DE2214920A1

DE2214920A1 - Electrolyzer - for producing gases under hydrostatic press

Info

Publication number: DE2214920A1
Application number: DE2214920A
Authority: DE
Inventors: J Louis Reynolds
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-03-27
Filing date: 1972-03-27
Publication date: 1973-10-11

Abstract

Electrolytic process for the production of gases (e.g. H2 and O2) under hydrostatic press. is carried out by placing the electrolyzer and storage vessels for the gases in a fluid (e.g. water) having a press. head at which the vessels reside equal to the desired internal operating press. of the electrolyzer.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Ausführung einer Elektrolyse unter Druck Die Erfindung bezieht sich auf neuartige Verfahren zur Herstellung von chemischen Verbindungen mittels neuartiger Vorrichtungen. Method and device for carrying out an electrolysis under Printing The invention relates to novel processes for the production of chemical Connections using novel devices.

Die der Erfindung zugrundeliegenden Prinzipien sind von besonderem Vorteil bei elektrolytischen Prozessen, die unter äußerer Druckcin;\rirkung stattfinden, und werden nachstehend im Zusammenhang mit der elektrolytischen Herstellung von Wasserstoff und Sauerstoff beschrieben. The principles underlying the invention are special Advantage in electrolytic processes that take place under the effect of external pressure, and are discussed below in connection with the electrolytic manufacturing of Hydrogen and oxygen described.

Dieselben Grundprinzipien sind jedoch im wesentlichen auch bei zahlreichen anderen chemischen und elektrochemischen Verfahren anwendbar. Dies ist der Fall vor allem bei solchen Verfahren, welche von hohen Drücken günstig beeinflußt werden; insoweit diese Grundprinzipien auf solche anderen Vorgänge anwendbar sind, sind sie Teil dieser Erfindung.However, essentially the same basic principles apply to many other chemical and electrochemical processes applicable. This is the case especially in those processes which are favorably influenced by high pressures; insofar these basic principles on such other operations are applicable they are part of this invention.

Es sind verschiedene frühere Versuche im Zusammenhang mit der Elektrolyse unter Druck bekannt, bei welchen Druck in kostspieligen, dickwandigen Druckbehältern aus Metall bei Normalbedingungen außerhalb des Druckgefäßes erzeugt wurde. Ein Gesichtspunkt der Erfindung ist, allgemein ausgedrückt, daß sie von derartigen Versuchen dadurch abweicht, daß sie von den geologischen Gegebenheiten der Erdoberfläche und -kruste, wo hohe Druckzustände herrschen, welche zur Ausführung von chemischen und elektrochemischen Prozessen benutzt werden können, Gebrauch macht. There are several previous attempts at electrolysis known under pressure, at what pressure in expensive, thick-walled pressure vessels made of metal under normal conditions outside the pressure vessel. One point of view The invention is, in general terms, that it can be relieved of such experiments deviates from the geological conditions of the earth's surface and crust, where high pressure conditions prevail, which for the execution of chemical and electrochemical Processes can be used.

Die Herstellung von Wasserstoff und Sauerstoff mittels Elektrolyse in einem Druckgefäß hat verschiedene Vorteile gegenüber früheren Verfahren. Beispielsweise werden in vielen Elektrolyseanlagen zweipolige Zellen benutzt, welche ein relativ ungünstiges Größenverhältnis aufweisen; gewöhnlich etwa ein Punftel der üblicheren einpoligen Zelle, und Wasserstoff bei Drücken zwischen 30 und 200 Atmosphären herstellen. Gewisse Vorteile können durch die Druckanwendung erzielt werden, zum Beispiel ist der Spannungsbedarf an der Zelle um so niedriger, je höher der Druck ist, wodurch die Stromstärke erhöht wird, was wiederum zu einer weiteren Verringerung der Spannung führt, da diese höheren Temperaturen standhalten können. Dadurch kann der spezifische Energiebedarf unter die bei Elektrolyseanlagen, welche bei atmosphärischem Druck arbeiten, üblichen 0,130 bis o,145 KTh/scf (etwa 4,58 bis 5,11 kWh/Nm³) herabgesetzt werden. Neben der wirtschaftlichen Energieausnutzung ist auch der Aufwand für die Kühlung geringer als bei Elektrolyseanlagen unter atmosphärischem Druck und außer dem werden die Kosten für die mechanische Druckerzeugung dadurch umgangen, daß die erzeugten Gase unter Drücken abgegeben werden, die im wesentlichen dem Betriebsdruck in der Elektrolyseanlage gleich sind. Letzteres ist von besonderer Bedeutung, wenn ein Gas einem chemischen Prozeß unter Druck zugeführt werden muß, wie dies zum Beispiel bei der Ammoniak-Synthese erwünscht ist, um Kosten hinsichtlich Verdichtung und großer Lagerbehälter zu sparen. Während die obenstehenden Vorteile mittels der Elektrolyse unter Druck zu erreichen sind, ergeben sich jedoch sowohl wirtschaftliche als auch technische Schwierigkeiten bei der Druckanwendung. Von größter Bedeutung ist die Aufrechterhaltung eines völlig dichten Systems. The production of hydrogen and oxygen by means of electrolysis in a pressure vessel has several advantages over previous methods. For example bipolar cells are used in many electrolysis systems, which are a relative have an unfavorable size ratio; usually about a pint of the more common single-pole cell, and produce hydrogen at pressures between 30 and 200 atmospheres. Certain advantages can be achieved through the application of pressure, for example is The higher the pressure, the lower the voltage requirement on the cell, which means the amperage is increased, which in turn leads to a further decrease in the voltage as they can withstand higher temperatures. This allows the specific Energy requirements below that of electrolysis systems, which are at atmospheric pressure work, the usual 0.130 to 0.145 KTh / scf (about 4.58 to 5.11 kWh / Nm³) reduced will. In addition to the economic use of energy, the effort for the Cooling less than at Electrolysis systems under atmospheric conditions Pressure and also the cost of mechanical pressure generation circumvented that the gases generated are released under pressures that are substantially are the same as the operating pressure in the electrolysis system. The latter is special Significance when a gas has to be fed into a chemical process under pressure, as is desirable in the case of ammonia synthesis, for example, in order to reduce costs Saving compression and large storage tanks. While the above advantages can be achieved by means of electrolysis under pressure, however, result both economic as well as technical difficulties in applying pressure. from Maintaining a completely sealed system is of the utmost importance.

Aufgrund der Arbeitsweise der Elektrolysezelle führt bereits das geringste Entweichen eines der Gase in die Atmosphäre zu Druckunterschieden zwischen der Anoden-und Kathodenkammer, was unter Umständen zu einer MDchmg der Gase und dem Entstehen einer gefährlichen Situation führen kann. Aus diesem Grund muß der Druckbehälter aus geeigneten, hochwertigen Werkstoffen mit solcher Genauigkeit hergestellt sein, daß Undichten vermieden werden, während es jedoch möglich sein muß, die dissoziierten Gase in solchen Mengen abzuziehen, daß das System im Gleichgewicht bleibt. Deshalb müssen Hochdruck-Elektrolyseanlagen im Vergleich zu Atmo sphärendruck-Elektro ly seanlagen teure Druckbehälter mit Wandungen von großer Wandstärke und relativ kleine Elektrodenoberflåchen aufweisen.Due to the way the electrolysis cell works, even the slightest leads Leakage of one of the gases into the atmosphere causes pressure differences between the anode and Cathode chamber, which under certain circumstances can lead to a damming of the gases and the formation of a dangerous situation. For this reason, the pressure vessel must be made of suitable, high quality materials must be manufactured with such accuracy that leaks should be avoided, while it must be possible, however, to keep the dissociated gases in to subtract such amounts that the system remains in equilibrium. Therefore must High pressure electrolysis systems compared to atmospheric pressure electrolysis systems expensive pressure vessels with walls of great wall thickness and relatively small electrode surfaces exhibit.

