DE2552107A1

DE2552107A1 - Elektrolysezellensystem

Info

Publication number: DE2552107A1
Application number: DE19752552107
Authority: DE
Inventors: John Harold Hirschenhofer; Murray Katz; Robert Anthony Sanderson
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1974-11-20
Filing date: 1975-11-20
Publication date: 1976-05-26
Also published as: JPS585993B2; FR2292053B1; FR2292053A1; US3917520A; CA1067852A; JPS5173975A; GB1492627A

Description

2 0. NOV. 1975

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UNITED TECHNOLOGIES CORPORATION Hartford, CT ObIOl - USA

"Elektrolysezellensystem"

Die iirfindung bezieht sich auf Elektrolysezellen und insbesondere auf ein kompaktes Elektrolysezellensystem.

Es 1st allgemein bekannt, daß es möglich ist, Brennstoffzellen in umgekehrter Weise zu betreiben, so daß sie wasserstoff und Sauerstoff erzeugen, wenn sie mit flüssigem Wasser und elektrischer Energie gespeist werden. Zellen, die in dieser Weise arbeiten, werden als Elektrolysezellen bezeichnet. Bei einer allgemein üblichen Type von Elektrolysezellen sind zwei feste Elektroden, die beispielsweise aus Nickel bestehen können, im Abstand in einem freien flüssigen Elektrolyt angeordnet, wobei an die Elektroden eine Spannung angelegt wird. Dabei wird Wasser im Elektrolyt elektrolysiert, wobei Wasserstoff und Sauerstoff im Elektrolyt in Form von Gasblasen gebildet werden. Das verbrauchte Wasser wird durch direkten

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Zusatz von Wasser zum flüssigen

Elektrolyt zwischen den Elektroden ergänzt. Im allgemeinen wird der Elektrolyt auch verwendet, die Zellen zu kühlen. Beispielsweise nimmt ein im Kreislauf geführter Elektrolyt Abfallwärme aus der Zelle auf und führt sie nach außen, worauf der Elektrolyt dann in die Zelle zurückkehrt. Dabei wird irgendwo im Kreislauf das Ergänzungswasser zugegeben. Bei einer anderen Zelle, bei der sogenannten Bacon-Zelle werden zwei im Abstand angeordnete Elektroden doppelter Porosität verwendet, die einen freien flüssigen Elektrolyt in einem verschlossenen Raum einschließen. Diese Elektroden können beispieIsweise aus gesintertem Nickel hergestellt werden. Da jedoch beide Seiten der Elektroden aus Metall bestehen, kann die Elektrolyse im Elektrolyt wie auch auf der Gasseite der Elektroden stattfinden. Wenn diese Zellen in einer Umgebung ohne Schwerkraft betrieben werden müssen, wie z.B. in einem Raumfahrzeug, dann muß das Gas im Elektrolyt beispielsweise durch die Verwendung eines Flüssig/Gas-Wirbelabscheiders entfernt werden, wodurch die Konstruktion verkompliziert wird.

Diese Elektroden können jedoch auch so modifiziert werden, daß sie auf der feinporigen, zum Elektrolyt v/eisenden Seite aus einem inerten Material bestehen, um eine Gasbildung innerhalb der Hauptmasse des Elektrolyts zu verhindern. Diese Art von Zellen muß jedoch bei verhältnismäßig hohen Temperaturen betrieben werden. Bei beiden der obigen Systeme, bei denen also der Elektrolyt aus einer zirkulierenden oder nicht-zirkulierenden freien Flüssigkeit besteht, die zwischen den Elektroden oder um die Elektroden herum angeordnet ist und nicht in einer Matrix festgehalten wird, muß jede Zelle innerhalb eiriea Zellenstapels notwendigerweise

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zier.ilich dick sein, damit der Elektrolyt fließen kann oder damit die Elektroden an einer gegenseitigen Berührung gehindert werden.

