EP4343028A1 - Method for generating energy in an electrolysis system - Google Patents

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EP4343028A1
EP4343028A1 EP22196595.7A EP22196595A EP4343028A1 EP 4343028 A1 EP4343028 A1 EP 4343028A1 EP 22196595 A EP22196595 A EP 22196595A EP 4343028 A1 EP4343028 A1 EP 4343028A1
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EP
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buoyancy
electrolyte
gas
energy
gas bubbles
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EP22196595.7A
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Arthur Loosen
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Horizons Res GmbH
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Horizons Res GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05B2210/40—Flow geometry or direction
    • F05B2210/401—Flow geometry or direction upwards due to the buoyancy of compressed air

Definitions

  • the invention relates to a method for generating energy in an electrolysis plant.
  • Electrolysis is a chemical process in which electric current causes a redox reaction. Electrolysis requires a DC voltage source that provides the required electrical energy. The energy requirement of an electrolysis system is comparatively high, so there is a need to increase the energy efficiency of an electrolysis system.
  • buoyancy energy systems are already known. These are characterized by blowing air into buoyancy bodies, which are connected to mechanical rotation systems and can therefore convert buoyancy force and buoyancy speed into a rotational movement over a buoyancy path. This rotational movement can be used to generate energy.
  • buoyancy energy systems also have a comparatively high energy consumption due to the need to blow in air, so that there is also a need to increase the energy efficiency of such buoyancy energy systems.
  • an electrolysis device which has an electrode arrangement, a hydrogen riser, an oxygen riser and a buoyancy-forming unit.
  • the riser pipes mentioned are submerged in ambient water.
  • This ambient water can be a marine body of water, an inland body of water, a well or a diving pool.
  • Such an immersed system with open vessels has the disadvantage that undesirable pressure equalization takes effect very quickly.
  • the object of the invention is to provide a method for generating energy in an electrolysis plant in which the energy efficiency is increased.
  • the entire buoyancy of the gas bubbles and thus the entire displacement of the liquid electrolyte is advantageously used to generate energy.
  • the gas bubbles formed can be caught and collected and the entire buoyancy forces of the gas in the electrolyte can be transferred to an engine.
  • the energy generated by this engine can be used to reduce the energy required to carry out the electrolysis or can be made available to other external energy consumers.
  • Another advantage of this method is that it is independent of its structural environment. It can be applied to both systems submerged in water and solidly enclosed systems.
  • the Figure 1 shows an exemplary embodiment to explain the essential features of the method according to the invention.
  • FIG. 1 A chamber A and a chamber B connected to chamber A are shown.
  • a cathode 1 is arranged in chamber A.
  • An anode 2 is arranged in chamber B.
  • a liquid electrolyte C is introduced into both chambers A and B, which is a reaction product of a previous electrolysis.
  • Electrolysis with gas formation takes place in the two chambers A and B. This is in the Figure 2 illustrated. From the Figure 2 It can be seen that both in chamber A and in chamber B in the liquid electrolyte in an area above that from the Figure 1 visible electrodes 1 and 2 have formed gas bubbles. As will be explained further below, these rise upwards due to buoyancy forces in the area of a distance that corresponds to a column height H of the electrolyte-gas mixture
  • the buoyancy of the gas bubbles occurs at a buoyancy velocity v A , which depends on the volume of the gas bubbles.
  • the Figure 3 shows an exemplary embodiment to explain a buoyancy energy generation system. This is in the Figure 3 only one of the two chambers A or B is illustrated.
  • the anode 2 is shown at the bottom left, which is positioned in a liquid electrolyte. Gas bubbles are formed at this anode. This Gas bubbles are subjected to a concentration process in a gas bubble concentrator 3 and then continue to rise. On their further upward journey, the gas bubbles are collected in a collecting device 4.