Aufgabe der Erfindung ist die Überwindung der geschilderten und anderer Nachteile von Hochdruck-Elektrolyseanlagen und die zusätzliche Herbeiführung verschiedener Vorteile. The object of the invention is to overcome the above and others Disadvantages of high pressure electrolysis systems and the additional induction of various Advantages.

Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen, in welchem Elektrolyseanlagen außer dem Innendruck in der Apparatur auch dem Überdruck eines äußeren Mediums, in welchem das Zellen-Druckgefäß sich während des Betriebes befindet, ausgesetzt wird. According to the invention, a method is provided in which electrolysis systems in addition to the internal pressure in the apparatus also the overpressure of an external medium, in which the cell pressure vessel is located during operation will.

Einer der Vorteile gegenüber Anlagen bekannter Ausführung liegt in der Wirtschaftlichkeit des Aufbaus und des Betriebes. Außerdem liegen in einem Medium, wie z.B. One of the advantages over systems of known design lies in the profitability of the construction and operation. In addition, in a medium such as.

Wasser, die erzeugten Gase unter praktisch dem gleichen Druck sie das Medium vor und neigen daher nicht zum Entweichen, obgleich selbst in einem solchen Palle eine gefährliche Situation nicht unmittelbar entstände. Zusätzlich zur Wirtschaftlichkeit des Betriebes können demnach Einsparungen an Versicherungs- und Anlagekosten erzielt werden.Water, the gases generated under practically the same pressure as they do the medium in front and therefore do not tend to escape, although even in one If a dangerous situation did not arise immediately. In addition to economy of the company can thus achieve savings in insurance and investment costs will.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Grundprinzip der Erfindung in der weitgehenden Ausgleichung des Druckes innerhalb und außerhalb des Druckgefäßes, z.B. durch Einbringung des Druckgefäßes in ein flüssiges Medium, wie Wasser, in eine Tiefe, bei elcher der statische Druck ungefähr gleich dem gewählten inneren Betriebsdruck der Elektrolyse-Zelle ist, oder durch Anwendung eines neuartigen Druckbehälters, welcher zuläßt, daß der Druck der Flüssigkeit einen weitgehenden Druckausgleich innerhalb des Behälters herbeiführt, wodurch die gewöhnlich durch den Innendruck auftretenden Spannungen im Druckbehälter im wesentlichen durch den Außendruck des flüssigen Mediums kompensiert werden. Die Art des äußeren Mediums ist nicht auf einflüssiges Medium beschränkt, es kann ebenso gasförmig oder fest oder in verschiedener Kombination der vorgenannten vorliegen. Aufgrund des Auvendrucks ist es möglich, den Behälter aus dünnen, relativ billigen Werkstoffen zu konstruieren, große Elektrodenkammern können vorgesehen werden, und ganz allgemein können alle Vorteile der Atmosphärendruck-Anlage erzielt werden, während gleichzeitig die Anlagen mit Überdruck betrieben werden können, um sämtliche Vorteile der Überdruck-Anlagen zu erreichen. In a preferred embodiment, the basic principle consists of Invention in the extensive equalization of the pressure inside and outside the Pressure vessel, e.g. by placing the pressure vessel in a liquid medium such as Water, at a depth, at elcher the static pressure approximately equal to the chosen one internal operating pressure of the electrolysis cell, or by applying a novel Pressure vessel, which allows that the pressure of the liquid a substantial Pressure equalization within the container brings about, whereby the usually by the internal pressure occurring tensions in the pressure vessel essentially through the External pressure of the liquid medium can be compensated. The nature of the external medium is not limited to a liquid medium, it can also be gaseous or solid or in various combinations of the aforementioned. Because of the external pressure it is possible to make the container from thin, relatively cheap materials to construct, large electrode chambers can be provided, and in general All the advantages of the atmospheric pressure system can be achieved while at the same time the systems can be operated with overpressure to take full advantage of the overpressure systems to reach.

Der Aufbau einer geeigneten elektrolytischen Zelle für den Betrieb unter Druck im Rahmen dieser Erfindung kann nach bekannten Prinzipien erfolgen und ist kein kritischer Bestandteil der Erfindung. Es ist deshalb möglich, die Grundlagen dieser Erfindung bei Elektrolyse-Zellen mit getrennten Elektroden, oder Einheitszellen mit zwei Anoden und einer Kathode oder umgekehrt, oder Vielfach-Zellen, Membran-Zellen, glockenförmige Zellen und dgl. anzuwenden. The construction of a suitable electrolytic cell for operation under pressure in the context of this invention can be done according to known principles and is not a critical part of the invention. It is therefore possible to learn the basics of this invention in electrolysis cells with separate electrodes, or unit cells with two anodes and one cathode or vice versa, or multiple cells, membrane cells, bell-shaped cells and the like. Apply.

Aufgabe der Erfindung ist deshalb die Schaffung eines neuartigen Verfahrens sowie einer neuartigen Vorrichtung zur Ausführung von chemischen und elektrochemischen Prozessen bei +Überdruck, insbesondere unter Anwendung von Druck mittels eines äußeren Mediums, wodurch die Nachteile des erhöhten Innendrucks in dem bei chemischen und elektrochemischen Verfahren üblicherweise verwendeten Druckbehältern, vermieden werden. The object of the invention is therefore to create a novel Process and a novel device for performing chemical and electrochemical processes at + overpressure, especially when pressure is applied by means of an external medium, whereby the disadvantages of the increased internal pressure in the pressure vessels usually used in chemical and electrochemical processes, be avoided.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Herstellungsanlage, bei der ein Druckbehälter sich in einem Medium befindet, dessen darüber lastende Flüssigkeitssäule dazu benutzt wird, den Innendruck im Behälter wie auch den Außendruck zu erhöhen, oder auch um lediglich den durch bereits bekannte Verfahren hergestellten Innendruck auszugleichen. Another purpose of the invention is to provide a manufacturing facility in which a pressure vessel is located in a medium whose overburdening Liquid column is used to determine the internal pressure in the container as well as the external pressure to increase, or even to just the one produced by already known methods Compensate for internal pressure.

Weitere Zwecke der Erfindung sind: Schaffung eines neuartigen Verfahrens zur Überdruck-Elektrolyse von Wasser zur Herstellung von Sauerstoff und Wasserstoff in einem Behälter, dessen Innendruck sich nicht vom Umgebungsdruck unterscheidet. Further purposes of the invention are: To create a novel process for overpressure electrolysis of water to produce oxygen and hydrogen in a container, the internal pressure of which does not differ from the ambient pressure.

Schaffung eines neuartigen Verfahrens zur Herbeiführung von Überdruck in einem Elektrolysebehälter. Creation of a novel method for creating overpressure in an electrolysis tank.

Schaffung einer neuartigen Vorrichtung, die aus Behältern besteht, welche geeignet sind, in oder unter ein äußeres Medium verbracht zu werden, und in der sich der Druck des innen befindlichen Mediums aufrechterhalten laßt, ohne daß das äußere Medium mit dem Medium innerhalb des Behälters in Beziehung tritt. Creation of a novel device consisting of containers, which are suitable to be brought into or under an external medium, and in which the pressure of the internal medium can be maintained without that the external medium comes into relationship with the medium within the container.

Schaffung von Verfahren und Systemen, bei denen die obenerlfahnten Behälter mit Ausgangsmaterialien beschickt und die Endprodukte unter Druck abgeführt werden. Creation of processes and systems in which the above-mentioned Containers filled with raw materials and the end products discharged under pressure will.

Schaffung von Verfahren zur Herstellung von CheT'likalien und chemischen Verbindungen unter druck durch chemische und elektrochemische Methoden unter Versfendung von durch ein äußeres Medium auf erhöhten Druck gebrachten Realtionsgefäßen. Creation of processes for the production of chemicals and chemical Compounds under pressure by chemical and electrochemical methods under shipping of realization vessels brought to increased pressure by an external medium.

