EP4279636A1 - Electrolysis device - Google Patents

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EP4279636A1
EP4279636A1 EP22174135.8A EP22174135A EP4279636A1 EP 4279636 A1 EP4279636 A1 EP 4279636A1 EP 22174135 A EP22174135 A EP 22174135A EP 4279636 A1 EP4279636 A1 EP 4279636A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrolysis
unit
liquid
end plates
units
Prior art date
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Pending
Application number
EP22174135.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christian Bergins
Gerd Becker
Torsten Gerhard Buddenberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Germany GmbH
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Primetals Technologies Germany GmbH
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Primetals Technologies Germany GmbH, Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Primetals Technologies Germany GmbH
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Priority to CA3198160A priority patent/CA3198160A1/en
Priority to BR102023008892-9A priority patent/BR102023008892A2/en
Priority to AU2023202917A priority patent/AU2023202917A1/en
Priority to US18/197,356 priority patent/US20230374675A1/en
Priority to CN202310560572.4A priority patent/CN117089869A/en
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    • C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
    • C25B9/75—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type having bipolar electrodes

Definitions

  • the present invention is based on an electrolysis device.
  • Electrolysis devices are known in various designs. Generally speaking, an electrolysis device comprises a number of electrolysis units. The number can be 1 or greater than 1.
  • the electrolysis units each include a first and a second end plate.
  • the electrolysis units often also comprise an intermediate plate, sometimes also several intermediate plates, arranged between the first and second end plates. One of the intermediate plates can be arranged in the middle between the two end plates.
  • the electrolysis units each have a stack of electrolysis cells between two plates - alternatively this can be the two end plates, an end plate and an intermediate plate or two intermediate plates - with the electrolysis cells of the respective stack being electrically connected in series.
  • the electrolysis cells each have a first electrode and a second electrode, on which an electrolysis liquid is electrolytically split, so that after the electrolytic splitting the electrolysis liquid is supplied with a first electrolysis gas in the area of the respective first electrode and with a second electrolysis gas in the area of the respective second electrode is offset.
  • the electrolysis device also has a rectifier unit which has a first output first potential and a second potential is available via a second output.
  • An intermediate plate is arranged between the two end plates and is connected to the second output and grounded.
  • a total of three intermediate plates are present in addition to the two end plates.
  • the two end plates and the middle of the three intermediate plates are connected to the second output and grounded.
  • the two remaining intermediate plates are connected to the first output.
  • a total of two intermediate plates are present in addition to the two end plates.
  • An end plate and an intermediate plate are connected to the first output.
  • the other end plate and the other intermediate plate are connected to the second output and grounded. The connection is such that the intermediate plate connected to the first output is located between the two plates connected to the second output and, conversely, the intermediate plate connected to the second output is also located between the two plates connected to the first output.
  • an electrolysis device (hereinafter: prior art 6) is also known, which comprises a first and a second electrolysis unit, the first and the second electrolysis unit each comprising a first and a second end plate.
  • the electrolysis units have no intermediate plates, so that the stacks of electrolysis cells extend from the first to the second end plate of the respective electrolysis unit.
  • the first end plate of the first electrolysis unit and the first end plate of the second electrolysis unit are electrically connected to one another and grounded.
  • the first output of the rectifier unit is connected to the second end plate of the first electrolysis unit, the second output of the rectifier unit is connected to the second end plate of the second electrolysis unit.
  • Connections for supplying and discharging electrolysis liquid (when supplying without electrolysis gas, when discharging with one of the electrolysis gases) are arranged in the area of the first end plates of the two electrolysis units.
  • renewable energies are required to a considerable extent.
  • One option for storing renewable energy is the electrolysis of water from electrical energy generated by photovoltaics, wind power or other environmentally friendly means.
  • water is split into oxygen and hydrogen, the hydrogen is separated and stored and can then be moved to another location or, for example, used to drive a motor vehicle.
  • the associated electrolysis liquid is often an aqueous solution of potassium hydroxide solution (KOH), with the concentration usually in the range between 20% and 30%. In some cases other liquids are used, and in rare cases gases other than hydrogen and oxygen are also produced.
  • KOH potassium hydroxide solution
  • Electrolysis should - of course - be as energy efficient as possible.
  • the losses within the rectifier unit are essentially proportional to the switched current, but relatively independent of the switched operating voltage. Increasing the operating voltage while maintaining the switched current therefore contributes to an improved energy balance.
  • the voltage (cell voltage) required for an individual electrolysis cell is determined by the materials used for the electrodes in this electrolysis cell and the electrochemical processes that occur during electrolysis.
  • the cell voltage is usually in the range of a few volts. In order to be able to use higher operating voltages (several 100 V), a corresponding number of electrolysis cells must be connected in series.
  • the end plates should be at ground potential if possible. On the one hand, this automatically ensures touch safety. Furthermore, this avoids all kinds of problems that arise when connecting the electrolysis liquid (with or without electrolysis gas). Cables to the media connections are created if they have a potential that is different from the ground potential.
  • the object of the present invention is to create possibilities by means of which the problems of the prior art are completely avoided.
  • the first and second end plates of the first and second electrolysis units are electrically connected to one another. This simplifies the operation of the electrolysis device even further. Because regardless of the specific potential of the end plates, the potential of the end plates is uniformly the same for all four end plates. In this case, it is particularly preferred if the first and second end plates of the first and second electrolysis units are electrically grounded - be it directly for each end plate or indirectly for at least one of the end plates via one of the other end plates.
  • the rectifier unit is preferably designed in such a way that it provides the first and second potential without a fixed reference to ground. This configuration simplifies the design of the rectifier unit and also simplifies the operation of the electrolysis device as a whole.
  • the decoupling of the rectifier unit from the ground potential can be achieved particularly easily by placing a transformer unit upstream of the rectifier unit, via which the rectifier unit is supplied with the electrical energy required for its operation.
  • the first and second end plates of the first and second electrolysis units have media connections for supplying the electrolysis liquid, for discharging the electrolysis liquid mixed with the first electrolysis gas and for discharging the electrolysis liquid mixed with the second electrolysis gas.
  • This allows the corresponding lines to be connected to both end plates of both electrolysis units, thus optimizing heat dissipation and the general operation of the electrolysis device.
  • the intermediate plates have no passages for the electrolysis liquid, so that the flow direction of the electrolysis liquid is reversed at the respective intermediate plate.
  • the two stacks of a respective electrolysis unit work separately from one another in terms of fluid technology.
  • the intermediate plates only have passages for the electrolysis liquid (i.e. without electrolysis gases), but have no passages for the electrolysis liquid mixed with the first electrolysis gas and the electrolysis liquid mixed with the second electrolysis gas. In this case, even with different pressure drops from the two end plates of a respective electrolysis unit to the intermediate plate of the respective electrolysis unit, the best possible flow through the electrolysis cells and thus good heat dissipation takes place.
  • the intermediate plates prefferably have passages for both the electrolysis liquid and for the electrolysis liquid mixed with the first electrolysis gas and the electrolysis liquid mixed with the second electrolysis gas.
  • the passages for the electrolysis liquid mixed with the first electrolysis gas and the electrolysis liquid mixed with the second electrolysis gas are separate from each other and separate from the passages for the electrolysis liquid as such (i.e. without electrolysis gases).
  • the first and second electrolysis units are arranged next to one another, so that the directions from the respective first end plate to the respective second end plate run parallel and, viewed in the directions mentioned, the first end plates are arranged at the same height and/or the second end plates at the same Height are arranged.
  • This not only minimizes the required floor space as such, but also results in short routes for cable routing from the rectifier unit to the connections of the intermediate plates.
  • the rectifier unit is located in front of the first end plates, viewed in the direction from the respective first end plate to the respective second end plate of a respective electrolysis unit, and, viewed orthogonally to the directions mentioned, in the area between the two sides of the two facing away from the other electrolysis unit Electrolysis units are located.
  • connection of the intermediate plate of the first electrolysis unit is on the one facing the second electrolysis unit Side of the first electrolysis unit is arranged and conversely the connection of the intermediate plate of the second electrolysis unit is arranged on the side of the second electrolysis unit facing the first electrolysis unit.
  • the rectifier unit has transistors, in particular FETs or IGBTs, for switching the first and second potentials to the first and second outputs. This results in optimized operation of the rectifier unit.
  • an electrolysis device comprises a first electrolysis unit 1 and a second electrolysis unit 2.
  • the first electrolysis unit 1 comprises a first end plate 3 and a second end plate 4 and - approximately or exactly - in the middle between the two end plates 3, 4 an intermediate plate 5.
  • the second electrolysis unit 2 comprises a first end plate 6 and a second end plate 7 and - approximately or exactly - an intermediate plate 8 in the middle between the two end plates 6, 7.
  • the electrolysis cells 9 of the stacks are each electrically connected in series within the respective stack. This is in FIG 2 shown for the stack that extends from the intermediate plate 5 of the first electrolysis unit 1 to the first end plate 3 of the first electrolysis unit 1. Similar circumstances apply to the other stacks.
  • the electrolysis cells 9 themselves point according to FIG 3 each having a first electrode 10 and a second electrode 11.
  • An electrolysis liquid 12 is pumped through the electrolysis cells 9.
  • the electrolysis liquid 12 is split electrolytically at the electrodes 10, 11.
  • the splitting creates a first electrolysis gas 13 and a second electrolysis gas 14.
  • 9 membranes 15 are arranged in the electrolysis cells, which are permeable to ions contained in the electrolysis liquid 12, but not to the electrolysis gases 13, 14.
  • the structure and mode of operation the electrolysis cells 9 is generally known to those skilled in the art.
  • the electrolysis liquid 12 is an aqueous solution of potassium hydroxide and the electrolysis gases 13, 14 are hydrogen and oxygen. In principle, however, the present invention is not limited to this specific embodiment.
  • the electrolysis liquid 12 is only partially split.
  • the remaining electrolysis liquid 12 is due the splitting at the electrodes 10, 11 in the area of the first electrode 10 with the first electrolysis gas 13 and in the area of the second electrode 11 with the second electrolysis gas 14.
  • the structure of the electrolysis device is of a conventional nature and therefore does not need to be explained in more detail.
  • FIG 4 represents a minimal configuration - on the one hand the first end plates 3, 6 of the two electrolysis units 1, 2 are electrically connected to one another and on the other hand the second end plates 4, 7 of the two electrolysis units 1, 2 are electrically connected to one another.
  • the four end plates 3, 4, 6, 7 are electrically connected to one another.
  • the four end plates 3, 4, 6, 7 can be electrically grounded.
  • the electrolysis device also has a rectifier unit 16.
  • the rectifier unit 16 provides a first potential P1 via a first output 17 and a second potential P2 via a second output 18.
  • the rectifier unit 16 is preferably designed in such a way that it provides the potentials P1, P2 without a fixed reference to ground. This is in FIG 4 indicated by the fact that a ground symbol on the rectifier unit 16 is crossed out.
  • the rectifier unit 16 points as shown in FIG 4 to switch the first and second potentials P1, P2 to the first and second outputs 17, 18, preferably transistors.
  • the transistors can be, for example, FETs or IGBTs.
  • the potentials P1, P2 have different values from one another. Their difference thus defines an output voltage U of the rectifier unit 16, which also represents the operating voltage of the electrolysis device.
  • the first output 17 of the rectifier unit 16 is connected to a connection 19 of the intermediate plate 5 of the first electrolysis unit 1 electrically connected.
  • the second output 18 of the rectifier unit 16 is electrically connected to a connection 20 of the intermediate plate 8 of the second electrolysis unit 2.
  • the electrolysis liquid 12 must be supplied to the electrolysis units 1, 2. Furthermore, the electrolysis liquid 12 mixed with the two electrolysis gases 13, 14 - separately for both electrolysis gases 13, 14 - must be removed again from the electrolysis units 1, 2. For this purpose, at least one of the end plates 3, 4, 6, 7 of each electrolysis unit 1, 2 has media connections 21. Preferably, as shown in FIG 4 even both end plates 3, 4, 6, 7 of both electrolysis units 1, 2 have the corresponding media connections 21.
  • the intermediate plates 5, 8 can have passages for the passage of the electrolysis liquid 12 (with and without electrolysis gases 13, 14). However, at least the passages for the electrolysis liquid 12 mixed with the first electrolysis gas 13 and the electrolysis liquid 12 mixed with the second electrolysis gas 14 are separate from one another and separate from the passages for the electrolysis liquid 12 as such (i.e. without electrolysis gases 13, 14). Alternatively, the intermediate plates 5, 8 have no such passages. The flow direction of the electrolysis liquid 12 is thus reversed at the respective intermediate plate 5, 8, so that it first flows from one of the end plates 3, 4, 6, 7 to the relevant intermediate plate 5, 8 and then flows back to the same end plate 3, 4, 6, 7. Alternatively, the intermediate plates 5, 8 can only have passages for the electrolysis liquid 12 (i.e. without electrolysis gases 13, 14), but no passages for the electrolysis liquid 12 mixed with the first electrolysis gas 13 and the electrolysis liquid 12 mixed with the second electrolysis gas 14.
  • the rectifier unit 16 must be supplied with the electrical energy required for its operation. This is preferably done from a supply network 22. Regardless of the type of supply, however, a transformer unit 23 is preferably arranged upstream of the rectifier unit 16.
  • the supply network 22, the transformer unit 23 and the rectifier unit 16 are preferably designed to be three-phase. However, this is not absolutely necessary.
  • the first and second electrolysis units 1, 2 are arranged next to each other.
  • the directions from the respective first end plate 3, 6 to the respective second end plate 4, 7 thus run parallel.
  • the first end plates 3, 6 are preferably arranged at the same height.
  • the second end plates 4, 7 can also be arranged at the same height.
  • the rectifier unit 16 is preferably arranged in front of the electrolysis units 1, 2. This specifically means that the rectifier unit 16 is located in front of the first end plates 3, 6 as seen in the direction from the respective first end plate 3, 6 to the respective second end plate 4, 7 of a respective electrolysis unit 1, 2 and seen orthogonally to the mentioned directions in the area between the two sides of the two electrolysis units 1, 2 facing away from the other electrolysis unit 2, 1.
  • connection 19 of the intermediate plate 5 of the first electrolysis unit 1 is preferably arranged on the side of the first electrolysis unit 1 facing the second electrolysis unit 2.
  • connection 20 of the intermediate plate 8 of the second electrolysis unit 2 is preferably arranged on the side of the second electrolysis unit 2 facing the first electrolysis unit 1.
  • the present invention has many advantages. In particular, this results in a simple and superior operation of the electrolysis device, both from a fluid technology perspective and from an electrical engineering perspective, which is also energy efficient.