Jbs ist oftmals erwünscht, daß eine Elektrolysezelle so kompakt wie möglich ist. Es wäre deshalb erwünscht, als Elektrolysezelle eine ähnliche Brennstoffzelle zu verwenden, wie sie in Fig. 2 der US-PS 3 507 702 oder in der US-PS 3 779 BlI gezeigt ist. Bei der Zellentype, aie in der US-PS 3 507 702 gezeigt ist, wird der ^leKtrolyt in einer Matrix festgehalten, die zwischen teilweise hydrophoben und teilweise hydrophilen Gasdiffusionselektroden eingeschlossen ist. Auf der Iilehtelektrolytseite einer jeden Elektrode ist ein Gasraum vorgesehen, der das Oxydationsmittel und den Brennstoff führt. Die Matrix besitzt üblicherweise eine senr feinporige Struktur mit einem hohen Widerstand gegenüber Blasenbildung im Elektrolyt. Diese Art von Zelle ist im Vergleich zu den früher erwähnten Typen verhältnismäßig dünn, da kein Erfordernis besteht, daß der Elektrolyt durch das System gepumpt werden muß und deshalb die Elektroden sehr nahe beieinander angeordnet werden können. Bei dem Brennstoffzellensystem der US-PS 3 507 702 ist ein gesonderter Kühlmittelkreislauf vorgesehen, der ein flüssiges Kühlmittel durch die Brennstoffzelle führt, um die Abfallwärme zu beseitigen. Außerdem wird Feuchtigkeit der die Kathodenseite der Brennstoffzelle betretenden Luft zugegeben, wodurch ein Mittel geschaffen wird, die Wasserbalance in der Brennstoffzelle im Bereich der Raumtemperatur und der erwarteten Feuchtigkeit zu kontrollieren. Bei einer Elektrolysezelle wird Wasser kontinuierlich verbraucht und muß deshalb kontinuierlich zugesetzt werden. Wenn natürlich bei einem Elektrolysezellensystem eine Zellenkons truk^ion verwendet wird, die der Zelle von Fig. 2

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del· bo-PS 3 507 702 ähnlich 1st, dann 1st nicht der übliche zirkulierende Elektrolyt für die Wasserzugabe vorhanden. Gemäß der US-PS 3 507 702 wird das Wasser über den eintretenden Luftstrom in die Zelle gebracht. Jedoch wird durch die Elektrolyse in einem Elektrolysezellensysteiri Sauerstoff und Wasserstoff gebildet, weshalb kein eintretender Reaktionstellnehmergasstrom für die Zufuhr von Wasserdampf zur ^eIIe vorhanden ist, wie dies bei der Vorrichtung der üS-PS 3 507 der Fall ist. Gemäß der US-PS 3 507 702 wird Wasser lediglich zugesetzt, um das Austrocknen der Elektrolytmatrix in der Liähe des Eintrittes zu verhindern, so daß eine gleichnüßige Wasserentfernung erhalten wird. Wenn das System der US-PS 3 507 702 als wasserverbrauchendes Elektrolysesyotem verwendet wird, dann ist kein Mittel für die Zufuhr der richtigen Wassermenge zum System vorhanden.

Aufgabe der Erfindung war die Schaffung eines verbesserten Llektrolysezellensystems, bei dem eine kompakt konstruierte Elektrolysezelle verwendet wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung war die Schaffung eines Elektrolysezellensystems mit einer verbesserten und vereinfachten Einrichtung für die Einführung und die Kontrolle der der Zelle zugeführten wasserir.enge.

Gegenstand der Erfindung ist also ein Elektrolysezellensystem, welches eine Elektrolytmatrix aufweist, die zwischen einem Paar von gasporösen Elektroden angeordnet ist, wobei eines der Elektrolyseprodukte dureh die Zelle zirkuliert und diesem Elektrolyseprodukt Wasser in Dampfform zur Ergänzung des durch die Zelle verbrauchten Wassers zugesetzt wird und wobei die zugesetzte Wassermenge durch die Menge des der Zelle zugeführten Stroms kontrolliert wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Wasser