Schaffung von Vorrichtungen zum Entfernen und zur Lagerung der hergestellten Produkte unter Druck in Lagerbehältern, die sich ebenfalls in einem Medium unter Überdruck befinden oder sonst entsprechend ausgestattet sind, um die Produkte bis zum Zeitpunkt des Weiter transportes oder Verbrauchs unter Druck zu halten. Creation of devices for the removal and storage of the manufactured Products under pressure in storage containers, which are also in a medium under Overpressure or otherwise appropriately equipped to keep the products up to be kept under pressure at the time of further transport or consumption.

Schaffung von Verfahren und Vorrichtungen zur Elektrolyse von Wasser unter hohem Druck in einem äußeren Medium, wie Wasser, dessen Druck auf dem Niveau des Behälters in diesem einen Druck erzeugt, der dem Außendruck ungefähr gleich ist. Creation of processes and devices for the electrolysis of water under high pressure in an external medium, such as water, its pressure on the level of the container generates a pressure in this which is approximately equal to the external pressure is.

Verschiedene weitere Zwecke und Vorteile der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich. Various other purposes and advantages of the invention are apparent from US Pat can be seen in the following description.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to the drawings.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die eine Elektrolyseanlage auf dem Grund eines Gewässers zeigt unter Angabe der Bauteile der Anlage. Fig. 1 is a schematic view showing an electrolysis plant shows at the bottom of a body of water, specifying the components of the system.

Fig. i-A ist eine Frontansicht des Elektrolysebehälters der Fig. 1. Fig. I-A is a front view of the electrolytic tank of Fig. 1.

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht einer Elektrolyseanlage gemäß der Erfindung, die hier in Verbindung mit einer Ammoniak-Synthese-Anlage, welche die Eleltrolyse-Produkte als Rohstoffe verwendet, gezeigt ist. FIG. 2 is a schematic view of an electrolysis system according to FIG of the invention, here in connection with an ammonia synthesis plant, which the electrolysis products used as raw materials is shown.

Fig. 3 zeigt eine andere unter nasser aufgebaute Elektrolyseanlage. Fig. 3 shows another electrolysis system built under wet conditions.

enn man einen elektrischen Strom durch besser leitet, wandern Wasserstoffionen zur negativen Elektrode (Kathode), wo sie sich mit Elektronen verbinden und iasserstoffatome bilden, die sich dann zu Wasserstoffmolekülen verbinden, welche aus dem Wasser als Gasblasen entweichen. Gleichzeitig wandern Sauerstoffionen zur positiven Elektrode (Anode), wo sie Elektronen abgeben und sich zu Wassermolekülen und Sauerstoffatomen und weiter zu Sauerstoffnolekülen verbinden und als Blasen dem Wasser entweichen. Wegen der niedrigen elektrischen Leitfähigkeit des 1wassers werden gewöhnlich Natrium oder Kaliumhydroxydlösungen mit destilliertem Wasser für die elektrolytische Herstellung von wasser stoff und Sauerstoff verwendet. Wasser-Elektrolyseanlagen, welche unter atmosphärischem Druck arbeiten, bilden relativ große Gasblasen aus, die zusammen mit anderen Bedingungen hohe Zellspannung erfordern. Wie bereits oben erwähnt, liegt die Betriebsspannung der Zellen bei 2,o bis 2,3 Volt bei Normaldruck. Die erforderliche Gleichstromleistung beträgt 13c bis 145 kann je 1000 scf erzeugten Gas (etwa 4,58 bis 5,11 kWh/Nm3). Da der Gleichstrom meist durch Gleichrichten von Wechselstrom erzeugt wird, beträgt der Wechselstromverbrauch etwa 160 bis 180 kWh je 1000 scf (5,64 bis 6,34 kh/Nm In Fig. 1 ist die beste Art zur Verwirklichung der Erfindung gezeigt. Fig. 2 zeigt eine Ammoniak-Synthese-Anlage in Verbindung mit dem ifasser-Elektrolyse-Verfahren, um die Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung auf andere chemische Verfahren zu veranschaulichen, was nachstehend näher erläutert wird. hen an electric current is passed through better, hydrogen ions migrate to the negative electrode (cathode), where they combine with electrons and hydrogen atoms form, which then combine to form hydrogen molecules, which from the water as Gas bubbles escape. At the same time, oxygen ions migrate to the positive Electrode (anode) where they give off electrons and become water molecules and oxygen atoms and further combine to form oxygen molecules and escape the water as bubbles. Because of the low electrical conductivity of water, it is usually sodium or potassium hydroxide solutions with distilled water for electrolytic production used by hydrogen and oxygen. Water electrolysis systems, which under Working at atmospheric pressure, relatively large gas bubbles form, which together other conditions require high cell voltage. As mentioned above, lies the operating voltage of the cells at 2.0 to 2.3 volts at normal pressure. The required DC power is 13c to 145 can be generated per 1000 scf of gas (about 4.58 up to 5.11 kWh / Nm3). Because the direct current is mostly made by rectifying alternating current is generated, the AC power consumption is around 160 to 180 kWh per 1000 scf (5.64 to 6.34 kh / Nm in Fig. 1 is the best way to practice the invention shown. Fig. 2 shows an ammonia synthesis plant in connection with the ifasser electrolysis process, to the applicability of the present invention to other chemical processes illustrate what is explained in more detail below.

Die Elektrolysiervorrichtung kann aus einer der zur Zeit verfügbaren Einheiten bestehen. Bevorzugt wird jedoch eine zweipolige Zdansky-Lonza-Ausführung, und obgleich das Nachfolgende größtenteils anderweitig verfügbar ist, wird an dieser Stelle eine detaillierte Beschreibung der verschiedenen Gesichtspunkte gegeben. The electrolyzer can be selected from any of those currently available Units exist. However, a two-pole Zdansky-Lonza version is preferred, and although the following is largely available elsewhere, this is Place a detailed description of the various aspects.

Die Elektrolysiervorrichtung 5 steht auf dem Grund des Gewässers, während sich die Neben- und Hilfseinrichtungen an der Oberfläche und an Land befinden. The electrolyzer 5 stands on the ground of Waters, while the ancillary and auxiliary facilities on the surface and are on land.

Die Stromversorgung erfolgt mittels eines 3-Phasen-Wechselstrom-Hochspannungsnetzes. Ein Transformator setzt zunächst die Spannung auf den Eingangswert des nachgeschalteten Gleichrichters herab, welcher den 3-PhaW senwechselstrom in Gleichstrom umwandelt. Siliciumgleichrichter sind wegen ihres hohen Wirkungsgrades, ihrer soliden Bauweise und ihres einfachen Betriebs besonders vorteilhaft. Die Stromstärke des Gleichstroms für die Elektrolyse wird mittels einer stufenlosen Regelung wegen der flachen teistungs'charakteristik der Zelle konstant gehalten. Eine Regelung erfolgt (auf der Eingangsseite des Gleichrichters - GW?) mittels eines Laststufenschalters mit kontinuierlicher Wandlerregelung, innerhalb des Bereichs von zwei Transformatoranzapfungen. Power is supplied by means of a 3-phase alternating current high-voltage network. A transformer first sets the voltage to the input value of the downstream Rectifier, which converts the 3-phase alternating current into direct current. Silicon rectifiers are because of their high efficiency, their solid construction and their ease of operation are particularly advantageous. The strength of the direct current The electrolysis is controlled by a stepless control because of the flat output characteristics of the cell kept constant. Regulation takes place (on the input side of the rectifier - GW?) By means of an on-load tap-changer with continuous converter control, within the range of two transformer taps.

