DE19637656A1 - Elektrolyseur, bei dem keine stillstandsbedingten Leistungsverluste auftreten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektrolyseur.

Zwischen den Elektroden eines Wasserelektrolyseurs, des sen Zellen über Elektrolytkanäle sowie über Gaska­ näle verbunden sind, muß regelmäßig auch im Stillstand eine Potentialdifferenz aufrechterhalten werden, um eine Degradation der Elektrokatalysatoren auf den Elek­ troden zu vermeiden.

Aus der Druckschrift "Auslegung, Bau und Inbetriebnahme eines 26 kW-Wasserelektrolyseurs fortgeschrittener Technik für den Solarbetrieb, J. Mergel, H. Barthels, 9. Internationales Sonnenforum, Stuttgart, 28. Juni bis 1. Juli 1994" ist bekannt, zur Aufrechterhaltung einer solchen Potentialdifferenz eine Schutzspannung anzule­ gen, so daß auch beim Stillstand des Elektrolyseurs ein geringer Elektrolysestrom fließt. Bei einem mit Solar­ strom betriebenen Elektrolyseur, dessen Betriebszeit durch das Strahlungsangebot der Sonne bestimmt wird, führt dies in der Praxis zu Energieverlusten von ca. 5%.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Elektro­ lyseurs, bei dem während seines Stillstandes kein oder zumindest ein verminderter Energieverlust auftritt.

Gelöst wird die Aufgabe durch einen Elektrolyseur mit den Merkmalen des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Ausge­ staltungen ergeben sich aus den rückbezogenen Ansprü­ chen.

Der beanspruchte Elektrolyseur weist Mittel zur Unter­ brechung und Wiederherstellung des durch elektrische Leitfähigkeit des Elektrolyten bewirkte elektrische Verbindungen zwischen den Zellen des Elektrolyseurs auf. Solche Mittel können aus Schiebern oder aus in Ka­ näle eingeleiteten Luftblasen bestehen, die die Elek­ trolytverbindungen unterbrechen. Bei einem vorteilhaft einfachen Aufbau sind Bolzen aus elektrisch nicht leit­ fähigem Material wie z. B. Teflon vorgesehen. Diese weisen jeweils eine Längsbohrung sowie Querbohrungen (quer zur Längsachse des Bolzens) derart auf und sind im Kanal so plaziert, daß durch 90°-Drehung eines sol­ chen Bolzens um seine Längsachse die entsprechende Ka­ nalverbindung unterbrochen bzw. eine derart unterbro­ chene Kanalverbindung wiederhergestellt wird.

Durch Unterbrechung von vorgenannten elektrischen Verbindungen verringern sich Shuntströme oder erliegen bei vollständiger Unterbrechung völlig. Daher reicht eine verringerte Schutzspannung bei Stillstand des Elektrolyseurs aus, so daß Leistungsverluste vermieden werden. Im Idealfall kann das Anlegen einer Schutzspannung völlig entfallen.

Bei einem in der Figur gezeigten alkalischen Elektroly­ seur bipolarer Bauart wird die Aufrechterhaltung der Potentialdifferenz zwischen den Elektroden erreicht, indem die durch die elektrische Leitfähigkeit des Elek­ trolyten gegebene elektrische Verbindung zwischen Gas­ kanälen 1 sowie Elektrolytkanälen 2 durch drehbare Bol­ zen 3 aus elektrisch nicht leitendem Material unterbro­ chen wird. Die Bolzen befinden sich in den Gas- bzw. Elektrolytlängskanälen und enthalten eine relativ große Zentralbohrung 4 mit radialen Anbohrungen 5 an den Stellen, an denen die Querkanäle 1, 2 für Elektrolyt bzw. Gase abzweigen. Werden die Querkanäle 1, 2 - wie in der Figur dargestellt - in eine fluchtende Anordnung mit den radialen Anbohrungen 5 der Bolzen 3 gebracht, so sind die Strömungsquerschnitte für Gas und Elektro­ lyt freigegeben. Insbesondere aufgrund des im Elektro­ lyseur befindlichem Elektrolyten bestehen nun elektri­ sche Verbindungen zwischen den Zellen 7 des Elektroly­ seurs. Werden die Bolzen 3 um 90° mittels Hebel 6 ver­ dreht, so sind die Kanäle verschlossen. Elektrische Verbindungen zwischen den Zellen 7 bestehen nun nicht mehr. Die den Abbau der Potentialdifferenz zwischen den Elektroden besonders gefährdenden Shuntströme sind un­ terbunden. Das Anlegen einer Schutzspannung und die damit verbundenen Energieverluste können somit entfal­ len.

Der Elektrolyseur ist dann mit unmittelbar photovol­ taisch erzeugtem Strom problemlos betreibbar.

Claims (4)

1. Elektrolyseur mit Mitteln zur Unterbrechung und Wie­ derherstellung (3, 4, 5, 6) der durch Elektrolyte bewirkten elektrischen Verbindungen zwischen Zellen (7) des Elektrolyseurs.

2. Elektrolyseur nach vorhergehendem Anspruch mit in­ nerhalb von Gas- und/oder Elektrolytkanälen ange­ ordneten, aus elektrisch nicht leitendem Material bestehenden Unterbrechungs-/Wiederherstellungsmit­ teln (3, 4, 5, 6), wobei die Unterbrechung durch Verschiebung oder Drehung der Unterbrechungs-/Wie­ derherstellungsmitteln bewirkt wird.

3. Elektrolyseur nach Hauptanspruch mit innerhalb von Gas- und/oder Elektrolytkanälen angeordneten, dreh­ bar gelagerten Bolzen (3) als Verschlußmittel, wobei durch Drehung des Bolzens (3) elektrische, durch den Elektrolyten bewirkte Verbindungen zwischen Zellen (7) unterbrochen oder unterbrochene elektrische Ver­ bindungen wiederhergestellt werden.

4. Elektrolyseur nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che mit automatischen Betätigungsmitteln, die mit Beginn des Stillstandes des Elektrolyseurs die Un­ terbrechungsmittel betätigen und die mit Wiederinbe­ triebnahme des Elektrolyseurs die Mittel zur Wieder­ herstellung betätigen.