Abstract

Eine Elektrolysevorrichtung umfasst zwei Elektrolyseeinheiten (1, 2), die jeweils zwei Endplatten (3, 4, 6, 7) umfassen. Die Elektrolyseeinheiten (1, 2) weisen jeweils in etwa oder exakt in der Mitte zwischen ihren Endplatten (3, 4, 6, 7) eine Zwischenplatte (5, 8) und zwischen den Zwischenplatten (5, 8) und den Endplatten (3, 4, 6, 7) jeweils einen Stapel von Elektrolysezellen (9) auf. Die Elektrolysezellen (9) der Stapel sind jeweils elektrisch in Reihe geschaltet. Sie weisen jeweils zwei Elektroden (10, 11) auf, an denen eine Elektrolyseflüssigkeit (12) teilweise elektrolytisch aufgespalten wird, so dass die verbleibende Elektrolyseflüssigkeit (12) nach dem elektrolytischen Aufspalten im Bereich der beiden Elektroden (10, 11) mit einem jeweiligen Elektrolysegas (14) versetzt ist. Die Endplatten (3, 4, 6, 7) der Elektrolyseeinheiten (2) sind zumindest paarweise elektrisch miteinander verbunden. Die Elektrolysevorrichtung weist eine Gleichrichtereinheit (16) auf, die über zwei Ausgänge (17, 18) zwei Potenziale (P1, P2) zur Verfügung stellt. Je einer der beiden Ausgänge (17, 18) ist mit einem Anschluss (19) der Zwischenplatte (5) der einen Elektrolyseeinheit (1) und mit einem Anschluss (20) der Zwischenplatte (8) der anderen Elektrolyseeinheit (2) elektrisch verbunden.An electrolysis device comprises two electrolysis units (1, 2), each of which includes two end plates (3, 4, 6, 7). The electrolysis units (1, 2) each have an intermediate plate (5, 8) approximately or exactly in the middle between their end plates (3, 4, 6, 7) and between the intermediate plates (5, 8) and the end plates (3, 4, 6, 7) each have a stack of electrolysis cells (9). The electrolysis cells (9) of the stacks are each electrically connected in series. They each have two electrodes (10, 11) on which an electrolysis liquid (12) is partially electrolytically split, so that the remaining electrolysis liquid (12) after the electrolytic splitting in the area of the two electrodes (10, 11) with a respective electrolysis gas (14) is offset. The end plates (3, 4, 6, 7) of the electrolysis units (2) are electrically connected to one another at least in pairs. The electrolysis device has a rectifier unit (16) which provides two potentials (P1, P2) via two outputs (17, 18). One of the two outputs (17, 18) is electrically connected to a connection (19) of the intermediate plate (5) of one electrolysis unit (1) and to a connection (20) of the intermediate plate (8) of the other electrolysis unit (2).

Description

Gebiet der Technikfield of technology

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Elektrolysevorrichtung.The present invention is based on an electrolysis device.

Stand der TechnikState of the art

Elektrolysevorrichtungen sind in verschiedenen Ausgestaltungen bekannt. Allgemein gesprochen umfasst eine Elektrolysevorrichtung eine Anzahl von Elektrolyseeinheiten. Die Anzahl kann bei 1 liegen oder größer als 1 sein. Die Elektrolyseeinheiten umfassen jeweils eine erste und eine zweite Endplatte. Oftmals umfassen die Elektrolyseeinheiten weiterhin zwischen der ersten und der zweiten Endplatte angeordnete eine Zwischenplatte, manchmal auch mehrere Zwischenplatten. Eine der Zwischenplatten kann in der Mitte zwischen den beiden Endplatten angeordnet sein.Electrolysis devices are known in various designs. Generally speaking, an electrolysis device comprises a number of electrolysis units. The number can be 1 or greater than 1. The electrolysis units each include a first and a second end plate. The electrolysis units often also comprise an intermediate plate, sometimes also several intermediate plates, arranged between the first and second end plates. One of the intermediate plates can be arranged in the middle between the two end plates.

Die Elektrolyseeinheiten weisen zwischen je zwei Platten - es kann sich hierbei alternativ um die beiden Endplatten, um eine Endplatte und eine Zwischenplatte oder um zwei Zwischenplatten handeln - jeweils einen Stapel von Elektrolysezellen auf, wobei die Elektrolysezellen des jeweiligen Stapels elektrisch in Reihe geschaltet sind. Die Elektrolysezellen weisen jeweils eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode auf, an denen eine Elektrolyseflüssigkeit elektrolytisch aufgespalten wird, so dass die Elektrolyseflüssigkeit nach dem elektrolytischen Aufspalten im Bereich der jeweiligen ersten Elektrode mit einem ersten Elektrolysegas und im Bereich der jeweiligen zweiten Elektrode mit einem zweiten Elektrolysegas versetzt ist. Die Elektrolysevorrichtung weist weiterhin eine Gleichrichtereinheit auf, die über einen ersten Ausgang ein erstes Potenzial und über einen zweiten Ausgang ein zweites Potenzial zur Verfügung stellt.The electrolysis units each have a stack of electrolysis cells between two plates - alternatively this can be the two end plates, an end plate and an intermediate plate or two intermediate plates - with the electrolysis cells of the respective stack being electrically connected in series. The electrolysis cells each have a first electrode and a second electrode, on which an electrolysis liquid is electrolytically split, so that after the electrolytic splitting the electrolysis liquid is supplied with a first electrolysis gas in the area of the respective first electrode and with a second electrolysis gas in the area of the respective second electrode is offset. The electrolysis device also has a rectifier unit which has a first output first potential and a second potential is available via a second output.