Zwischen dem Gleichrichter und der Elektrolyse-Zel le befindet sich ein Trennschalter, welcher die Elektrolyse-Zelle (unter Last) vom Netz abschalten ka-nn. Ein niedrigohmiger Widerstand in Reihe mit einem Schütz ist diesem Trennschalter parallelgeschaltet, um zu große Stromstöße während des Anfahrvorganges, wenn die Zelle noch nicht polarisiert ist, zu verhindern. Nach Erreichung einer bestimmten elektrolytischen Spannung wird der Widerstand durch das Schütz kurzgeschlossen. Der Anfahrwiderstand erlaubt auch, den Gleichrichter ohne gro-Be Reservekapazität auszulegen, da die Möglichkeit großer Stromstöße ausgeschaltet ist. Die elektrische Einrichtung wird von einem zentralen Schalt raum an der Oberfläche aus kontrolliert. Between the rectifier and the electrolysis cell is located a circuit breaker, which disconnects the electrolysis cell (under load) from the mains can. This circuit breaker is a low resistance resistor in series with a contactor connected in parallel to avoid excessive current surges during the start-up process if the Cell is not yet polarized, prevent it. After reaching a certain electrolytic voltage, the resistor is short-circuited by the contactor. The starting resistance also allows the rectifier without large reserve capacity because the possibility of large power surges is eliminated. The electric The facility is controlled from a central control room on the surface.

Die Anordnung gemäß Fig. 1 weist lediglich eine Elektrolyse-Einheit 5 auf, während in Wirklichkeit wahrscheinlich eine Vielzahl von Einheiten benutzt werden würde. Jede Einheit besteht wiederum aus mehreren Zellen 10. The arrangement according to FIG. 1 has only one electrolysis unit 5 on, while in reality likely a variety of Units would be used. Each unit in turn consists of several cells 10.

Das der Elektrolyseanlage zugeführte Speisewasser muß von größter Reinheit sein, da sich Verunreinigungen während der Elektrolyse ansammeln und konzentrieren und schließlich die elektrochemischen Reaktionen beeinflussen würden. In dieser Hinsicht sind die Bedingungen die gleichen wie in jeder anderen unter Atmosphärendruck stehenden Anlage. Das vorgewärmte Wasser läuft durch einen Aktivkohlefilter und eine Entsalzungsanlage, wo das Wasser bis zu einem spezifischen elektrischen Widerstand von 1o6 bis 1o7S cm entsalzt wird. Die Leistung der Entsalzungsanlage wird automatisch über die Beitfähigkeit des Wassers überwacht. Entsalztes Wasser wird dann über eine Pumpe 20 der Elektrolyseanlage nach Bedarf zugeführt. Die Pumpe 20 wird deshalb in die Leitung eingeschaltet, damit jederzeit die Versorgung der Elektrolyseanlage mit Elektrolyt gelyährleistet ist. Sie muß in der Lage sein, den notwendigen Druck in der Zuleitung 25 zu erzeugen. The feed water supplied to the electrolysis system must be of the greatest possible quality Be purity as impurities accumulate and concentrate during electrolysis and ultimately affect the electrochemical reactions. In this Regarding the conditions are the same as in any other under atmospheric pressure standing plant. The preheated water runs through an activated carbon filter and a desalination plant where the water is up to a specific electrical resistance is desalinated from 1o6 to 1o7S cm. The performance of the desalination plant is automatic monitored via the capability of the water. Desalinated water is then over a Pump 20 supplied to the electrolysis system as required. The pump 20 is therefore switched into the line, so that the supply of the electrolysis system at all times is secured with electrolyte. She has to be able to apply the necessary pressure to generate in the supply line 25.

Die Elektrolyseanlage ist von einem Schutzbehälter aus o,635 cm (1/4") dickem rostfreien Stahl, keramischem Werkstoff, Kunststoff oder einem ähnlichen inerten Werkstoff in Art eines Zylinders 11 zwischen zwei Abschlußplatten 12 und 13 umgeben. Der Elektrolyt wird unmittelbar in das Rohr 15 gepumpt, welches in Verbindung mit sämtlichen Zellen 10 steht und diesen Elektrolyt zuführt. Das Rohr 25 mündet in die Elektrolyseanlage und enthält Elektrolyt unter dem gleichen Druck wie das System, wie weiter unten ausgeführt wird. Es wird als bekannt vorausgesetzt, daß .iasserstoff- und Sauerstoffgas in einer Elektrolyse-Vorrichtung an zwei getrennten Stellen gesammelt und abgeführt wird, was hier bei 30 und 35 mittels rostfreier Stahlröhren erreicht wird, welche in Samnelrohre 40 und 45 und die Wasserstoffableitung 30 und Sauerstoffableitung 40 münden. The electrolysis system is from a protective container from o.635 cm (1/4 ") thick stainless steel, ceramic material, plastic or the like inert material in the manner of a cylinder 11 between two end plates 12 and 13 surrounded. The electrolyte is pumped directly into the pipe 15, which in connection with all cells 10 and this supplies electrolyte. The pipe 25 opens into the electrolysis system and contains electrolyte under the same pressure as that System as detailed below. It is assumed to be known that .hydrogen and oxygen gas in one electrolysis device at two separate Place is collected and discharged, which is here at 30 and 35 by means of stainless steel pipes is achieved, which in Samnelrohre 40 and 45 and the hydrogen discharge 30 and Oxygen discharge 40 open.

Bei diesem völlig kontinuierlichen System leiten die Rohre 3o und 35 die erzeugten Gase zu den Zwischen kühlern 50 und 55 und weiter zu den Sammel- und Abscheidebehältern 60 und 65. Die Rohrleitungen 7o und 75führen von den Sammelbehältern 60 und 65 zu den Lagerbehältern 80 und 85. Diese enthalten ein schweres Material, wie Sand, Beton oder dgl., um sie fest auf dem Grund zu verankern und gegen den Auftrieb der Gase zu sichern. Die Auslässe 9o und 95 stellen eine offeneVerbindung zwischen dem Lagerbehälterinnenraum und dem ungebenden Wasser her und befinden sich auf etwa der gleichen Höhe wie die Oberkante der Elektrolysezellen und des darin befindlichen Elektrolyts. Durch diese Auslässe können die Behälter mit Wasser gefüllt und in ihrer Stellung versenkt werden. Die Rohre 30 und 35 leiten Wasserstoff und Sauerstoff zu Zwischenkuhlern 50 und 55, welche vorzugsweise aus rostfreiem Stahl bestehen und nit einem oder mehreren Umlenkblechen sersehen sind, um eine Richtungsänderung vor Eintritt in die Sammel- und Abscheidebehälter 60 und 65 zu erzielen. In this completely continuous system, the pipes 3o and lead 35 the generated gases to the intermediate coolers 50 and 55 and on to the collecting and separation tanks 60 and 65. The pipes 7o and 75 lead from the collection tanks 60 and 65 to the storage containers 80 and 85. These contain a heavy material, such as sand, concrete or the like. To anchor them firmly on the ground and against the To secure buoyancy of the gases. The outlets 9o and 95 provide an open connection between the storage container interior and the unavailable water and are located at about the same height as the upper edge of the electrolytic cells and the inside located electrolyte. The containers can be filled with water through these outlets and be sunk in their position. The tubes 30 and 35 conduct hydrogen and Oxygen to intercoolers 50 and 55, which are preferably stainless steel exist and are not seen with one or more baffles to change direction to be achieved before entering the collecting and separating containers 60 and 65.

Ebenso weisen die Ssmmel- und Abscheidebehälter ein oder mehrere Umrerkbleche auf, die eine oder mehrere Richtungsänderungen herbeiführen und Elektrolyt abscheiden. Zusätzlich wird Elektrolyt während der Ableitung von Wasserstoff und Sauerstoff durch die Leitungen 70 und 75 zu den Lagerbehältern 80 und 85 abgeschieden.The collecting and separating containers also have one or more Umrerkbleche that bring about one or more changes in direction and deposit electrolyte. In addition, it becomes electrolyte during the dissipation of hydrogen and oxygen deposited through lines 70 and 75 to storage vessels 80 and 85.

