35 oder 36, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Elektrolyt ein azeotropes Gemisch ist.

38. Elektrolyseur nach einem der Ansprüche 34 bis 37, da­ durch gekennzeichnet, daß der Elektrolyseur (10) einen Strahlungsabsorber (104) zur Aufnahme von Sonnenenergie aufweist.

39. Elektrolyseur nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyseur (10) einen Wärmespeicher (106) zur Zwischenspeicherung der von dem Strahlungsabsorber (104) aufgenommenen Wärmeenergie aufweist.

40. Elektrolyseur nach einem der Ansprüche 34 bis 39, da­ durch gekennzeichnet, daß der Elektrolyseur (10) eine Vorrichtung zum Kühlen des Elektrolyten (82) aufweist, die in Strömungsrichtung des Elektrolyten vor dem Dampfstrahlinjektor (112) angeordnet ist.