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durcii die Abfallwärme der Zelle verdampft, wcbel. eine Linrichtung vorgesehen ist, einen Temperaturgradientcn durcn die Zelle aufrechtzuerhalten, wobei die Zelle dort neifcer ist, wo der feuchte Kreis lauf gasstrom die Zelle betritt und dort kühler ist, wo er die Zelle verlaßt (d.h. Gas- und Kiihlmittelgegenstroin), wodurch die Aufrechterhaltung eines möglichst kleinen Elektrolytkonzentrationsgradienten an der Zelle unterstützt wird. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird außerdem ein flüssiges Kühlmittel durch einen Wärmeaustauscher der Zelle zirkuliert, um den Temperaturgradienten an der Zelle aufrechtzuerhalten und um Abfallwärme aus der Zelle abzuführen. Die Temperatur des Kühlmittelmediums, welches die Zelle betritt, ■ftird durch eine Umwegleitung kontrolliert, die eine Einrichtung für die Abfuhr der Wärme aufweist. Das heiße Kühlmittel läuft in direktem Wärmeaustausch mit dem der Zelle zugesetzten Wasser und verdampft dieses Wasser in den zirkulierenden Produktgasstrom.

Das Faraday'sehe Gesetz besagt, daß eine lineare Proportionalität zwischen der Stromzufuhr zur Zelle und der durch die Zelle zum Zwecke der Bildung von Wasserstoff und Sauerstoff verbrauchten Wassermenge besteht. Somit kann die Menge des •■•^:öü3ers lediglich durch die Stromzufuhr zur Zelle kontrolliert werden, so daß auf Temperatur- und Taupunktfühler verzichtet ».eroen kann, um den richtigen Partialdruck an Wasser in dem durcn die Zelle fließenden Gasstrom aufrechtzuerhalten.

Die Erfindung wird nun näher anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.

Fig. l ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgeirilßen Elektrolysezellensystems.

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Fig. 2 1st eine vereinfachte Darstellung eines Wasserveraampfers, der im erfindungsgeraäßen System verwendet werden kann.

In I¹Ie- 1 ist ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Elektrolysezellensystem gezeigt. Das System 10 umfaßt eine Elektrolysezelle 12. Ls ist nur eine Zelle 12 gezeigt, aber für einen mehrzelligen Stapel kann jede Anzahl von Zeilen kombiniert weruen. Die Zelle 12 ist schematisch dargestellt und besitzt eine Kathode 14, eine Anode 16, eine dazwischen angeorunete poröse Matrix l8, die mit einem wäßrigen Elektrolyt gefüllt ist, eine poröse Abdeckplatte 20 in der Nachbarschaft der Anode 16 und einen Wärmeaustauscher 22. Die Zelle besitzt außerdem Gasräume 24, 26 an der liichtelektrolytseite der Kathode bzw. der Anode. Der Wärmeaustauscher 22 kann von irgendeiner bekannten Konstruktion sein, die sich für die Durchführung eines Kühlmittelmediums und zur Abführung der Wärme aus der Zelle 12 eignet. Beispielsweise kann es sich um eine Platte handeln, in welcher Kanäle für ein Kühlmittelmedium eingearbeitet sind. Die Platte ist samt den Kanälen so geformt und so angeordnet, daß die in der Zelle während des Betriebs erzeugte Wärme zu dem durch die Kanäle hindurchgehenden Medium in bekannter Weise übertragen wird. Die poräse Abdeckplatte 20 dient in bekannter Weise als Elektrolytreservoir, so daß größere Änderungen im Elektrolytvolumen zugelassen werden können, ohne daß die Elektroden überflutet werden oder austrocknen. Wenn das Elektrolysezellensystem 10 nur in einem engen Energiebereich arbeiten muß, dann ist eine poröse Abdeckplatte 20, die oftmals auch als Elektrolytvorratsmatrix bezeichnet wird·, nicht erforderlich.