Die Abscheidung des Elektrolyten ist in diesem System nicht kritisch und kann völlig außer Acht gelassen werden, so daß der im Gasstrom mitgeführte Elektrolyt in die magerbehalter gelangt, wo er sich aus dem'Gas abtrennen und in das Wasser im Lagerbehälter fallen kann.The separation of the electrolyte is not critical in this system and can be completely disregarded, so that the electrolyte entrained in the gas stream enters the lean tank, where it separates from the gas and fall into the water in the storage container.

Aus Obenstehendem ist ersichtlich, daß es sich hier um ein offenes System zwischen der Pumpe 20 durch die Elektrolyse-Zellen 5, Austrittsrohre Do, Lagerbehälter 80 und Schieber loo und 105 zu den Austrittsleitungen 110 und 115 handelt. Die Drücke auf das System sind im Gleichgewicht zwischen der Pumpe 20 und dem Wasser druck in den Lagertanks 8o und 85. In den Lagertanks wird sich immer Seewasser befinden, welches einen Druck, entsprechend der Meerestiefe, auf welcher die Lagertanks liegen, ausübt; genauer, entsprechend dem Niveau der Gas-TwEasser-Trennlinie in den Tanks. Auf diese Weise wird der Umgebungsdruck dem gesamten Elektrolyse-System mitgeteilt. Die Lagerbehälter sind derart angeordnet, daß die Gas-Wasser-Trennlinie in ihnen immer höher liegt als der Elektrolytspegel in den Elektrolyse-Zellen, um einen Überdruck in den Zellen zu vermeiden, welcher eintreten würde, wenn die Lagerbehälter oder die Gas-Wasser-Trennlinie sich unterhalb des Elektrolytspiegels befänden. Dadurch, daß das Seewasser Druck auf die Gase in den Lagerbehaltern ausübt, ist der Innendruck in den Zellen gleich dem Umgebungsdruck der jeweiligen Meerestiefe. Sollte aus irgendeinem Grund Überdruck in den Zellen auftreten, verdrängen die Gase in den Lagerbehältern so viel Wasser aus diesen, bis sie aus den Auslässen 9o und 95 austreten d dadurch Schäden an der Anlage verhindern. Vorstenend ist dargelegt worden, wie der Ausgleich zwischen irnien- und Außendruck bei der Elektrolyseanlage durch eIn neuartiges Verfahren erzielt wird, welches völlig kontinuierlich arbeitet und praktisch kein Abschalten und 1eine Reinigung der Anlage erforderlich macht. From the above it can be seen that this is an open one System between the pump 20 through the electrolysis cells 5, outlet pipes Do, Storage container 80 and slider loo and 105 to outlet lines 110 and 115 acts. The pressures on the system are in equilibrium between the pump 20 and the water pressure in the storage tanks 8o and 85. In the storage tanks is always Sea water are located, which has a pressure, corresponding to the depth of the sea, at which the storage tanks lie, exercises; more precisely, according to the level of the gas-TwEasser dividing line in the tanks. In this way, the ambient pressure is applied to the entire electrolysis system communicated. The storage containers are arranged in such a way that the gas-water dividing line in them is always higher than the electrolyte level in the electrolysis cells to avoid overpressure in the cells, which would occur when the storage containers or the gas-water dividing line would be below the electrolyte level. Through this, that the seawater exerts pressure on the gases in the storage containers is the internal pressure in the cells equal to the ambient pressure of the respective sea depth. Should be for any If overpressure occurs in the cells, the gases in the storage containers are displaced so much water from these until they emerge from the outlets 9o and 95 d through this Prevent damage to the system. Previously it was explained how the compensation between internal and external pressure in the electrolysis system using a new process is achieved, which works completely continuously and practically no shutdown and 1makes it necessary to clean the system.

Nach Indienststellung wird den Zellen genügend Elektrolyt bei entsprechendem Druck zugeführt, um ständig auf Elektrolytkapazität zu bleiben. Elektrolyt wird laufend bei der Bildung der Gase verbraucht. Die Gase werden danach in die Lagerbehälter geleitet, welche bei großen Anlagen von den Ausmaßen eines Schiffes sind. Während der Herstellung der Gase wird automatisch Elektrolyt nachgeführt, und für den Fall, daß ein übermäßiger Rückstau entsteht, sind in Leistung 25 Drucksonden vorgesehen, welche die Unterbrechung der Stromzufuhr auslösen. Alle Leitungen und Verbindungen für Strom, Elektrolyt, Elektrolyseprodukte usw. sind von gleicher Bauweise wie für eine Oberflächenanlage, d.h. After commissioning, the cells will be sufficient electrolyte supplied at the appropriate pressure to keep the electrolyte capacity at all times. Electrolyte is continuously consumed when the gases are formed. The gases are afterwards into the storage container, which in large systems has the dimensions of a Ship are. Electrolyte is automatically added during the production of the gases, and in the event that excessive back pressure occurs, 25 pressure probes are available provided, which trigger the interruption of the power supply. All lines and Connections for electricity, electrolyte, electrolysis products etc. are of the same construction as for a surface plant, i.e.

drucksicher und korrosionsbeständig. In Unterwasseranlagen sind im Handel erhältliche Bronze oder rostfreier Stahl besonders geeignet.pressure-proof and corrosion-resistant. In underwater systems, the Commercially available bronze or stainless steel are particularly suitable.

In den Lagerbehältern kann sich auf dem Wasser ein schwimmendes Material befinden, welches, falls notwendig, Gas und Wasser trennt. Unter sehr hohem Druck kann die Diffusion von Gas und Wasser zu Gasverlusten führen. In the storage containers there can be a floating material on the water which, if necessary, separates gas and water. Under very high pressure the diffusion of gas and water can lead to gas losses.

Das Trennmittel kann aus einem im Tank auf- und abgleitenden Schwimmer aus Kunststoff, einer ölschicht oder anderem geeigneten Materialien bestehen.The release agent can come from a float sliding up and down in the tank made of plastic, a layer of oil or other suitable materials.

Im Falle einer Oberflächenanlage werden die Gassammelbehälter mit Stickstoff gefüllt und danach der Gleichstrom eingeschaltet. Dies ermöglicht die Inbe triebnahme innerhalb weniger Minuten und gewährleistet völlige Sicherheit. Dieses Verfahren kann ebenfalls bei vorliegendem System verwendet werden; jedoch müssen die Zellen und Sammelbehälter lediglich mit einer nichtkompressiblen Flüssigkeit gefüllt werden, dann wird Elektrolyt in die Anlage gepumpt, wenn sie auf der gewünschten Neerestiefe installiert ist, und die Anlage angefahren. Überschüssige Flüssigkeit oder Elektrolyt wird in die Lagerbehälter und von dort in das Meer abgeführt. In the case of a surface installation, the gas collection containers are included Filled with nitrogen and then switched on the direct current. This enables the Commissioning within a few minutes and ensures complete safety. This method can also be used with the present system; However the cells and reservoirs only need to be filled with a non-compressible liquid are filled, then electrolyte is pumped into the system when it is at the desired level Neerestiefe is installed and the plant started up. Excess fluid or electrolyte gets into the storage container and from there into the sea discharged.

Gleichstrom wird der Einheit am Stirnende 12, welches gleichzeitig der positive Pol ist, durch Stromschienen zugeführt. Die Stromableitung erfolgt an der Rückseite 13, dem negativen Pol, des Zellblocks. Direct current is the unit at the front end 12, which at the same time the positive pole is fed through bus bars. The current is diverted on the back 13, the negative pole, of the cell block.

Vor Inbetriebnahme der Anlage wird eine angemessene Menge Elektrolyt entsprechend der Kapazität der Elektrolyseeinheit in einem Tank bereitgestellt. Kaliumhydroxyd wird im festen Zustand in diesen Tank gefüllt und im Speisewasser aufgelöst und danach in die Elektrolyseanlage eingespeist. Vor Eintritt in die Anlage wird der Elektrolyt zur Reinigung gefiltert. Before the system is put into operation, an adequate amount of electrolyte is added provided in a tank according to the capacity of the electrolysis unit. Potassium hydroxide is filled in the solid state in this tank and in the feed water dissolved and then fed into the electrolysis system. Before entering the facility the electrolyte is filtered for cleaning.

