DE19637656C2 - Elektrolyseur, bei dem keine stillstandsbedingten Leistungsverluste auftreten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektrolyseur.

Zwischen den Elektroden eines Wasserelektrolyseurs, dessen Zellen über Elektrolytkanäle sowie über Gaskanäle verbunden sind, muß regelmäßig auch im Stillstand eine Potentialdifferenz aufrechterhalten werden, um eine Degradation der Elektrokatalysatoren auf den Elektroden 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 anzulegen, so daß auch beim Stillstand des Elektrolyseurs ein geringer Elektrolysestrom fließt. Bei einem mit Solarstrom betriebenen Elektrolyseur, dessen Betriebszeit durch das Strahlungsangebot der Sonne bestimmt wird, führt dies in der Praxis zu Energieverlusten von ca. 5%.

Aus der Druckschrift DE 31 40 347 C2 ist bekannt, zur Minimierung von parasitären elektrischen Strömen (Shuntströmen) einen Elektrolyseur vorzusehen, in dem der Elektrolyt kaskadenartig in ein Bad herabstürzt. Ab einer genügend großen Kaskadenhöhe ist die Unterbrechung von durch den Elektrolyten hervorgerufenen, unerwünschten elektrischen Verbindungen gewährleistet.

Zur Erzielung einer ausreichenden Kaskadenhöhe müssen gemäß DE 31 40 347 C2 beispielsweise sehr große Sammelräume vorgesehen werden. Folglich weist der aus DE 31 40 347 C2 bekannte Elektrolyseur zwingend ein großes Volumen im Vergleich zu konventionellen Elektrolyseuren auf.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Elektro­ lyseurs, bei dem während seines Stillstandes kein oder zumindest ein verminderter Energieverlust auftritt, ohne daß der Elektrolyseur hierfür ein unkonventionell großes Volumen aufweisen muß.

Gelöst wird die Aufgabe durch einen Elektrolyseur mit den Merkmalen des Hauptanspruchs. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aus dem rückbezogenen Anspru­ ch.

Der beanspruchte Elektrolyseur weist Schieber oder Bolzen zur Unterbrechung und Wiederherstellung der durch elektrische Leitfähigkeit des Elektrolyten bewirkten elektrischen Verbindungen zwischen den Zellen des Elektrolyseurs auf. Sie sind innerhalb von Gas- und/oder Elektrolytkanälen angeordnet. Die Schieber oder Bolzen bestehen aus elektrisch nicht leitendem Material. Die Unterbrechung wird durch Verschiebung oder Drehung der Schieber oder Bolzen bewirkt.

Bei einem vorteilhaft einfachen Aufbau bestehen die anspruchsgemäßen Bolzen z. B. aus Teflon und weisen jeweils eine Längsbohrung sowie Querbohrungen (quer zur Längsachse des Bolzens) derart auf und sind im Kanal so plaziert, daß durch 90°-Drehung eines solchen Bolzens um seine Längsachse die entsprechende Kanalverbindung unterbrochen bzw. eine derart unterbrochene 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 Elektrolyseur bipolarer Bauart wird die Aufrechterhaltung der Potentialdifferenz zwischen den Elektroden erreicht, indem die durch die elektrische Leitfähigkeit des Elektrolyten gegebene elektrische Verbindung zwischen Gaskanälen 1 sowie Elek­ trolytkanälen 2 durch drehbare Bolzen 3 aus elektrisch nicht leitendem Material unterbrochen 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 ra­ dialen Anbohrungen 5 der Bolzen 3 gebracht, so sind die Strömungsquerschnitte für Gas und Elektrolyt freigege­ ben. Insbesondere aufgrund des im Elektrolyseur befindlichem Elektrolyten bestehen nun elektrische Verbindungen zwischen den Zellen 7 des Elektrolyseurs. Werden die Bolzen 3 um 90° mittels Hebel 6 verdreht, 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 unterbunden. Das Anlegen einer Schutzspannung und die damit verbundenen Energieverluste können somit entfallen.

Der Elektrolyseur ist dann mit unmittelbar photovoltaisch erzeugtem Strom problemlos betreibbar.

Anstelle von Schiebern oder Bolzen können in die Kanäle Luftblasen eingeleitet werden, die die Elek­ trolytverbindungen unterbrechen. Das Einleiten der Luftblasen stellt dann eine gleichwirkende Maßnahme dar.

Claims (2)

1. Elektrolyseur mit innerhalb von Gas- und/oder Elektrolytkanälen angeord­ neten, aus elektrisch nicht leitendem Material bestehenden verschiebbaren Schiebern oder drehbaren Bolzen (3) zur Unterbrechung und Wiederherstellung der durch Elektrolyte bewirkten elektrischen Verbindungen zwischen Zellen (7) des Elektrolyseurs.

2. Elektrolyseur nach vorhergehendem Anspruch mit automatisch betätigten Schiebern oder Bolzen.