Bei dieser Ausführungsform wird üblicherweise ein basischer Elektrolyt, wie z.B. KOH verwendet werden, obwohl es natürlich

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klar.ist, daß das erfindungsgemäße System gleich gut auch auf saure Zellen angewendet werden kann. Es wird weiterhin uarauf hingewiesen, daß die Elektroden von einer gasporösen Type sind und beispielsweise ein Metallträgernetz in innigem Kontakt mit einer Katalysatorschicht aufweisen .dünnen, wobei diese vorzugsweise aus einem Gemisch aus Katalysator und einem hydrophoben Polymerbinder besteht. Das jeweilige Material, aus welchem die Elektroden hergestellt sind, und auch die Konstruktion der Elektroden sind gemäß der Erfindung nicht kritisch, aber es ist erforderlich, daß die Elektroden gasporös sind, so daß Produktgasblasen nicat im Elektrolyt festgehalten werden und so daß das für den Prozeß erforderliche Wasser in Dampfform von der Nichtelektrolytseite der Elektroden zugeführt werden kann. Elektroden dieser Type werden üblicherweise als Gasdiffusions· elektroden bezeichnet. Sie eignen sich für den Betrieb auf der Erde oder im schwerefreien Raum. Eine Zelle dieser Type, die im erfindungsgemäßen System 10 verwendet werden kann, ist in Fig. 1 der US-PS 3 779 811 gezeigt, auf welche hier bezug genommen wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die dort beschriebene Ausführungsform beschränkt.

Während des Betriebs wird eine elektrische Spannung durch eine Energiequelle 30 angelegt, wodurch das Wasser im Elektrolyt, der sich in der Matrix 18 befindet, elektrolysiert wird, wobei Sauerstoff aus dem Gasraum 26 an der Anodenseite der Zelle und Wasserstoff aus dem Gasraum 2h an der Kathodenseite der Zelle erhalten wird. Der Wasserstoff tritt über einen Austritt 32 aus. Bei dieser Ausführungsform wird der gesamte Sauerstoff und ein Teil des Wasserstoffs aus der Zelle entweder zum Zwecke einer Lagerung oder zum Zwecke eines unmittelbaren Verbrauchs durch Leitungen 34 bzw. 36 abgeführt. Diese Produktgase

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gehen durch eine Druckregulierungseinrichtung 37 hindurch, welche im wesentlichen gleiche Drücke in den Gasräumen 2¹J und 26 aufrechterhalten, was üblicherweise für einen sauberen Betrieb der Zelle wichtig ist, wie dies allgemein bekannt ist. Ein Teil des gebildeten Wasserstoffs wird durch die Zelle mittels einer Pumpe 39 zirkuliert. Der zirkulierte Teil des Wasserstoffs betritt den Gasraum wieder durch einen Eintritt 38· Zwar wird bei dieser Ausführungsform Wasserstoff zirkuliert, aber für einen Fach.T.ann ist es klar, daß auch der Sauerstoff zirkuliert werden könnte.

Wärme wird aus der Zelle durch einen Kreislauf 40 aus Kühlirdttelmedium abgeführt, welches durch den Wärmeaustauscher 22 hindurchgeht. Bei dieser Ausführungsform besteht das Kühlmittelmedium aus einem flüssigen Siliconöle jedoch kann gemäß der Erfindung jedes andere Kühlmittel verwendet werden. Das Kühlmittel betritt durch einen Eintritt 4 2 den Wärmeaustauscher 22 und nimmt während des Durchgangs die durch die Brennstoffzelle erzeugte Wärme auf. Es verläßt den Wärmeaustauscher durch einen Austritt 44 und wird durch eine Pumpe 46 im Kreislauf gehalten. Der Kreislauf umfaßt auch eine Umwegleitung 48, ein Umwegregelventil und ein thermisches Fühlelement 52. Die Umwegleitung 48 umfaßt eine Wärmeabgabeeinrichtung 54. Das thermische Fühlelement 52 dient dazu, die Temperatur des Kühlmittelmediums, welches den Wärmeaustauscher 22 beim Eintritt betritt, zu messen. Das Umwegregelventil 50 spricht auf das thermische Fühlelement 52 an und öffnet und schließt sich so, daß die richtige Menge Kühlmittelmedium durch die Wärmeabgabeeinrichtung 54 hindurchgeht, so daß eine vorbestimmte Temperatur des Kühlmittelmediums beim Eintritt 42 aufrechterhalten wird. Wie bereits erläutert, ist es