Alle Bauteile der Anlage, mit Ausnahme der Zellen selbst, sind gegen Grund geerdet 120. Daher fallen Rohr-oder andere Verbindungen an der Anlage fort, welche elektrisch isoliert werden müssen, wodurch die Gefahr von Stroniverlusten an solchen Stellen ausgeschaltet ist. All components of the system, with the exception of the cells themselves, are against Grounded 120. Therefore, pipe or other connections to the system are omitted, which have to be electrically isolated, reducing the risk of power losses is switched off in such places.

An anderen Elektrolyseanlagen stellt dies im Gegensatz zu den hier behandelten eine Quelle für beträchtliche Korrosionsprobleme dar.At other electrolysis systems this is in contrast to the one here treated a source of significant corrosion problems.

Jede Zelle ist an beiden Enden mittels gewölbter, nickelplattierter Stahlplatten in ringförmigen Rahmen abgedichtet. Gitter aus feinem, nickelplattierten, aktivierten Stahldraht über der gewölbten Platte dienen als Elektroden auf der Anoden- und Kathodenseite. Anoden-und Kathodenkammern sind durch Rahmen mit geschichtetem reinen Asbest voneinander getrennt. Die Zellenrahmen sind voneinander mittels Teflon-beschichteter Dichtungsringe isoliert. Durch das Rohr 15 gelangt der Elektrolyt zuerst ur Kathodenseite der Zellen, ein Teil läuft dann durch Öffnungen in den gewölbten Platten zur Anodenseite. Die durch die Zellen aufwärtsfließende Gas- und Elektrolytmischung wird auf der Kathodenseite in der Wasserstoffleitung und auf der Anodenseite in der Sauerstoffleitung gesammelt und abgeführt. Dank des hohen Arbeitsdrucks in der Anlage aufgrund ihrer versenkten Lage und dem daraus resultierenden niedrigen spezifischen Volumen der Gase können die Zellen von sehr raumsparender Bauweise sein. Each cell is domed, nickel-plated on both ends Steel plates sealed in ring-shaped frames. Grid made of fine, nickel-plated, activated steel wire above the domed plate serve as electrodes on the anode and cathode side. Anode and cathode chambers are layered by frames with pure asbestos separated from each other. The cell frames are teflon-coated from one another Insulated sealing rings. The electrolyte first passes through the tube 15 to the cathode side of the cells, part of it is running then through openings in the arched Plates to the anode side. The gas and electrolyte mixture flowing up through the cells is on the cathode side in the hydrogen line and on the anode side in the oxygen line collected and discharged. Thanks to the high work pressure in the Plant due to its submerged location and the resulting low specific Volume of the gases, the cells can be of a very space-saving design.

Die Elektrolysezellen werden beim Hersteller zu Blocks vormontiert. Dann werden die Zellenblocks in diesem vormontierten Zustand zur Montagestelle geliefert, wo die Leitungen angeschlossen werden; dann werden sie nur noch an dem vorbestimmten Ort versenkt und geerdet. The electrolysis cells are pre-assembled into blocks by the manufacturer. Then the cell blocks are delivered to the assembly site in this pre-assembled state, where the lines are connected; then they will only go to the predetermined one Place submerged and grounded.

Dieses Verfahren ermöglicht eine einfache, schnelle und verläßliche Installation und Bergung der Elektroly seeinheiten und beschränkt die Anzahl der Arbeitsgänge auf See auf ein Mindestmaß. Alle Materialien sollten selbstverständlich so beschaffen sein, daß sie den Wie trungsbedingungen, z.B. Wasser, widerstehen, oder sie sollten eine Schutzschicht oder andere Schutzmaßnahmen gegen schädigende Einflüsse aufweisen.This method enables a simple, quick and reliable one Installation and recovery of the electrolysis units and limits the number of Work at sea to a minimum. All materials should go without saying be of such a nature that they withstand the load conditions, e.g. water, or they should have a protective layer or other protective measure against damaging Have influences.

Einzelne Einheiten können eine Normalkapazität im Bereich von etwa 5 600 bis 24 oo Standard Kubikfuß (etwa 200 bis 850 Nm3) Wasserstoff je Stunde haben. Es können auch größere Einheiten gebaut und in vielfacher Anordnung parallel geschaltet installiert werden. Die Reinheit des Wasserstoffs liegt zwischen 99,8 und99'9Y' auf Volumenbasis, die des Sauerstoffs zwischen 99,3 und 99,5". Der Gasdruck ist eine Punktion der Tiefe, in rfelcher die Anlage oder die Anlagen arbeiten. Individual units can have a normal capacity in the range of approximately Have 5,600 to 24,000 standard cubic feet (about 200 to 850 Nm3) of hydrogen per hour. Larger units can also be built and connected in parallel in multiple arrangements to be installed. The purity of the hydrogen is between 99.8 and 99'9Y ' on a volume basis, that of oxygen is between 99.3 and 99.5 ". The gas pressure is a puncture of the depth in which the system or systems work.

Jede Art von Druckzelle kann gemäß der Erfindung verwendet werden, wie dies bereits oben erwähnt wurde. Any type of pressure cell can be used in accordance with the invention used as mentioned above.

So können die Zellen beispielsweise vom Typ der bekannten Knowles Zelle, Hauser Zelle, Bamag Elektrolyser, Pechkranz Elektrolyser oder dgl. sein, wie sie in einer Abhandlung von C.E. Bowen, "The Production of Hydrogen and Oxygen by the Elektrolysis of Mater1,, Journal Institute Electrical Engineers (London), Vol. 90 No. I, pp. 474 bis 485 beschrieben und abgebildet sind.For example, the cells can be of the known Knowles type Cell, Hauser cell, Bamag electrolyser, Pechkranz electrolyser or the like, as described in a treatise by C.E. Bowen, "The Production of Hydrogen and Oxygen by the Elektrolysis of Mater1 ,, Journal Institute Electrical Engineers (London), Vol. 90 no. I, pp. 474 to 485 are described and illustrated.

Andere geeignete Zellen sind zum Beispiel die von Zdansky (US-Patentschrift 2 881 123) beschriebenen Arten, in einer Abwandlung mit größeren Elektrodenoberflächen und weniger ringförraigen Bauteilen. Other suitable cells are, for example, those of Zdansky (US Pat 2 881 123), in a modification with larger electrode surfaces and less ring-shaped components.

In Fig. 2 wird eine Kernenergleanlage zur Dampferzeugung gezeigt, womit Gleichstrom über Turbinen und Generatoren, allgemein Energieumarandler genannt, erzeugt wird. Die Kernreaktor- und Energleumwandlungsanlage werde vorzugsweise am Land stationiert, von wo mit hochisolierten Zuleitungen niedriggesrannter Strom hoher Stromstarke zur Elektrolyseanlage auf dem Meeresgrund geleitet wird. Für die Anschlüsse sind die gleichen Maßnahmen bezüglich Druckabdichtung und elektrischer Isolierung zu treffen wie bei Oberflächen-Hochdruckanlagen. In Fig. 2 a nuclear power plant for steam generation is shown, with which direct current via turbines and generators, commonly called energy converters, is produced. The nuclear reactor and energy conversion plant will preferably be on Land stationed from where low-burned electricity with highly insulated supply lines high current is conducted to the electrolysis system on the seabed. For the Connections are the same measures in terms of pressure sealing and electrical To meet insulation as with surface high pressure systems.

Wie dargestellt, wird die Errichtung einer Anlage auf einer Plattform auf dem Meeresgrund bevorzugt. Andere Fundamente können gleichfalls benutzt werden, z.B. As shown, the construction of a plant is on a platform preferred on the seabed. Other foundations can also be used, e.g.

geflutete Pontons, Aufhängung unter schwinmenden Plattformen, und ähnliches.flooded pontoons, suspension under floating platforms, and similar.