Aus der US 2010/0 012 503 A1 sind mehrere derartige Elektrolysevorrichtungen bekannt. Die aus der US 2010/0 012 503 A1 bekannten Elektrolysevorrichtungen weisen jeweils eine einzelne Elektrolyseeinrichtung auf. Bei einer dieser Elektrolysevorrichtungen (nachfolgend: Stand der Technik 1) ist die erste Endplatte mit dem ersten Ausgang verbunden, die zweite Endplatte mit dem zweiten Ausgang. Zwischen den beiden Endplatten ist eine Zwischenplatte angeordnet, die ihrerseits geerdet ist. Bei einer anderen dieser Elektrolysevorrichtungen (nachfolgend: Stand der Technik 2) ist ebenfalls eine Zwischenplatte vorhanden. Die Zwischenplatte ist mit dem ersten Ausgang verbunden. Die beiden Endplatten sind mit dem zweiten Ausgang verbunden und geerdet. Bei einer wieder anderen dieser Elektrolysevorrichtungen (nachfolgend: Stand der Technik 3) sind die beiden Endplatten mit dem ersten Ausgang verbunden. Zwischen den beiden Endplatten ist eine Zwischenplatte angeordnet, die mit dem zweiten Ausgang verbunden und geerdet ist. Bei einer wieder anderen dieser Elektrolysevorrichtungen (nachfolgend: Stand der Technik 4) sind zusätzlich zu den beiden Endplatten insgesamt drei Zwischenplatten vorhanden. Die beiden Endplatten und die mittlere der drei Zwischenplatten sind mit dem zweiten Ausgang verbunden und geerdet. Die beiden verbleibenden Zwischenplatten sind mit dem ersten Ausgang verbunden. Bei einer wieder anderen dieser Elektrolysevorrichtungen (nachfolgend: Stand der Technik 5) sind zusätzlich zu den beiden Endplatten insgesamt zwei Zwischenplatten vorhanden. Eine Endplatte und eine Zwischenplatte sind mit dem ersten Ausgang verbunden. Die andere Endplatte und die andere Zwischenplatte sind mit dem zweiten Ausgang verbunden und geerdet. Die Verschaltung ist derart, dass die mit dem ersten Ausgang verbundene Zwischenplatte sich zwischen den beiden mit dem zweiten Ausgang verbundenen Platten befindet und umgekehrt auch die mit dem zweiten Ausgang verbundene Zwischenplatte sich zwischen den beiden mit dem ersten Ausgang verbundenen Platten befindet.From the US 2010/0 012 503 A1 Several such electrolysis devices are known. The ones from the US 2010/0 012 503 A1 Known electrolysis devices each have a single electrolysis device. In one of these electrolysis devices (hereinafter: prior art 1), the first end plate is connected to the first output, and the second end plate is connected to the second output. An intermediate plate is arranged between the two end plates, which in turn is grounded. In another of these electrolysis devices (hereinafter: prior art 2) an intermediate plate is also present. The intermediate plate is connected to the first output. The two end plates are connected to the second output and grounded. In yet another of these electrolysis devices (hereinafter: prior art 3), the two end plates are connected to the first output. An intermediate plate is arranged between the two end plates and is connected to the second output and grounded. In yet another of these electrolysis devices (hereinafter: prior art 4), a total of three intermediate plates are present in addition to the two end plates. The two end plates and the middle of the three intermediate plates are connected to the second output and grounded. The two remaining intermediate plates are connected to the first output. In yet another of these electrolysis devices (hereinafter: prior art 5), a total of two intermediate plates are present in addition to the two end plates. An end plate and an intermediate plate are connected to the first output. The other end plate and the other intermediate plate are connected to the second output and grounded. The connection is such that the intermediate plate connected to the first output is located between the two plates connected to the second output and, conversely, the intermediate plate connected to the second output is also located between the two plates connected to the first output.

Es ist weiterhin auch eine Elektrolysevorrichtung (nachfolgend: Stand der Technik 6) bekannt, die eine erste und eine zweite Elektrolyseeinheit umfasst, wobei die erste und die zweite Elektrolyseeinheit jeweils eine erste und eine zweite Endplatte umfassen. Bei dieser Elektrolysevorrichtung weisen die Elektrolyseeinheiten keine Zwischenplatten auf, so dass sich die Stapel von Elektrolysezellen von der ersten zur zweiten Endplatte der jeweiligen Elektrolyseeinheit erstrecken. Bei dieser Elektrolysevorrichtung sind die erste Endplatte der ersten Elektrolyseeinheit und die erste Endplatte der zweiten Elektrolyseeinheit elektrisch miteinander verbunden und geerdet. Der erste Ausgang der Gleichrichtereinheit ist mit der zweiten Endplatte der ersten Elektrolyseeinheit verbunden, der zweite Ausgang der Gleichrichtereinheit mit der zweiten Endplatte der zweiten Elektrolyseeinheit. Anschlüsse zum Zuführen und Abführen von Elektrolyseflüssigkeit (beim Zuführen ohne Elektrolysegas, beim Abführen mit jeweils einem der Elektrolysegase) sind im Bereich der ersten Endplatten der beiden Elektrolyseeinheiten angeordnet.Furthermore, an electrolysis device (hereinafter: prior art 6) is also known, which comprises a first and a second electrolysis unit, the first and the second electrolysis unit each comprising a first and a second end plate. In this electrolysis device, the electrolysis units have no intermediate plates, so that the stacks of electrolysis cells extend from the first to the second end plate of the respective electrolysis unit. In this electrolysis device, the first end plate of the first electrolysis unit and the first end plate of the second electrolysis unit are electrically connected to one another and grounded. The first output of the rectifier unit is connected to the second end plate of the first electrolysis unit, the second output of the rectifier unit is connected to the second end plate of the second electrolysis unit. Connections for supplying and discharging electrolysis liquid (when supplying without electrolysis gas, when discharging with one of the electrolysis gases) are arranged in the area of the first end plates of the two electrolysis units.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Im Rahmen der Energiewende werden in erheblichem Umfang sogenannte erneuerbare Energien benötigt. Eine Möglichkeit für die Speicherung erneuerbarer Energien ist die Elektrolyse von Wasser aus durch Photovoltaik, Windkraft oder auf andere umweltfreundliche Art und Weise erzeugte elektrische Energie. Bei der Elektrolyse wird Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten, der Wasserstoff wird abgesondert und gespeichert und kann dann an einen anderen Ort verbracht werden oder beispielsweise in einem Kraftfahrzeug zu dessen Antrieb genutzt werden. Die zugehörige Elektrolyseflüssigkeit ist oftmals eine wässrige Lösung einer Kaliumlauge (KOH), wobei die Konzentration meist im Bereich zwischen 20 % und 30 % liegt. In manchen Fällen werden auch andere Flüssigkeiten verwendet, in seltenen Fällen werden auch andere Gase als Wasserstoff und Sauerstoff erzeugt.As part of the energy transition, so-called renewable energies are required to a considerable extent. One option for storing renewable energy is the electrolysis of water from electrical energy generated by photovoltaics, wind power or other environmentally friendly means. During electrolysis, water is split into oxygen and hydrogen, the hydrogen is separated and stored and can then be moved to another location or, for example, used to drive a motor vehicle. The associated electrolysis liquid is often an aqueous solution of potassium hydroxide solution (KOH), with the concentration usually in the range between 20% and 30%. In some cases other liquids are used, and in rare cases gases other than hydrogen and oxygen are also produced.

Bei der Elektrolyse soll - selbstverständlich - so energieeffizient wie möglich gearbeitet werden. Einer der Faktoren, welche die Energieeffizienz beeinflussen, ist die von der Gleichrichtereinheit zur Verfügung gestellte Betriebsspannung (= die Differenz der beiden über den ersten und den zweiten Ausgang zur Verfügung gestellten Potenziale). In der Regel sind die Verluste innerhalb der Gleichrichtereinheit im wesentlichen proportional zum geschalteten Strom, aber relativ unabhängig von der geschalteten Betriebsspannung. Ein Erhöhen der Betriebsspannung unter Beibehaltung des geschalteten Stromes trägt daher zu einer verbesserten Energiebilanz bei.Electrolysis should - of course - be as energy efficient as possible. One of the factors that influence energy efficiency is the operating voltage provided by the rectifier unit (= the difference between the two potentials provided via the first and second output). As a rule, the losses within the rectifier unit are essentially proportional to the switched current, but relatively independent of the switched operating voltage. Increasing the operating voltage while maintaining the switched current therefore contributes to an improved energy balance.

Die für eine einzelne Elektrolysezelle benötigte Spannung (Zellenspannung) ist durch die in dieser Elektrolysezelle für die Elektroden verwendeten Materialien und die im Rahmen der Elektrolyse auftretenden elektrochemischen Prozesse bestimmt. Die Zellenspannung liegt in der Regel im Bereich von wenigen Volt. Um höhere Betriebsspannungen (mehrere 100 V) nutzen zu können, müssen daher entsprechend viele Elektrolysezellen in Reihe geschaltet sein.The voltage (cell voltage) required for an individual electrolysis cell is determined by the materials used for the electrodes in this electrolysis cell and the electrochemical processes that occur during electrolysis. The cell voltage is usually in the range of a few volts. In order to be able to use higher operating voltages (several 100 V), a corresponding number of electrolysis cells must be connected in series.

Beim Betrieb einer Elektrolyseeinheit entstehen jedoch ebenfalls Verluste. Die zugehörige Wärme muss aus der Elektrolyseeinheit abgeführt werden. Das Abführen der auftretenden Verluste erfolgt im wesentlichen durch die Elektrolyseflüssigkeit. Wenn die Anzahl an Elektrolysezellen eines jeweiligen Stapels erhöht wird, verlängern sich die Transportwege für die Elektrolyseflüssigkeit. Der Abtransport der Wärme wird dadurch schwieriger. Es ist daher nicht möglich, die Anzahl an Elektrolysezellen eines jeweiligen Stapels beliebig zu erhöhen.However, losses also occur when operating an electrolysis unit. The associated heat must be removed from the electrolysis unit. The resulting losses are removed essentially through the electrolysis liquid. If the number of electrolysis cells in a respective stack is increased, the transport routes for the electrolysis liquid lengthen. This makes it more difficult to dissipate heat. It is therefore not possible to arbitrarily increase the number of electrolytic cells in a respective stack.