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erwünscht, einen Temperaturgradienten an der Zolle aufrechtzuerhalten, wobei die Temperatur auf der Seite der Zelle mit dem Eintritt 38 höher ist als die Temperatur auf der Seite der Zelle mit dem Austritt 32. Dies gilt für cen Fall der gezeigten Ausführungsform, ca der Austritt 44 des Wärmeaustauschers 22 sich auf der gleichen ceite der ^eIIe wie der Eintritt 38 zum Gasraum 24 befindet. üo::.it fließt das Kühlmittel durch die Zelle 12 im Gegenütror. zum zirkulierenden Wasserstoffgas. Da der feuchte .Vasserstoffstrom durch den Eintritt 38 hindurchgeht und an cer Kathode vorbeifließt, wird mehr und mehr wasser aus aeir. Strom entfernt, was eine Abnahme des Wasserpartialdrucks des Gasstroms vom heißen Eintritt 38 zum kühlen Austritt 32 zur Folge hat. Die Tatsache, daß der Gleichgewichtspartialdruck von' Wasserdampf über dem Elektrolyt und der Partialdruck des Wasserdampfs im Gasstrom beide vom Eintritt 38 zum Austritt 32 abnehmen, unterstützt Dein wirksamsten Zellenbetrieb die Aufrechterhaltung einer weitgehend gleichmäßigen Elektrolytkonzentration in der Zelle.

Wie bereits erwähnt, erzeugt eine Elektrolysezelle Sauerstoff und Wasserstoff aus Wasser und elektrischer Energie. Das System 10 umfaßt einen Wasservorratsraum 56 und eine Wassermeßeinrichtung 58. Die Einrichtung 58 liefert Wasser ZU1.1 zirkulierenden Wasserstoffstrom in einer ausreichenden Menge, so daß das durch die Zelle verbrauchte Wasser und auch das Wasser, welches mit den aus den Leitungen 34 und 36 austretenden Gasen mitgeführt wird, ersetzt wird. Bei dieser Ausführungsform wird flüssiges Wasser zu einem Wasserverdampfer 60 geführt. Das Wasser betritt den Verdampfer oO und wird in Dampf überführt, der in den zirkulierenden Wasserstoffstrom eintritt. Die zur Verdampfung des Wassers erforderliche Wärme wird durch das heiße flüssige Kühlmittel

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geliefert, welches den Wärmeaustauscher 22 verläßt. Dieses Kühlmittel geht durch den Wasserverdampfer 60 hindurch und gibt einen Teil seiner Wärme ab, um das Wasser zu verdampfen.

Der im System 10 der vorliegenden Erfindung verwendete Wasserverdampfer ist in Fig. 2 gezeigt. Er eignet sl-ch für den Betrieb ohne Schwerkraft als auch für den Betrieb auf der Erde. Der Verdampfer 60 besitzt ein äußeres Gehäuse 64, das durch eine Platte 65 in einen Gasraum 66 und in einen Kühlmittelraum t>8 unterteilt wird. Die Gasraumseite der Platte 65 ist mit einem Docht 7 2 bedeckt, und der Kühlmittelraum 68 besitzt eine Anzahl von Lamellen 69. Das Kühlmittel betritt über einen Eintritt 7k den Kühlri.ittelraum 68, läuft über die Lamellen 69 und verläßt den Raum 68 durch einen Austritt 76. Die Lamellen sind so konstruiert, daß sie die Wärme vom Kühlmittel aufnehmen und zur Platte 65 übertragen,die dadurch erhitzt wird. Der feuchte zirkulierende Wasserstoffstrom betritt den Eintritt 7δ des Gasraums 66, fließt über den Docht 72 und verläßt den Raum 66 durch einen Austritt Wasser aus der Wassermeßeinrichtung 58 betritt den Verdampfer 60 durch eine Zuführleitung 8-4 . Aufgrund von Kapillarwirkung absorbiert der Docht 72 das Wasser und hält das Wasser somit direkt an der heißen Oberfläche der Platte 70 fest, so daß der maximale Temperaturgradient und damit der maximale Partialdruckgradient für die Massenübertragung von Wasser zum feuchten Wasserstoffgasstrom, der über den Docht 72 fließt, erhalten wird. Die Lamellen 69 können beispielsweise aus Kupfer bestehen. Der Docht kann aus porösem Nickel bestehen, um eine hohe Oberflächentemperatur für die Verdampfung aufrechtzuerhalten. Bei diesem System ist es nötig, daß das gesamte dem zirkulierenden Wasserstoffstrom zugesetzte Wasser in Dampfform vorliegt,