Wasser wird der Elektrolyseanlage direkt von der Ammoniakanlage zugeleitet, welches unter gewissen Bedingungen als Nebenprodukt der Stickstofferzeugung abfällt. Da die Elektrolyseanlage kontinuierlich und unter Druck arbeitet, muß der Speisewasserdfuck genügend über den hydrostatischen Druck erhöht werden, um in die Elektrolyseanlage gelangen zu können. Nach der ersten Füllung der Elektrolyseanlage mit Elektrolyt sind nur gelegentliche, geringe Berichtigungen seiner chemischen Zusammensetzung notwendig, was ohne weiteres durch die Speiseleitung der Elektrolyseanlage möglich ist. Water is fed to the electrolysis system directly from the ammonia system, which under certain conditions as a by-product of nitrogen production falls off. Since the electrolysis system works continuously and under pressure, the must Feed water pressure can be increased sufficiently over the hydrostatic pressure to get into the Electrolysis system to be able to reach. After the first filling of the electrolysis system with electrolyte are only occasional, minor adjustments to its chemical Composition necessary, which is easily done by the feed line of the electrolysis system is possible.

In Fig. 2 werden der Hochdruck-lfasserstoff und -sauerstoff durch Leitungen an Land geführt, wo sie in bekannter gleise in der Ammoniak-Synthese Verwendung finden, oder sie werden unter Druck im gasförmigen oder flüssigen Zustand in erforderlicher Tiefe in einem Lagerbehälter aufbewahrt, welcher unter einer Vorrichtung auf der Wasseroberfläche aufgehängt oder in anderer geeigneter Weise unter der Oberfläche installiert ist, jedenfalls vorzugsweise an einem Ort, an welchem Überdruck gegenüber Atmosphärenbedingungen herrscht. Für das synthetisch produzierte Ammoniak gilt dasselbe. In Fig. 2, the high pressure fuel and oxygen are through Lines led ashore, where they are used in the well-known tracks in the ammonia synthesis find, or they are required under pressure in the gaseous or liquid state Depth stored in a storage container, which is under a device on the Suspended on the surface of the water or in some other suitable manner below the surface is installed, in any case preferably in a place at which overpressure opposite Atmospheric conditions prevail. The same applies to the synthetically produced ammonia.

Durch dieses neue Konzept ist es möglich, die Lagerung von Ammoniak an der Oberfläche unter Druck und Kühlung auszuschalten.With this new concept it is possible to store ammonia to turn off on the surface under pressure and cooling.

Bei der Errichtung der Vorrichtung auf dem Meeresboden kann in verschiedener Weise verfahren werden, eingeschlossen, aber nicht beschränkt darauf, die Erhöhung des Innendrucks zum Angle ich an den Umgebungsdruck während des absenkens an den Standort, soweit dies zur Vermeidung übermäßiger innerer oder äußerer Spannungen während der Errichtung notwendig ist. Ein anderes Verfahren stellt die Füllung der Anlage mit einer inkompressiblen Flüssigkeit, z.B. Elektrolyt, dar, um ein Zusammenfallen des Behälters unter dem wasserdruck zu verhindern. When erecting the device on the seabed can be in different Wise procedures to be followed include, but are not limited to, elevation the internal pressure for fishing to the ambient pressure while lowering to the Location, as far as this is necessary to avoid excessive internal or external tension is necessary during construction. Another method is the filling of the Plant with an incompressible liquid, e.g. electrolyte, to prevent collapse to prevent the tank from under the water pressure.

Bezüglich weiterer Anwendungsbeispiele der Grund prinzipien der Erfindung wird auf Figuren 3 und 5 hingewiesen. With regard to further application examples, the basic principles of the invention reference is made to FIGS. 3 and 5.

Die Elektrolyt-1lasserstoff- und Elektrolyt-Sauerstoff-Mischungen verlassen die Zellenblocks durch die Steiger 159-H und 159-0, Krümmer 160 und Zwischenkühler 161 und gelangen dann in die Gastrennkammern 162 und 163, wo die Gase vom mitgeführten Elektrolyt getrennt werden. Der Wasserstoff steigt auf zum Wasserstoff-Abscheider 162, durch den Tröpfchenabscheider 164, in dem mitgerissene Elektrolytpartikel ausgefällt werden, weiter durch den Leitungsh'Uiler 169 und schließlich durch das Kontrollventil 169 zum Verwendungsort oder zur lLagerung an der Oberfläche. Statt wasserstoff und Sauerstoff gleich zur Oberfläche zu leiten, kann man die Gase unter Wasser beim Austrittsdruck aus den Abscheidern in einem Behälter, z.B. einem der in Fig. 1 gezeigten Bauweise, lagern. In Anbetracht der auftretenden gemperaturen und Drücke können Wasserstoff- und Sauerstoff-Isotopen vorliegen, welche vor dem Verbrauch aus den verflüssigten oder gaszörmigen Gasen abgesondert und abgeschieden erden können. Von den Gasabscheidern 162 und 163 strömt der Elektrolyt zur Rückspeisepumpe 170, durch den Filter 171 und durch den Druckausgleicher 172 zuriick zu den Zellen. The electrolyte-oxygen and electrolyte-oxygen mixtures leave the cell blocks through the risers 159-H and 159-0, manifold 160 and intercooler 161 and then get into the gas separation chambers 162 and 163, where the gases from the entrained Electrolyte are separated. The hydrogen rises to the hydrogen separator 162, through the droplet separator 164, in which entrained electrolyte particles are precipitated through the line heater 169 and finally through the control valve 169 for the place of use or for storage on the surface. Instead of hydrogen and Directing oxygen directly to the surface can be done with the gases under water Exit pressure from the separators in a container such as one of those shown in Fig. 1 Design, store. In view of the temperatures and pressures that occur Hydrogen and oxygen isotopes are present, which from the liquefied or gaseous gases can be separated and separated. The electrolyte flows from the gas separators 162 and 163 to the return pump 170, through filter 171 and through pressure equalizer 172 back to the cells.

Der Innendruck der Anlage wird mittels des Druckausgleichers 172 aufrechterhalten, der eine offene Seite 172A und eine undurchlässige Membran 172B aufweist, welche durch die Öffnung 172A in Kontakt zur Umgebung steht und gleichfalls mit dem Elektrolyten in der Beitung zwischen Pumpe 171 und Filter 172 in Berührung ist. Die llembrane 172B besteht vorzugsweise aus 1,27 cn (1/2 inch) dickem Gummi und ist in geeigneter Weise in der Kammer befestigt. Der aus der Mambran 172B und dem geschlossenen zylindrischen Teil 172C gebildete Druckausgleicher 172 hat etwa ein Zehntel bis die Hälfte der Größe des 3lektrolyseanlagenbehälters, an den er angeschlossen ist, in diesem Falle den Behälter 181. Der Druckausgleicher dient hauptsachlich zur Aufrechterhaltung eines mehr oder weniger konstanten Druckes entsprechend dem Umgebungsüberdruck im Anlagenbehälter. The internal pressure of the system is regulated by means of the pressure equalizer 172 maintained, the one open side 172A and an impermeable membrane 172B which is in contact with the environment through the opening 172A and likewise with the electrolyte in the formation between pump 171 and filter 172 in contact is. The membrane 172B is preferably 1.27 cn (1/2 inch) thick rubber and is suitably fastened in the chamber. The one from the Mambran Pressure equalizers 172 formed 172B and the closed cylindrical part 172C is about a tenth to half the size of the electrolysis system tank to which it is connected, in this case container 181. The pressure equalizer mainly serves to maintain a more or less constant pressure according to the ambient overpressure in the system tank.