Weiterhin sollten die Endplatten nach Möglichkeit auf Erdpotenzial liegen. Dadurch ergibt sich zum einen ganz von selbst eine Berührsicherheit. Weiterhin werden dadurch Probleme verschiedenster Art vermieden, die beim Anschließen der die Elektrolyseflüssigkeit (mit oder ohne Elektrolysegas) führenden Leitungen an die Medienanschlüsse entstehen, sofern diese ein vom Erdpotenzial verschiedenes Potenzial aufweisen.Furthermore, the end plates should be at ground potential if possible. On the one hand, this automatically ensures touch safety. Furthermore, this avoids all kinds of problems that arise when connecting the electrolysis liquid (with or without electrolysis gas). Cables to the media connections are created if they have a potential that is different from the ground potential.

Die Lösungen des Standes der Technik adressieren jeweils nur Teile der oben genannten Problematiken:
Bei Stand der Technik 1 sind beide Endplatten nicht geerdet. Weiterhin fällt die gesamte Spannung in einer einzelnen Elektrolyseeinheit ab, so dass nur eine relativ geringe Betriebsspannung verwendet werden kann, da anderenfalls die thermischen Verluste nicht abgeführt werden können.The solutions of the prior art only address parts of the problems mentioned above:
In prior art 1, both end plates are not grounded. Furthermore, the entire voltage in an individual electrolysis unit drops, so that only a relatively low operating voltage can be used, otherwise the thermal losses cannot be dissipated.

Bei Stand der Technik 2 sind die beiden Endplatten zwar geerdet. Dennoch kann nur eine relativ geringe Betriebsspannung verwendet werden, da anderenfalls die thermischen Verluste nicht abgeführt werden können.In prior art 2, the two end plates are grounded. However, only a relatively low operating voltage can be used, otherwise the thermal losses cannot be dissipated.

Bei Stand der Technik 3 sind - ebenso wie bei Stand der Technik 1 - beide Endplatten nicht geerdet. Weiterhin fällt die gesamte Spannung in einer einzelnen Elektrolyseeinheit ab, so dass nur eine relativ geringe Betriebsspannung verwendet werden kann.In prior art 3 - as in prior art 1 - both end plates are not grounded. Furthermore, the entire voltage in an individual electrolysis unit drops, so that only a relatively low operating voltage can be used.

Bei Stand der Technik 4 sind die beiden Endplatten geerdet. Es wird jedoch nur eine einzelne Elektrolyseeinheit verwendet, so dass nur eine relativ geringe Betriebsspannung verwendet werden kann.In prior art 4, the two end plates are grounded. However, only a single electrolysis unit is used, so that only a relatively low operating voltage can be used.

Bei Stand der Technik 5 ist nur eine der beiden Endplatten geerdet, so dass nur bei dieser Endplatte ein problemloses Zuführen und Abführen der Elektrolyseflüssigkeit möglich ist. Weiterhin fällt die gesamte Spannung in einer einzelnen Elektrolyseeinheit ab, so dass nur eine relativ geringe Betriebsspannung verwendet werden kann.In prior art 5, only one of the two end plates is grounded, so that problem-free supply and removal of the electrolysis liquid is only possible with this end plate. Furthermore, the entire voltage in an individual electrolysis unit drops, so that only a relatively low operating voltage can be used.

Bei Stand der Technik 6 sind zwar zwei Elektrolyseeinheiten vorhanden, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Von daher kann eine relativ hohe Betriebsspannung verwendet werden, da sich der Abfall der Betriebsspannung auf beide Elektrolyseeinheiten verteilt. Bei beiden Elektrolyseeinheiten ist jedoch jeweils nur eine Endplatte geerdet. Nur im Bereich dieser Endplatten sind die Anschlüsse zum Zuführen und Abführen der Elektrolyseflüssigkeit angeordnet. Auch bei Stand der Technik 6 kann daher die Betriebsspannung nur relativ geringfügig erhöht werden, da anderenfalls die damit verbundenen thermischen Verluste nicht mehr abgeführt werden können.In prior art 6 there are two electrolysis units that are electrically connected in series. Therefore, a relatively high operating voltage can be used the drop in operating voltage is distributed across both electrolysis units. However, in both electrolysis units only one end plate is grounded. The connections for supplying and discharging the electrolysis liquid are only arranged in the area of these end plates. Even with prior art 6, the operating voltage can only be increased relatively slightly, since otherwise the associated thermal losses can no longer be dissipated.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, mittels derer die Probleme des Standes der Technik vollständig vermieden werden.The object of the present invention is to create possibilities by means of which the problems of the prior art are completely avoided.

Die Aufgabe wird durch eine Elektrolysevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Elektrolysevorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 11.The task is solved by an electrolysis device with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the electrolysis device are the subject of dependent claims 2 to 11.

Erfindungsgemäß wird eine Elektrolysevorrichtung geschaffen, bei der

  • die Elektrolysevorrichtung eine erste und eine zweite Elektrolyseeinheit umfasst,
  • die erste und die zweite Elektrolyseeinheit jeweils eine erste und eine zweite Endplatte umfassen,
  • die erste und die zweite Elektrolyseeinheit jeweils eine in etwa oder exakt in der Mitte zwischen der jeweiligen ersten und der jeweiligen zweiten Endplatte angeordnete jeweilige Zwischenplatte aufweisen,
  • die erste und die zweite Elektrolyseeinheit zwischen der jeweiligen Zwischenplatte und jeder der beiden jeweiligen Endplatten jeweils einen Stapel von Elektrolysezellen aufweisen,
  • die Elektrolysezellen des jeweiligen Stapels jeweils elektrisch in Reihe geschaltet sind,
  • die Elektrolysezellen jeweils eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode aufweisen, an denen eine Elektrolyseflüssigkeit teilweise elektrolytisch aufgespalten wird, so dass die verbleibende Elektrolyseflüssigkeit nach dem elektrolytischen Aufspalten im Bereich der jeweiligen ersten Elektrode mit einem ersten Elektrolysegas und im Bereich der jeweiligen zweiten Elektrode mit einem zweiten Elektrolysegas versetzt ist,
  • die erste Endplatte der ersten Elektrolyseeinheit und die erste Endplatte der zweiten Elektrolyseeinheit elektrisch miteinander verbunden sind,
  • die zweite Endplatte der ersten Elektrolyseeinheit und die zweite Endplatte der zweiten Elektrolyseeinheit elektrisch miteinander verbunden sind,
  • die Elektrolysevorrichtung eine Gleichrichtereinheit aufweist, die über einen ersten Ausgang ein erstes Potenzial und über einen zweiten Ausgang ein zweites Potenzial zur Verfügung stellt, und
  • der erste Ausgang der Gleichrichtereinheit mit einem Anschluss der Zwischenplatte der ersten Elektrolyseeinheit elektrisch verbunden ist und der zweite Ausgang der Gleichrichtereinheit mit einem Anschluss der Zwischenplatte der zweiten Elektrolyseeinheit elektrisch verbunden ist.
According to the invention, an electrolysis device is created in which
  • the electrolysis device comprises a first and a second electrolysis unit,
  • the first and second electrolysis units each comprise a first and a second end plate,
  • the first and second electrolysis units each have a respective intermediate plate arranged approximately or exactly in the middle between the respective first and the respective second end plates,
  • the first and second electrolysis units each have a stack of electrolysis cells between the respective intermediate plate and each of the two respective end plates,
  • the electrolysis cells of the respective stack are each electrically connected in series,
  • the electrolysis cells each have a first electrode and a second electrode, on which an electrolysis liquid is partially split electrolytically, so that the remaining electrolysis liquid after the electrolytic Splitting in the area of the respective first electrode is mixed with a first electrolysis gas and in the area of the respective second electrode with a second electrolysis gas,
  • the first end plate of the first electrolysis unit and the first end plate of the second electrolysis unit are electrically connected to one another,
  • the second end plate of the first electrolysis unit and the second end plate of the second electrolysis unit are electrically connected to one another,
  • the electrolysis device has a rectifier unit which provides a first potential via a first output and a second potential via a second output, and
  • the first output of the rectifier unit is electrically connected to a connection of the intermediate plate of the first electrolysis unit and the second output of the rectifier unit is electrically connected to a connection of the intermediate plate of the second electrolysis unit.

Bei einer derartigen Elektrolysevorrichtung kann zunächst aus elektrischer Sicht mit einer hohen Betriebsspannung gearbeitet werden. Denn die Betriebsspannung kann über die Stapel von Elektrolysezellen von zwei Elektrolyseeinheiten verteilt werden. Weiterhin steht an keiner der Endplatten eines der beiden von der Gleichrichtereinheit zur Verfügung gestellten Potenziale an. Daher ist an allen Endplatten ein problemloser Anschluss der Leitungen für die Elektrolyseflüssigkeit möglich. Damit können aber auch bei jeder Elektrolyseeinheit die beim Betrieb entstehenden Verluste über beide Endplatten abgeführt werden, so dass die Anzahl an Elektrolysezellen pro Stapel und damit pro Elektrolyseeinheit maximiert werden kann.With such an electrolysis device, it is initially possible to work with a high operating voltage from an electrical point of view. This is because the operating voltage can be distributed across the stacks of electrolysis cells of two electrolysis units. Furthermore, neither of the two potentials provided by the rectifier unit is present at either end plate. This means that the lines for the electrolysis liquid can be easily connected to all end plates. This means that for each electrolysis unit, the losses arising during operation can be dissipated via both end plates, so that the number of electrolysis cells per stack and thus per electrolysis unit can be maximized.