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da es schwierig ist, flüssiges Wasser in einem Mehrzellenstapel zu verteilen und da zusätzliches flüssiges Wasser eine Überflutung der Elektroden zur Folge haben kann. Aus diesen Gründen und zur Verhinderung eines Austrocknens der Elektroden ist der Verdampfer 60 so dimensioniert und so konstruiert, daß er Wasser zumindest so schnell verdampfen kann, wie es von der Meßeinrichtung 58 zugeführt wird.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist die Art und Weise mit der die richtige Wassermenge dem zirkulierenden Wasserstoffstrom zugegeben wird. Aus dem Faraday'sehen Gesetz ist es bekannt, daß eine Elektrolysezelle ein Gramäquivalent Wasser für jeweils 96500 Coulomb des der Zelle zugeführten Stroms verbraucht. Die Wassermenge, welche mit den Sauerstoff- und V/asserstoffströmen durch die Leitungen 3^ und 36 austritt, hängt von der Betriebstemperatur der Zelle ab und richtet sich nicht nach dem der Zelle zugeführten Strom. Im System 10 ist ein Amperemeter oder ein Strommeßelement 62 in den Stromkreis zwischen der Brennstoffzelle 12 und der Energiequelle vorgesehen, wodurch die Menge Strom gemessen wird, die zur Zelle 12 fließt» Die Wassermeßeinrichtung 58 spricht auf den durch das Strommeßelement 62 gemessenen Strom an und fügt Wasser entsprechend dem Faraday'sehen Gesetz direkt proportional zum Strom zu, wobei eine Korrektur für die Temperatur der Brennstoffzelle angebracht wird, um das Wasser zu berücksichtigen, welches in den Gasströmen abgeführt wird. Dieses System kompensiert automatisch Änderungen in der der Zelle 12 zugeführten Strommenge.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Elektrolysezellensystem für die Erzeugung von Wassei— stoff und Sauerstoff, dadurch gekennzeichnet, daP es folgende Teile aufweist: mindestens eine Eloktrolysezelle mit einem Paar im Abstand angeordneter Gasdiffusionselektroden, mit einer Matrix für die Festhaltung eines wüiirigeη Elektrolyts im Raum zwischen den Elektroden, mit einem Gasraum auf der Nichtelektrolytseite einer jeden Elektrode, wobei einer der Gasräume einen Eintritt uiü einen Austritt aufweist, und mit einem Wärmeaustauscher, der einen Eintritt und einen Austritt aufweist; eine Einrichtung für die Zuführung von Strom zur Zelle; eine otrommeßeinrichtung für die Messung des der Zelle zugeführten Stroms; eine Einrichtung für die Zirkulierung eines Teils einer der Produktgase vom Austritt zum Eintritt des Gasraums und durch den Gasraum hindurch; einen Xünlmittelkreislauf mit einem durch den Wärmeaustauscher der Zelle zirkulierenden flüssigen Kühlmittel, um Wurme aus der Zelle abzuführen und um einen Temperatur-Gradienten in der Zelle aufrechtzuerhalten, wobei der Eintritt zum Gasraum an der Hochtemperaturseite der Zelle und der /ustritt an der Niedertemperaturseite der Zelle angeordnet ist; und eine Wasserzuführeinrichtung für die Zufuhr von Wasser in Dampfform zum zirkulierenden Procuktgasstrom mit einem Wasserverdampfer und mit einer iVassermeßeinrichtung, wobei die Wassermeßeinrichtung auf die Strommeßeinrichtung anspricht, um Wasser dem Verdampfer mit der durch das System geforderten Geschwindigkeit zuzuführen, wobei der Wasserverdampfer eine Einrichtung aufweist, durch welche das gesamte in den zirkulierenden Produktgasstrom abgegebene Wasser mit der gleichen Geschwindigkeit verdampft wird, wie

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es zum Verdampfer zugeführt wird.

2. Elektrolysezellensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer eine Einrichtung aufweist, mit welcher das gesamte zugeführte Wasser in indirekten Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel gebracht werden kann, wobei die Verdampfungswärme durch das Kühlmittel geliefert wird.

3· Elektrolysezellensystem nach Anspruch 1, dadurch cekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Verdampfen des gesamten zugeführten Wassers einen Gasraum, der das durch den Verdampfer zirkulierende Produktgas aufnimmt, einen Docht fJr die Absorption des gesamten zugeführten Wassers und einen Kühlmittelraum aufweist, der das Kühlmittel durch den Verdampfer in Wärmeaustausch mit dem Docht führt, so daß das Wasser im Docht in den zirkulierenden Produktgasstrom verdampft.

4. Elektrolysezellensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin folgende Teile aufweist: eine thermische Fühleinrichtung für die Befühlung der Temperatur des flüssigen Kühlungsmittels beim Eintritt in den Wärmeaustauscher der Zelle; eine Umwegleitung mit einer Wärmeabgabeeinrichtung; ein Umwegregelventil, das auf die thermische Fühleinrichtung anspricht, um die nötige Menge flüssiges Kühlmittel durch die Umwegleitung zu führen, so daß eine vorbestimmte Temperatur des flüssigen Kühlmittels durch die thermische Fühleinrichtung aufrechterhalten wird; und eine Druckregulierungseinrichtung für die Aufrechterhaltung von im wesentlichen gleichen Gasdrücken In den Gasräumen der Zelle.

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5. Llektrolysezellensystem nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß der zirkulierende Produktgasstrom aus iVasserstoff besteht.

0. Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoffgas und Sauerütoffgas in einer Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Zelle folgende Teile aufweist: ein Paar im Abstand angeordneter Gasdiffusionselektroden, eine Katrix für die Aufnahme eines wäßrigen Elektrolyts im Raum zwischen den Elektroden, einen Wasserstoffgas raum auf der Nichtelektrolytseite einer Elektrode des Elektrodenpaars und einen Säuerstoffgasraum auf der Nichtelektrolytseite der anderen Elektrode des Elektrodenpaars, und einen Wärmeaustauscher, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Stufen umfaßt: Zufuhr von Strom zur Zelle; Zirkulierung eines Teils einer der Produktgase der Zelle durch den entsprechenden Gasraum; Aufrechterhaltung eines Temperaturgradienten an der Zelle, wobei der zirkulierende Gasstrom den Gasraum an der Hochtemperaturseite der Zelle betritt und den Gasraum an der Niedertemperaturseite der Zelle verläßt, v.'obei das flüssige Kühlmittel durch den Wärmeaustauscher der Zelle im Gegenstrom zu dem durch den Gas raum zirkulierenden Strom fließt; Zufuhr von Wasser zur Elektrolysezelle mit einer Geschwindigkeit, die dem der Zelle zugeführten Strom direkt proportional ist, und in einer Menge, die gleich der Menge ist, die durch die Zelle verbraucht wird, plus der Menge, die die Zelle in den nicht-zirkulieren· den Produktgasen verläßt, wobei die Stufe der Zufuhr von Wasser zur Zelle eine Stufe umfaßt,' bei der das gesamte zugeführte Wasser in den zirkulierenden Gasstrom verdampft wird, bevor das Wasser den Gasraum der Zelle betritt.

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7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, gaß die Stufe der Verdampfung eine Stufe umfaßt,
bei der das zirkulierende Kühlmittel in Wärmeaustausch mit dem zugeführten Wasser geführt wird, um die Verdampfungswärme zu liefern.

b. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe der Aufrechterhaltung eines Temperaturgradienten an der Zelle eine Stufe umfaßt, bei welcher eine vorbestimmte Temperatur des flüssigen Kühlmittels am Eintritt des Wärmeaustauschers der Zelle aufrechterhalten wird, wobei außerdem ein im wesentlichen
gleicher Produktgasdruck in den Gasräumen der Zelle aufrechterhalten wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe der Zirkulierung eines Teils einer der Produktgase in der Zirkulierung von Wasserstoff besteht.

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