Zwangsumlauf gewährleistet eine gründliche Mischung zwischen dem Elektrolyten in den Anoden- und Kathodenkammern der Zelle und verhindert Konzentrationsunterschiede. Ebenfalls wird dadurch die gleichunäßige Versorgung der Zellen mit Elektrolytflüssigkeit erreicht. Der den Elektrolyten ständig reinigende Pilter besteht aus einer Anzahl von perforierten Filterrohren, welche in den Bohrungen des Filterbodens angebracht und mit dichtem Filtergewebe bedeckt sind. Die Flüssigkeit strömt durch das Filtergewebe und den durchbo ten Filterboden und schließlich durch einen Filterzylinder als zusätzliche Sicherung gegen Verunreinigung der Zellen. Als Sicherheitseinrichtung gegen Überdruck im System wirkt das pneumatische Druckkontrollgerät 173, welches das Membranventil 166 in der Wasserstoffleitung auslöst. Dieses Drucküberwachungsgerät ist eine Drucksonde, die die Wasserstoffleitung beim Erreichen eines gewissen Drukkes öffnet. Der Elektrolytspiegel in den Gasabscheidern wird durch eine Niveausonde 174 gehalten, welche den Elektrolytspiegel im Sauerstoffabscheider 163 überwacht. Diese öffnet oder schließt-das ljembranventil 169 in Abhängigkeit vom Niveau im Sauerstoffabscheider. Da beide Ibscheidebehälter 162 und 163 durch eine Anzahl von kommunizierenden Rohrkrümmern 175 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels verbunden sind, bewirkt die Gleichhaltung des Niveaus im Sauerstoffabscheider den gleichen Effekt im Wasserstoffabscheider. Ein Sicherheitsventil wird geöffnet im Falle, daß der Betriebsdruck im Druckkompensator 172 überschritten wird.Forced circulation ensures a thorough mix between the electrolyte in the anode and cathode chambers of the cell and prevents concentration differences. This also ensures that the cells are uniformly supplied with electrolyte fluid achieved. The pilter, which constantly cleans the electrolyte, consists of a number of perforated filter tubes, which are attached to the holes in the filter base and covered with dense filter fabric. The liquid flows through the filter fabric and the perforated filter base and finally an additional filter cylinder Protection against contamination of the cells. As a safety device against overpressure The pneumatic pressure control device 173, which is the diaphragm valve, acts in the system 166 triggers in the hydrogen line. This pressure monitoring device is a pressure probe, which opens the hydrogen line when a certain pressure is reached. The electrolyte level in the gas separator is held by a level probe 174, which the electrolyte level monitored in the oxygen separator 163. This opens or closes the membrane valve 169 depending on the level in the oxygen separator. Since both Ibscheidebehält 162 and 163 through a number of communicating elbows 175 below the Liquid level are connected, causes the equality of Levels in the oxygen separator have the same effect in the hydrogen separator. A Safety valve is opened in the event that the operating pressure in the pressure compensator 172 is exceeded.

Es sind ebenfalls Vorkehrungen getroffen, um den Übertritt von Wasserstoff vom Abscheider 162 zum Sauerstoffabscheider 163 zu verhindern. Erzielt wird dies durch die Kontrolle des Elektrolytspiegels in den Abscheidern. Wenn infolge einer Störung, z.B. des Niveauregulierers, das Niveau in einem der Abscheider fällt, dann wird das Relais 178 betätigt und schaltet die Gleichstromversorgung ab. Da dann kein weiteres Gas produziert wird, kommt der Niveauabfall -zum Stills-tand. Das Relais löst ebenfalls akustische und optische Alarmsignale aus. Das Schwimmerventil 179 stellt eine zusätzliche Sicherung dar und öffnet den Abscheider, in dem sich der Elektrolytspiegel als ole der Störung gesenkt hat. Precautions are also taken to prevent the transfer of hydrogen from separator 162 to oxygen separator 163 to prevent. This is achieved by checking the electrolyte level in the separators. If as a result of a Fault, e.g. of the level regulator, the level falls in one of the separators, then the relay 178 is actuated and switches off the DC power supply. There then no further gas is produced, the level drop comes to a standstill. That Relay also triggers acoustic and optical alarm signals. The float valve 179 represents an additional safeguard and opens the separator in which the electrolyte level has decreased as ole of the disorder.

wodurch das Gas entweichen kann. Die resultierende geringe Druckabsenkung in diesem Abscheider bewirkt den Niveauausgleich zum anderen Abscheider.allowing the gas to escape. The resulting low pressure drop in this separator effects the level compensation to the other separator.

Obgleich die vorstehende Beschreibung sich auf Anlagen für den Betrieb im Ozean bezieht, ist doch jedes Gewässer hinreichenaer Tiefe geeignet. Das Meer hat verschiedene Vorteile, so seine Ausbreitung, Vorhandensein großer Meeres tiefen und der konstante Druck in der gewählten Tiefe. Dennoch kann für die Erfindung die Ausnutzung anderer geologischer Gegebenheiten in Betracht gezogen werden, wie z.B. eine Bohrung in der Erdkruste, oder ein durch Erosion, vulkanische oder andere Erscheinungen hervorgerufener Hohlraum. Although the above description refers to facilities for operation in the ocean, any body of water of sufficient depth is suitable. The sea has various advantages, such as its expansion, the presence of great depths of the sea and the constant pressure at the chosen depth. Nevertheless, for the invention Use of other geological conditions should be taken into account, e.g. a hole in the earth's crust, or one through erosion, volcanic or other phenomena created cavity.

Claims

0 method of carrying out an electrolysis for the production of Gases under pressure in an electrolysis device with at least one electrolysis cell in a container surrounding it, which is subjected to an excess pressure from the outside during the Operation of the system under internal overpressure.

2. The method according to claim 1, characterized in that the electrolysis device is located under the surface of a body of water and the products of the electrolysis cell collected under this surface and subjected to the pressure conditions of the water will.

3. The method according to claim 2, characterized in that the collected Products are in contact with the electrolyte of the electrolyzer.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that the electrolysis device is placed under the surface of a body of water and during operation the internal pressure of the electrolysis device is approximately the same the external pressure at the depth at which the electrolysis device operates will.

5. The method according to any one of claims 1 to 4 for the production of hydrogen and oxygen by electrolysis of water and storage of the same for future use, characterized in that there is an electrolysis device and placing at least two separate storage containers in a positive pressure environment, the Electrolyser operates under pressure and collects the gases generated and put in transferring the storage containers and exposing them to approximately the same pressure as in the overpressure environment prevails.

6. The method according to claim 5, characterized in that the Electrolysis device arranged under the surface of a body of water and the gases collects separately in the electrolysis device and in unobstructed flow transferred to the storage tanks, which are at approximately the same depth as the electrolyser and are suitable for exposing the gases to water pressure.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that that one is close to an electrolysis device, which consists of at least one electrolysis cell in a container surrounding these, while electrical energy is supplied from the outside of the operation of the electrolysis device supplies the container to the action of Subject to external hydrostatic pressure, the electrolysis device continuously charged with electrolyte under pressure during operation, the internal operating pressure of the continuously operating electrolytic system by the action of an external hydrostatic pressure on the gases generated in connection with the interior the electrolysis device, regulates, so that an approximate pressure equalization takes place between internal and ambient pressure during operation.

8. The method according to claim 7, characterized in that the Electrolysis device during operation under the surface of a body of water is located, and the gases are collected separately in chambers and exposed to pressure which is approximately equal to the internal operating pressure the electrolyzer is.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that that the electrolyte consists of water, the gases produced hydrogen and oxygen and the latter in lines from the electrolyser to separate chambers currents which are at approximately the same depth as the electrolysis device, and which are open downwards, whereby the gases under substantially the same Pressure is like the surrounding water.

10. Electrolysis device, characterized by a surrounding Container, an electrolytic cell assembly for operation under pressure, for generation of gases by electrolysis of a liquid contained therein, and facilities, those with the device for supplying electricity and discharging the electrolysis product te are connected, the container is equipped with means to the Pressure difference between internal and ambient pressure during operation of the electrolysis device decrease in the area o

11. Electrolysis device according to claim lo, characterized characterized in that the pressure control inside by the action of the ambient pressure of the container is effected on the same and its contents.

L e r s e i t e