Vorzugsweise sind die erste und die zweite Endplatte der ersten und der zweiten Elektrolyseeinheit elektrisch miteinander verbunden. Dies vereinfacht den Betrieb der Elektrolysevorrichtung noch weiter. Denn unabhängig vom konkreten Potenzial der Endplatten ist das Potenzial der Endplatten für alle vier Endplatten einheitlich dasselbe. Besonders bevorzugt ist in diesem Fall, wenn die erste und die zweite Endplatte der ersten und der zweiten Elektrolyseeinheit - sei es für jede Endplatte direkt, sei es für mindestens eine der Endplatten indirekt über eine der anderen Endplatten - elektrisch geerdet sind.Preferably, the first and second end plates of the first and second electrolysis units are electrically connected to one another. This simplifies the operation of the electrolysis device even further. Because regardless of the specific potential of the end plates, the potential of the end plates is uniformly the same for all four end plates. In this case, it is particularly preferred if the first and second end plates of the first and second electrolysis units are electrically grounded - be it directly for each end plate or indirectly for at least one of the end plates via one of the other end plates.

Vorzugsweise ist die Gleichrichtereinheit derart ausgebildet, dass sie das erste und das zweite Potenzial ohne festen Bezug zu Erde zur Verfügung stellt. Diese Ausgestaltung vereinfacht die Auslegung der Gleichrichtereinheit und vereinfacht weiterhin auch den Betrieb der Elektrolysevorrichtung insgesamt. Die Entkopplung der Gleichrichtereinheit vom Erdpotenzial lässt sich besonders einfach dadurch erreichen, dass der Gleichrichtereinheit eine Transformatoreinheit vorgeordnet ist, über die der Gleichrichtereinheit die für ihren Betrieb erforderliche elektrische Energie zugeführt wird.The rectifier unit is preferably designed in such a way that it provides the first and second potential without a fixed reference to ground. This configuration simplifies the design of the rectifier unit and also simplifies the operation of the electrolysis device as a whole. The decoupling of the rectifier unit from the ground potential can be achieved particularly easily by placing a transformer unit upstream of the rectifier unit, via which the rectifier unit is supplied with the electrical energy required for its operation.

Vorzugsweise weisen die erste und die zweite Endplatte der ersten und der zweiten Elektrolyseeinheit Medienanschlüsse zum Zuführen der Elektrolyseflüssigkeit, zum Abführen der mit dem ersten Elektrolysegas versetzten Elektrolyseflüssigkeit und zum Abführen der mit dem zweiten Elektrolysegas versetzten Elektrolyseflüssigkeit auf. Dadurch können an beiden Endplatten beider Elektrolyseeinheiten die entsprechenden Leitungen angeschlossen werden und so die Wärmeabfuhr und der allgemeine Betrieb der Elektrolysevorrichtung optimiert werden.Preferably, the first and second end plates of the first and second electrolysis units have media connections for supplying the electrolysis liquid, for discharging the electrolysis liquid mixed with the first electrolysis gas and for discharging the electrolysis liquid mixed with the second electrolysis gas. This allows the corresponding lines to be connected to both end plates of both electrolysis units, thus optimizing heat dissipation and the general operation of the electrolysis device.

In manchen Ausgestaltungen weisen die Zwischenplatten keine Durchgänge für die Elektrolyseflüssigkeit auf, so dass die Strömungsrichtung der Elektrolyseflüssigkeit an der jeweiligen Zwischenplatte umgekehrt wird. Dadurch arbeiten die beiden Stapel einer jeweiligen Elektrolyseeinheit in fluidtechnischer Hinsicht getrennt voneinander. Alternativ ist es möglich, dass die Zwischenplatten nur Durchgänge für die Elektrolyseflüssigkeit (also ohne Elektrolysegase) aufweisen, aber keine Durchgänge für die mit dem ersten Elektrolysegas versetzte Elektrolyseflüssigkeit und die mit dem zweiten Elektrolysegas versetzte Elektrolyseflüssigkeit aufweisen. In diesem Fall erfolgt auch bei unterschiedlichen Druckabfällen von den beiden Endplatten einer jeweiligen Elektrolyseeinheit zur Zwischenplatte der jeweiligen Elektrolyseeinheit eine möglichst gute Durchströmung der Elektrolysezellen und damit eine gute Wärmeabfuhr. Wiederum alternativ ist es möglich, dass die Zwischenplatten Durchgänge sowohl für die Elektrolyseflüssigkeit als auch für die mit dem ersten Elektrolysegas versetzte Elektrolyseflüssigkeit und die mit dem zweiten Elektrolysegas versetzte Elektrolyseflüssigkeit aufweisen. Zumindest die Durchgänge für die mit dem ersten Elektrolysegas versetzte Elektrolyseflüssigkeit und die mit dem zweiten Elektrolysegas versetzte Elektrolyseflüssigkeit sind jedoch getrennt voneinander und getrennt von den Durchgängen für die Elektrolyseflüssigkeit als solche (also ohne Elektrolysegase) .In some embodiments, the intermediate plates have no passages for the electrolysis liquid, so that the flow direction of the electrolysis liquid is reversed at the respective intermediate plate. As a result, the two stacks of a respective electrolysis unit work separately from one another in terms of fluid technology. Alternatively, it is possible that the intermediate plates only have passages for the electrolysis liquid (i.e. without electrolysis gases), but have no passages for the electrolysis liquid mixed with the first electrolysis gas and the electrolysis liquid mixed with the second electrolysis gas. In this case, even with different pressure drops from the two end plates of a respective electrolysis unit to the intermediate plate of the respective electrolysis unit, the best possible flow through the electrolysis cells and thus good heat dissipation takes place. Alternatively, it is again possible for the intermediate plates to have passages for both the electrolysis liquid and for the electrolysis liquid mixed with the first electrolysis gas and the electrolysis liquid mixed with the second electrolysis gas. However, at least the passages for the electrolysis liquid mixed with the first electrolysis gas and the electrolysis liquid mixed with the second electrolysis gas are separate from each other and separate from the passages for the electrolysis liquid as such (i.e. without electrolysis gases).

Vorzugsweise sind die erste und die zweite Elektrolyseeinheit nebeneinander angeordnet, so dass die Richtungen von der jeweiligen ersten Endplatte zur jeweiligen zweiten Endplatte parallel verlaufen und in den genannten Richtungen gesehen die ersten Endplatten auf der gleichen Höhe angeordnet sind und/oder die zweiten Endplatten auf der gleichen Höhe angeordnet sind. Dadurch wird nicht nur die benötigte Stellfläche als solche minimiert, sondern es ergeben sich darüber hinaus auch kurze Wege für die Leitungsführung von der Gleichrichtereinheit zu den Anschlüssen der Zwischenplatten. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Gleichrichtereinheit sich in Richtung von der jeweiligen ersten Endplatte zur jeweiligen zweiten Endplatte einer jeweiligen Elektrolyseeinheit gesehen vor den ersten Endplatten befindet und orthogonal zu den genannten Richtungen gesehen im Bereich zwischen den beiden von der jeweils anderen Elektrolyseeinheit abgewandten Seiten der beiden Elektrolyseeinheiten befindet. Besonders groß ist die Optimierung, wenn der Anschluss der Zwischenplatte der ersten Elektrolyseeinheit an der der zweiten Elektrolyseeinheit zugewandten Seite der ersten Elektrolyseeinheit angeordnet ist und umgekehrt der Anschluss der Zwischenplatte der zweiten Elektrolyseeinheit an der der ersten Elektrolyseeinheit zugewandten Seite der zweiten Elektrolyseeinheit angeordnet ist.Preferably, the first and second electrolysis units are arranged next to one another, so that the directions from the respective first end plate to the respective second end plate run parallel and, viewed in the directions mentioned, the first end plates are arranged at the same height and/or the second end plates at the same Height are arranged. This not only minimizes the required floor space as such, but also results in short routes for cable routing from the rectifier unit to the connections of the intermediate plates. This applies in particular when the rectifier unit is located in front of the first end plates, viewed in the direction from the respective first end plate to the respective second end plate of a respective electrolysis unit, and, viewed orthogonally to the directions mentioned, in the area between the two sides of the two facing away from the other electrolysis unit Electrolysis units are located. The optimization is particularly great if the connection of the intermediate plate of the first electrolysis unit is on the one facing the second electrolysis unit Side of the first electrolysis unit is arranged and conversely the connection of the intermediate plate of the second electrolysis unit is arranged on the side of the second electrolysis unit facing the first electrolysis unit.

Vorzugsweise weist die Gleichrichtereinheit zum Schalten des ersten und des zweiten Potenzials an den ersten und den zweiten Ausgang Transistoren auf, insbesondere FETs oder IGBTs. Dadurch ergibt sich ein optimierter Betrieb der Gleichrichtereinheit.Preferably, the rectifier unit has transistors, in particular FETs or IGBTs, for switching the first and second potentials to the first and second outputs. This results in optimized operation of the rectifier unit.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:

FIG 1
eine Elektrolysevorrichtung von oben,
FIG 2
eine elektrische Verschaltung eines Stapels von Elektrolysezellen,
FIG 3
den Aufbau einer einzelnen Elektrolysezelle und
FIG 4
eine funktionale Verschaltung der Elektrolysevorrichtung von FIG 1.
The characteristics, features and advantages of this invention described above, as well as the manner in which these are achieved, will be more clearly and clearly understood in connection with the following description of the exemplary embodiments, which will be explained in more detail in connection with the drawings. This shows in a schematic representation:
FIG 1
an electrolysis device from above,
FIG 2
an electrical connection of a stack of electrolysis cells,
FIG 3
the construction of a single electrolysis cell and
FIG 4
a functional circuit of the electrolysis device FIG 1 .

Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments

Gemäß FIG 1 umfasst eine Elektrolysevorrichtung eine erste Elektrolyseeinheit 1 und eine zweite Elektrolyseeinheit 2. Die erste Elektrolyseeinheit 1 umfasst eine erste Endplatte 3 und eine zweite Endplatte 4 sowie - in etwa oder exakt - in der Mitte zwischen den beiden Endplatten 3, 4 eine Zwischenplatte 5. In analoger Weise umfasst die zweite Elektrolyseeinheit 2 eine erste Endplatte 6 und eine zweite Endplatte 7 sowie - in etwa oder exakt - in der Mitte zwischen den beiden Endplatten 6, 7 eine Zwischenplatte 8.According to FIG 1 an electrolysis device comprises a first electrolysis unit 1 and a second electrolysis unit 2. The first electrolysis unit 1 comprises a first end plate 3 and a second end plate 4 and - approximately or exactly - in the middle between the two end plates 3, 4 an intermediate plate 5. In an analogous manner The second electrolysis unit 2 comprises a first end plate 6 and a second end plate 7 and - approximately or exactly - an intermediate plate 8 in the middle between the two end plates 6, 7.

Die Elektrolysevorrichtung umfasst weiterhin vier Stapel von Elektrolysezellen 9. Je einer der Stapel erstreckt sich

  • von der Zwischenplatte 5 der ersten Elektrolyseeinheit 1 zur ersten Endplatte 3 der ersten Elektrolyseeinheit 1,
  • von der Zwischenplatte 5 der ersten Elektrolyseeinheit 1 zur zweiten Endplatte 4 der ersten Elektrolyseeinheit 1,
  • von der Zwischenplatte 8 der zweiten Elektrolyseeinheit 2 zur ersten Endplatte 6 der zweiten Elektrolyseeinheit 2 und
  • von der Zwischenplatte 8 der zweiten Elektrolyseeinheit 2 zur zweiten Endplatte 7 der zweiten Elektrolyseeinheit 2.
The electrolysis device further comprises four stacks of electrolysis cells 9. One of the stacks extends
  • from the intermediate plate 5 of the first electrolysis unit 1 to the first end plate 3 of the first electrolysis unit 1,
  • from the intermediate plate 5 of the first electrolysis unit 1 to the second end plate 4 of the first electrolysis unit 1,
  • from the intermediate plate 8 of the second electrolysis unit 2 to the first end plate 6 of the second electrolysis unit 2 and
  • from the intermediate plate 8 of the second electrolysis unit 2 to the second end plate 7 of the second electrolysis unit 2.

Die Elektrolysezellen 9 der Stapel sind - innerhalb des jeweiligen Stapels - jeweils elektrisch in Reihe geschaltet. Dies ist in FIG 2 für den Stapel dargestellt, der sich von der Zwischenplatte 5 der ersten Elektrolyseeinheit 1 zur ersten Endplatte 3 der ersten Elektrolyseeinheit 1 erstreckt. Für die anderen Stapel gelten analoge Sachverhalte.The electrolysis cells 9 of the stacks are each electrically connected in series within the respective stack. This is in FIG 2 shown for the stack that extends from the intermediate plate 5 of the first electrolysis unit 1 to the first end plate 3 of the first electrolysis unit 1. Similar circumstances apply to the other stacks.

Die Elektrolysezellen 9 selbst weisen gemäß FIG 3 jeweils eine erste Elektrode 10 und eine zweite Elektrode 11 auf. Eine Elektrolyseflüssigkeit 12 wird durch die Elektrolysezellen 9 gepumpt. Die Elektrolyseflüssigkeit 12 wird an den Elektroden 10, 11 elektrolytisch aufgespalten. Durch die Aufspaltung entstehen ein erstes Elektrolysegas 13 und ein zweites Elektrolysegas 14. Meist sind in den Elektrolysezellen 9 Membranen 15 angeordnet, welche zwar für in der Elektrolyseflüssigkeit 12 enthaltene Ionen durchlässig sind, nicht aber für die Elektrolysegase 13, 14. Der Aufbau und die Wirkungsweise der Elektrolysezellen 9 ist Fachleuten allgemein bekannt. Üblicherweise ist die Elektrolyseflüssigkeit 12 eine wässrige Lösung von Kaliumhydroxid und sind die Elektrolysegase 13, 14 Wasserstoff und Sauerstoff. Prinzipiell ist die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf diese konkrete Ausgestaltung beschränkt.The electrolysis cells 9 themselves point according to FIG 3 each having a first electrode 10 and a second electrode 11. An electrolysis liquid 12 is pumped through the electrolysis cells 9. The electrolysis liquid 12 is split electrolytically at the electrodes 10, 11. The splitting creates a first electrolysis gas 13 and a second electrolysis gas 14. In most cases, 9 membranes 15 are arranged in the electrolysis cells, which are permeable to ions contained in the electrolysis liquid 12, but not to the electrolysis gases 13, 14. The structure and mode of operation the electrolysis cells 9 is generally known to those skilled in the art. Typically, the electrolysis liquid 12 is an aqueous solution of potassium hydroxide and the electrolysis gases 13, 14 are hydrogen and oxygen. In principle, however, the present invention is not limited to this specific embodiment.

Die Elektrolyseflüssigkeit 12 wird nur teilweise aufgespalten. Die verbleibende Elektrolyseflüssigkeit 12 ist aufgrund der Aufspaltung an den Elektroden 10, 11 im Bereich der ersten Elektrode 10 mit dem ersten Elektrolysegas 13 und im Bereich der zweiten Elektrode 11 mit dem zweiten Elektrolysegas 14 versetzt.The electrolysis liquid 12 is only partially split. The remaining electrolysis liquid 12 is due the splitting at the electrodes 10, 11 in the area of the first electrode 10 with the first electrolysis gas 13 and in the area of the second electrode 11 with the second electrolysis gas 14.

Soweit bisher erläutert, ist der Aufbau der Elektrolysevorrichtung konventioneller Natur und muss daher nicht eingehender erläutert werden.As far as explained so far, the structure of the electrolysis device is of a conventional nature and therefore does not need to be explained in more detail.

Gemäß FIG 4 sind - dies stellt eine Minimalkonfiguration dar - zum einen die ersten Endplatten 3, 6 der beiden Elektrolyseeinheiten 1, 2 elektrisch miteinander verbunden und zum anderen die zweiten Endplatten 4, 7 der beiden Elektrolyseeinheiten 1, 2 elektrisch miteinander verbunden. Vorzugsweise sind sogar alle vier Endplatten 3, 4, 6, 7 elektrisch miteinander verbunden. Insbesondere können die vier Endplatten 3, 4, 6, 7 elektrisch geerdet sein.According to FIG 4 are - this represents a minimal configuration - on the one hand the first end plates 3, 6 of the two electrolysis units 1, 2 are electrically connected to one another and on the other hand the second end plates 4, 7 of the two electrolysis units 1, 2 are electrically connected to one another. Preferably, all four end plates 3, 4, 6, 7 are electrically connected to one another. In particular, the four end plates 3, 4, 6, 7 can be electrically grounded.

Die Elektrolysevorrichtung weist weiterhin eine Gleichrichtereinheit 16 auf. Die Gleichrichtereinheit 16 stellt über einen ersten Ausgang 17 ein erstes Potenzial P1 und über einen zweiten Ausgang 18 ein zweites Potenzial P2 zur Verfügung. Vorzugsweise ist die Gleichrichtereinheit 16 derart ausgebildet, dass sie die Potenziale P1, P2 ohne festen Bezug zu Erde zur Verfügung stellt. Dies ist in FIG 4 dadurch angedeutet, dass ein Erdungssymbol bei der Gleichrichtereinheit 16 durchgestrichen ist. Weiterhin weist die Gleichrichtereinheit 16 entsprechend der Darstellung in FIG 4 zum Schalten des ersten und des zweiten Potenzials P1, P2 an den ersten und den zweiten Ausgang 17, 18 vorzugsweise Transistoren auf. Die Transistoren können beispielsweise FETs oder IGBTs sein.The electrolysis device also has a rectifier unit 16. The rectifier unit 16 provides a first potential P1 via a first output 17 and a second potential P2 via a second output 18. The rectifier unit 16 is preferably designed in such a way that it provides the potentials P1, P2 without a fixed reference to ground. This is in FIG 4 indicated by the fact that a ground symbol on the rectifier unit 16 is crossed out. Furthermore, the rectifier unit 16 points as shown in FIG 4 to switch the first and second potentials P1, P2 to the first and second outputs 17, 18, preferably transistors. The transistors can be, for example, FETs or IGBTs.

Die Potenziale P1, P2 weisen voneinander verschiedene Werte auf. Ihre Differenz definiert somit eine Ausgangsspannung U der Gleichrichtereinheit 16, die zugleich auch die Betriebsspannung der Elektrolysevorrichtung darstellt. Der erste Ausgang 17 der Gleichrichtereinheit 16 ist mit einem Anschluss 19 der Zwischenplatte 5 der ersten Elektrolyseeinheit 1 elektrisch verbunden. In analoger Weise ist der zweite Ausgang 18 der Gleichrichtereinheit 16 mit einem Anschluss 20 der Zwischenplatte 8 der zweiten Elektrolyseeinheit 2 elektrisch verbunden.The potentials P1, P2 have different values from one another. Their difference thus defines an output voltage U of the rectifier unit 16, which also represents the operating voltage of the electrolysis device. The first output 17 of the rectifier unit 16 is connected to a connection 19 of the intermediate plate 5 of the first electrolysis unit 1 electrically connected. In an analogous manner, the second output 18 of the rectifier unit 16 is electrically connected to a connection 20 of the intermediate plate 8 of the second electrolysis unit 2.

Die Elektrolyseflüssigkeit 12 muss den Elektrolyseeinheiten 1, 2 zugeführt werden. Weiterhin muss die mit den beiden Elektrolysegasen 13, 14 versetzte Elektrolyseflüssigkeit 12 - getrennt für beide Elektrolysegase 13, 14 - wieder aus den Elektrolyseeinheiten 1, 2 abgeführt werden. Zu diesem Zweck weist pro Elektrolyseeinheit 1, 2 jeweils mindestens eine von deren Endplatten 3, 4, 6, 7 Medienanschlüsse 21 auf. Vorzugsweise weisen entsprechend der Darstellung in FIG 4 sogar beide Endplatten 3, 4, 6, 7 beider Elektrolyseeinheiten 1, 2 die entsprechenden Medienanschlüsse 21 auf.The electrolysis liquid 12 must be supplied to the electrolysis units 1, 2. Furthermore, the electrolysis liquid 12 mixed with the two electrolysis gases 13, 14 - separately for both electrolysis gases 13, 14 - must be removed again from the electrolysis units 1, 2. For this purpose, at least one of the end plates 3, 4, 6, 7 of each electrolysis unit 1, 2 has media connections 21. Preferably, as shown in FIG 4 even both end plates 3, 4, 6, 7 of both electrolysis units 1, 2 have the corresponding media connections 21.

Pro Endplatte 3, 4, 6, 7 mit Medienanschlüssen 21 sind jeweils mindestens drei Medienanschlüsse 21 vorhanden, nämlich je einer für das Zuführen der Elektrolyseflüssigkeit 12, das Abführen der mit dem ersten Elektrolysegas 13 versetzten Elektrolyseflüssigkeit 12 und das Abführen der mit dem zweiten Elektrolysegas 14 versetzten Elektrolyseflüssigkeit 12. Gegebenenfalls können auch vier Medienanschlüsse 21 vorhanden sein. In diesem Fall erfolgt ein getrenntes Zuführen der Elektrolyseflüssigkeit 12 für den Bereich der ersten Elektroden 10 und den Bereich der zweiten Elektroden 11.There are at least three media connections 21 per end plate 3, 4, 6, 7 with media connections 21, namely one each for supplying the electrolysis liquid 12, discharging the electrolysis liquid 12 mixed with the first electrolysis gas 13 and discharging the electrolysis liquid 14 with the second electrolysis gas 14 added electrolysis liquid 12. If necessary, four media connections 21 can also be present. In this case, the electrolysis liquid 12 is supplied separately for the area of the first electrodes 10 and the area of the second electrodes 11.

Die Zwischenplatten 5, 8 können Durchgänge für den Durchtritt der Elektrolyseflüssigkeit 12 (mit und ohne Elektrolysegase 13, 14) aufweisen. Zumindest die Durchgänge für die mit dem ersten Elektrolysegas 13 versetzte Elektrolyseflüssigkeit 12 und die mit dem zweiten Elektrolysegas 14 versetzte Elektrolyseflüssigkeit 12 sind jedoch getrennt voneinander und getrennt von den Durchgängen für die Elektrolyseflüssigkeit 12 als solche (also ohne Elektrolysegase 13, 14). Alternativ weisen die Zwischenplatten 5, 8 keine derartigen Durchgänge auf. Die Strömungsrichtung der Elektrolyseflüssigkeit 12 wird somit an der jeweiligen Zwischenplatte 5, 8 umgekehrt, so dass sie zunächst von einer der Endplatten 3, 4, 6, 7 zur betreffenden Zwischenplatte 5, 8 strömt und sodann zu derselben Endplatte 3, 4, 6, 7 zurückströmt. Alternativ können die Zwischenplatten 5, 8 nur Durchgänge für die Elektrolyseflüssigkeit 12 (also ohne Elektrolysegase 13, 14) aufweisen, aber keine Durchgänge für die mit dem ersten Elektrolysegas 13 versetzte Elektrolyseflüssigkeit 12 und die mit dem zweiten Elektrolysegas 14 versetzte Elektrolyseflüssigkeit 12.The intermediate plates 5, 8 can have passages for the passage of the electrolysis liquid 12 (with and without electrolysis gases 13, 14). However, at least the passages for the electrolysis liquid 12 mixed with the first electrolysis gas 13 and the electrolysis liquid 12 mixed with the second electrolysis gas 14 are separate from one another and separate from the passages for the electrolysis liquid 12 as such (i.e. without electrolysis gases 13, 14). Alternatively, the intermediate plates 5, 8 have no such passages. The flow direction of the electrolysis liquid 12 is thus reversed at the respective intermediate plate 5, 8, so that it first flows from one of the end plates 3, 4, 6, 7 to the relevant intermediate plate 5, 8 and then flows back to the same end plate 3, 4, 6, 7. Alternatively, the intermediate plates 5, 8 can only have passages for the electrolysis liquid 12 (i.e. without electrolysis gases 13, 14), but no passages for the electrolysis liquid 12 mixed with the first electrolysis gas 13 and the electrolysis liquid 12 mixed with the second electrolysis gas 14.

Die Gleichrichtereinheit 16 muss die für ihren Betrieb erforderliche elektrische Energie zugeführt werden. Vorzugsweise erfolgt dies aus einem Versorgungsnetz 22. Unabhängig von der Art der Zuführung ist jedoch vorzugsweise der Gleichrichtereinheit 16 eine Transformatoreinheit 23 vorgeordnet. Das Versorgungsnetz 22, die Transformatoreinheit 23 und die Gleichrichtereinheit 16 (letztere nur eingangsseitig) sind vorzugsweise dreiphasig ausgebildet. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.The rectifier unit 16 must be supplied with the electrical energy required for its operation. This is preferably done from a supply network 22. Regardless of the type of supply, however, a transformer unit 23 is preferably arranged upstream of the rectifier unit 16. The supply network 22, the transformer unit 23 and the rectifier unit 16 (the latter only on the input side) are preferably designed to be three-phase. However, this is not absolutely necessary.

Entsprechend der Darstellung in FIG 1 sind die erste und die zweite Elektrolyseeinheit 1, 2 nebeneinander angeordnet. Die Richtungen von der jeweiligen ersten Endplatte 3, 6 zur jeweiligen zweiten Endplatte 4, 7 verlaufen somit parallel. In diesen Richtungen gesehen sind vorzugsweise die ersten Endplatten 3, 6 auf der gleichen Höhe angeordnet. Alternativ oder zusätzlich (letzteres ist bevorzugt) können auch die zweiten Endplatten 4, 7 auf der gleichen Höhe angeordnet sein.According to the representation in FIG 1 the first and second electrolysis units 1, 2 are arranged next to each other. The directions from the respective first end plate 3, 6 to the respective second end plate 4, 7 thus run parallel. Seen in these directions, the first end plates 3, 6 are preferably arranged at the same height. Alternatively or additionally (the latter is preferred), the second end plates 4, 7 can also be arranged at the same height.

Die Gleichrichtereinheit 16 ist vorzugsweise vor den Elektrolyseeinheiten 1, 2 angeordnet. Dies bedeutet konkret, dass die Gleichrichtereinheit 16 sich in Richtung von der jeweiligen ersten Endplatte 3, 6 zur jeweiligen zweiten Endplatte 4, 7 einer jeweiligen Elektrolyseeinheit 1, 2 gesehen vor den ersten Endplatten 3, 6 befindet und orthogonal zu den genannten Richtungen gesehen im Bereich zwischen den beiden von der jeweils anderen Elektrolyseeinheit 2, 1 abgewandten Seiten der beiden Elektrolyseeinheiten 1, 2 befindet.The rectifier unit 16 is preferably arranged in front of the electrolysis units 1, 2. This specifically means that the rectifier unit 16 is located in front of the first end plates 3, 6 as seen in the direction from the respective first end plate 3, 6 to the respective second end plate 4, 7 of a respective electrolysis unit 1, 2 and seen orthogonally to the mentioned directions in the area between the two sides of the two electrolysis units 1, 2 facing away from the other electrolysis unit 2, 1.

Weiterhin ist vorzugsweise der Anschluss 19 der Zwischenplatte 5 der ersten Elektrolyseeinheit 1 an der der zweiten Elektrolyseeinheit 2 zugewandten Seite der ersten Elektrolyseeinheit 1 angeordnet. In analoger Weise ist vorzugsweise der Anschluss 20 der Zwischenplatte 8 der zweiten Elektrolyseeinheit 2 an der der ersten Elektrolyseeinheit 1 zugewandten Seite der zweiten Elektrolyseeinheit 2 angeordnet.Furthermore, the connection 19 of the intermediate plate 5 of the first electrolysis unit 1 is preferably arranged on the side of the first electrolysis unit 1 facing the second electrolysis unit 2. In an analogous manner, the connection 20 of the intermediate plate 8 of the second electrolysis unit 2 is preferably arranged on the side of the second electrolysis unit 2 facing the first electrolysis unit 1.

Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere ergibt sich ein sowohl in fluidtechnischer Hinsicht als auch in elektrotechnischer Hinsicht ein einfacher und überlegener Betrieb der Elektrolysevorrichtung, der darüber hinaus auch energieeffizient ist.The present invention has many advantages. In particular, this results in a simple and superior operation of the electrolysis device, both from a fluid technology perspective and from an electrical engineering perspective, which is also energy efficient.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Varianten können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the examples disclosed and other variations may be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1, 21, 2
ElektrolyseeinheitenElectrolysis units
3, 4, 6, 73, 4, 6, 7
EndplattenEnd plates
5, 85, 8
ZwischenplattenIntermediate plates
99
ElektrolysezellenElectrolysis cells
10, 1110, 11
ElektrodenElectrodes
1212
Elektrolyseflüssigkeitelectrolysis fluid
13, 1413, 14
Elektrolysegaseelectrolysis gases
1515
Membranmembrane
1616
GleichrichtereinheitRectifier unit
17, 1817, 18
AusgängeExits
19, 2019, 20
Anschlüsseconnections
2121
MedienanschlüsseMedia connections
2222
Versorgungsnetzsupply network
2323
TransformatoreinheitTransformer unit
P1, P2P1, P2
PotenzialePotentials
UU
AusgangsspannungOutput voltage

Claims (11)

Elektrolysevorrichtung, - wobei die Elektrolysevorrichtung eine erste und eine zweite Elektrolyseeinheit (1, 2) umfasst, - wobei die erste und die zweite Elektrolyseeinheit (1, 2) jeweils eine erste und eine zweite Endplatte (3, 4, 6, 7) umfassen, - wobei die erste und die zweite Elektrolyseeinheit (1, 2) jeweils eine in etwa oder exakt in der Mitte zwischen der jeweiligen ersten und der jeweiligen zweiten Endplatte (3, 4, 6, 7) angeordnete jeweilige Zwischenplatte (5, 8) aufweisen, - wobei die erste und die zweite Elektrolyseeinheit (1, 2) zwischen der jeweiligen Zwischenplatte (5, 8) und jeder der beiden jeweiligen Endplatten (3, 4, 6, 7) jeweils einen Stapel von Elektrolysezellen (9) aufweisen, - wobei die Elektrolysezellen (9) des jeweiligen Stapels jeweils elektrisch in Reihe geschaltet sind, - wobei die Elektrolysezellen (9) jeweils eine erste Elektrode (10) und eine zweite Elektrode (11) aufweisen, an denen eine Elektrolyseflüssigkeit (12) teilweise elektrolytisch aufgespalten wird, so dass die verbleibende Elektrolyseflüssigkeit (12) nach dem elektrolytischen Aufspalten im Bereich der jeweiligen ersten Elektrode (10) mit einem ersten Elektrolysegas (13) und im Bereich der jeweiligen zweiten Elektrode (11) mit einem zweiten Elektrolysegas (14) versetzt ist, - wobei die erste Endplatte (3) der ersten Elektrolyseeinheit (1) und die erste Endplatte (6) der zweiten Elektrolyseeinheit (2) elektrisch miteinander verbunden sind, - wobei die zweite Endplatte (4) der ersten Elektrolyseeinheit (1) und die zweite Endplatte (7) der zweiten Elektrolyseeinheit (2) elektrisch miteinander verbunden sind, - wobei die Elektrolysevorrichtung eine Gleichrichtereinheit (16) aufweist, die über einen ersten Ausgang (17) ein erstes Potenzial (P1) und über einen zweiten Ausgang (18) ein zweites Potenzial (P2) zur Verfügung stellt, und - wobei der erste Ausgang (17) der Gleichrichtereinheit (16) mit einem Anschluss (19) der Zwischenplatte (5) der ersten Elektrolyseeinheit (1) elektrisch verbunden ist und der zweite Ausgang (18) der Gleichrichtereinheit (16) mit einem Anschluss (20) der Zwischenplatte (8) der zweiten Elektrolyseeinheit (2) elektrisch verbunden ist. electrolysis device, - wherein the electrolysis device comprises a first and a second electrolysis unit (1, 2), - wherein the first and second electrolysis units (1, 2) each comprise a first and a second end plate (3, 4, 6, 7), - wherein the first and second electrolysis units (1, 2) each have a respective intermediate plate (5, 8) arranged approximately or exactly in the middle between the respective first and the respective second end plates (3, 4, 6, 7), - wherein the first and second electrolysis units (1, 2) each have a stack of electrolysis cells (9) between the respective intermediate plate (5, 8) and each of the two respective end plates (3, 4, 6, 7), - the electrolysis cells (9) of the respective stack are each electrically connected in series, - wherein the electrolysis cells (9) each have a first electrode (10) and a second electrode (11), on which an electrolysis liquid (12) is partially electrolytically split, so that the remaining electrolysis liquid (12) after the electrolytic splitting in the area of respective first electrode (10) is mixed with a first electrolysis gas (13) and in the area of the respective second electrode (11) with a second electrolysis gas (14), - wherein the first end plate (3) of the first electrolysis unit (1) and the first end plate (6) of the second electrolysis unit (2) are electrically connected to one another, - wherein the second end plate (4) of the first electrolysis unit (1) and the second end plate (7) of the second electrolysis unit (2) are electrically connected to one another, - wherein the electrolysis device has a rectifier unit (16) which provides a first potential (P1) via a first output (17) and a second potential (P2) via a second output (18), and - wherein the first output (17) of the rectifier unit (16) is electrically connected to a connection (19) of the intermediate plate (5) of the first electrolysis unit (1) and the second output (18) of the rectifier unit (16) is electrically connected to a connection (20 ) the intermediate plate (8) of the second electrolysis unit (2) is electrically connected. Elektrolysevorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste und die zweite Endplatte (3, 4, 6, 7) der ersten und der zweiten Elektrolyseeinheit (1, 2) elektrisch miteinander verbunden sind.Electrolysis device according to claim 1,
characterized,
that the first and second end plates (3, 4, 6, 7) of the first and second electrolysis units (1, 2) are electrically connected to one another. Elektrolysevorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste und die zweite Endplatte (3, 4, 6, 7) der ersten und der zweiten Elektrolyseeinheit (1, 2) elektrisch geerdet sind.Electrolysis device according to claim 2,
characterized,
that the first and second end plates (3, 4, 6, 7) of the first and second electrolysis units (1, 2) are electrically grounded. Elektrolysevorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gleichrichtereinheit (16) derart ausgebildet ist, dass sie das erste und das zweite Potenzial (P1, P2) ohne festen Bezug zu Erde zur Verfügung stellt.Electrolysis device according to claim 3,
characterized,
that the rectifier unit (16) is designed such that it provides the first and second potential (P1, P2) without a fixed reference to ground. Elektrolysevorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Gleichrichtereinheit (16) eine Transformatoreinheit (23) vorgeordnet ist, über die der Gleichrichtereinheit (16) die für ihren Betrieb erforderliche elektrische Energie zugeführt wird.Electrolysis device according to claim 4,
characterized,
that the rectifier unit (16) is preceded by a transformer unit (23), via which the rectifier unit (16) is supplied with the electrical energy required for its operation. Elektrolysevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste und die zweite Endplatte (3, 4, 6, 7) der ersten und der zweiten Elektrolyseeinheit (1, 2) Medienanschlüsse (21) zum Zuführen der Elektrolyseflüssigkeit (12), zum Abführen der mit dem ersten Elektrolysegas (13) versetzten Elektrolyseflüssigkeit (12) und zum Abführen der mit dem zweiten Elektrolysegas (14) versetzten Elektrolyseflüssigkeit (12) aufweisen.Electrolysis device according to one of the above claims,
characterized,
that the first and second end plates (3, 4, 6, 7) of the first and second electrolysis units (1, 2) have media connections (21) for supplying the electrolysis liquid (12) and for discharging the mixed with the first electrolysis gas (13). Have electrolysis liquid (12) and for discharging the electrolysis liquid (12) mixed with the second electrolysis gas (14). Elektrolysevorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zwischenplatten (5, 8) - keine Durchgänge für die Elektrolyseflüssigkeit (12) aufweisen, so dass die Strömungsrichtung der Elektrolyseflüssigkeit (12) an der jeweiligen Zwischenplatte (5, 8) umgekehrt wird, oder - nur Durchgänge für die Elektrolyseflüssigkeit (12) aufweisen, aber keine Durchgänge für die mit dem ersten Elektrolysegas (13) versetzte Elektrolyseflüssigkeit (12) und die mit dem zweiten Elektrolysegas (14) versetzte Elektrolyseflüssigkeit (12) aufweisen oder - Durchgänge sowohl für die Elektrolyseflüssigkeit (12) als auch für die mit dem ersten Elektrolysegas (13) versetzte Elektrolyseflüssigkeit (12) und die mit dem zweiten Elektrolysegas (14) versetzte Elektrolyseflüssigkeit (12) aufweisen. Electrolysis device according to claim 6,
characterized,
that the intermediate plates (5, 8) - have no passages for the electrolysis liquid (12), so that the flow direction of the electrolysis liquid (12) is reversed at the respective intermediate plate (5, 8), or - only have passages for the electrolysis liquid (12), but no passages for the electrolysis liquid (12) mixed with the first electrolysis gas (13) and the electrolysis liquid (12) mixed with the second electrolysis gas (14), or - Have passages for both the electrolysis liquid (12) and for the electrolysis liquid (12) mixed with the first electrolysis gas (13) and the electrolysis liquid (12) mixed with the second electrolysis gas (14). Elektrolysevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste und die zweite Elektrolyseeinheit (1, 2) nebeneinander angeordnet sind, so dass die Richtungen von der jeweiligen ersten Endplatte (3, 6) zur jeweiligen zweiten Endplatte (4, 7) parallel verlaufen und in den genannten Richtungen gesehen die ersten Endplatten (3, 6) auf der gleichen Höhe angeordnet sind und/oder die zweiten Endplatten (4, 7) auf der gleichen Höhe angeordnet sind.Electrolysis device according to one of the above claims,
characterized,
that the first and second electrolysis units (1, 2) are arranged next to one another, so that the directions from the respective first end plate (3, 6) to the respective second end plate (4, 7) run parallel and, viewed in the directions mentioned, the first end plates (3, 6) are arranged at the same height and / or the second end plates (4, 7) are arranged at the same height. Elektrolysevorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gleichrichtereinheit (16) sich in Richtung von der jeweiligen ersten Endplatte (3, 6) zur jeweiligen zweiten Endplatte (4, 7) einer jeweiligen Elektrolyseeinheit (1, 2) gesehen vor den ersten Endplatten (3, 6) befindet und orthogonal zu den genannten Richtungen gesehen im Bereich zwischen den beiden von der jeweils anderen Elektrolyseeinheit (2, 1) abgewandten Seiten der beiden Elektrolyseeinheiten (1, 2) befindet.Electrolysis device according to claim 8,
characterized,
that the rectifier unit (16) is located in front of the first end plates (3, 6) and orthogonally, as viewed in the direction from the respective first end plate (3, 6) to the respective second end plate (4, 7) of a respective electrolysis unit (1, 2). Seen in the directions mentioned, it is located in the area between the two sides of the two electrolysis units (1, 2) facing away from the other electrolysis unit (2, 1). Elektrolysevorrichtung nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Anschluss (19) der Zwischenplatte (5) der ersten Elektrolyseeinheit (1) an der der zweiten Elektrolyseeinheit (2) zugewandten Seite der ersten Elektrolyseeinheit (1) angeordnet ist und dass der Anschluss (20) der Zwischenplatte (8) der zweiten Elektrolyseeinheit (2) an der der ersten Elektrolyseeinheit (1) zugewandten Seite der zweiten Elektrolyseeinheit (2) angeordnet ist.Electrolysis device according to claim 8 or 9,
characterized,
that the connection (19) of the intermediate plate (5) of the first electrolysis unit (1) is arranged on the side of the first electrolysis unit (1) facing the second electrolysis unit (2) and that the connection (20) of the intermediate plate (8) of the second electrolysis unit (2) is arranged on the side of the second electrolysis unit (2) facing the first electrolysis unit (1). Elektrolysevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gleichrichtereinheit (16) zum Schalten des ersten und des zweiten Potenzials (P1, P2) an den ersten und den zweiten Ausgang (17, 18) Transistoren aufweist, insbesondere FETs oder IGBTs.Electrolysis device according to one of the above claims,
characterized,
in that the rectifier unit (16) has transistors, in particular FETs or IGBTs, for switching the first and second potentials (P1, P2) to the first and second outputs (17, 18).
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