  • this collecting device is designed similarly to a rotating paternoster, which has buoyancy bodies 5 in which concentrated gas bubbles 6 rise upwards over a buoyancy path. At the upper end of the buoyancy path, the gas bubbles that are transported upwards are released from the buoyancy bodies. At the end of the buoyancy path, the buoyancy bodies are redirected downwards again and at the lower end of the buoyancy path they are filled again with newly formed gas bubbles, which in turn rise upwards.
  • the collecting device can also have a turbine.
  • Energy generation in a buoyancy energy generation system essentially depends on the gas bubble volume, the buoyancy speed of the gas bubbles, the buoyancy distance and the voltage at the anode and cathode. These dependencies can be subjected to a scaling operation.
  • the invention described above replaces the properties of a buoyancy energy production system, which in known systems works with an injection of air, with gas-forming electrolysis.
  • the energy efficiency of the electrolysis is increased because the buoyancy force contributes to energy gain.
  • Gas-forming electrolysis when used in buoyancy power plants that were previously powered by compressed air increases efficiency because costly injection of air is no longer necessary.
  • the process combines the electrolysis process and the energy-intensive compressed air-powered buoyancy power plants to create a new process with higher energy efficiency.
  • the feed position of the liquid electrolyte must be chosen so that the feed pressure of the liquid electrolyte is greater than the hydrostatic pressure in the liquid column of the electrolyte. This is best achieved in tightly enclosed systems that are built at floor level by having the feed position at the level of the upper end area of liquid electrolyte, as in the Figure 3 is indicated with dashed lines. Submerged or submerged systems are even better in terms of energy efficiency than systems built at ground level.
  • the transfer of the buoyancy force of the gases directly to an engine advantageously takes place on one or more rotating axes of the buoyancy force transmission unit used in each case.
  • a turbine is used as a unit that generates buoyancy force, then the energy is transferred to an engine 7 implemented as a generator on the axis of rotation of the turbine, as in the Figure 4 is illustrated.
  • buoyancy force-generating unit implemented in the form of a paternoster
  • energy can be transferred to an engine 7 implemented as a generator on one of the two or both of the in the Figure 5 illustrated axes of rotation can be made.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energiegewinnung in einer Elektrolyseanlage, in welcher unter Verwendung einer eine Kathode und eine Anode aufweisenden Gleichspannungsquelle in einem flüssigen Elektrolyten Gase gebildet werden, die unter Blasenbildung im flüssigen Elektrolyten nach oben steigen, wobei die Auftriebskraft der Gase in einer Flüssigkeitssäule des Elektrolyten zur Energiegewinnung genutzt wird.The invention relates to a method for generating energy in an electrolysis plant in which, using a direct current source having a cathode and an anode, gases are formed in a liquid electrolyte which rise upwards in the liquid electrolyte with the formation of bubbles, the buoyancy force of the gases in a liquid column of the electrolyte being used to generate energy.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energiegewinnung in einer Elektrolyseanlage.The invention relates to a method for generating energy in an electrolysis plant.

Bei einer Elektrolyse handelt es sich um einen chemischen Prozess, bei welchem elektrischer Strom eine Redoxreaktion hervorruft. Eine Elektrolyse erfordert eine Gleichspannungsquelle, welche die benötigte elektrische Energie bereitstellt. Der Energiebedarf einer Elektrolyseanlage ist vergleichsweise hoch, so dass ein Bedarf besteht, die Energieeffizienz einer Elektrolyseanlage zu steigern.Electrolysis is a chemical process in which electric current causes a redox reaction. Electrolysis requires a DC voltage source that provides the required electrical energy. The energy requirement of an electrolysis system is comparatively high, so there is a need to increase the energy efficiency of an electrolysis system.

Des Weiteren sind bereits Auftriebsenergieanlagen bekannt. Diese zeichnen sich durch ein Einblasen von Luft in Auftriebskörper aus, welche mit mechanischen Rotationsanlagen verbunden sind und dadurch Auftriebskraft und Auftriebsgeschwindigkeit über eine Auftriebswegstrecke in eine Drehbewegung überführen können. Diese Drehbewegung kann zur Energiegewinnung genutzt werden. Auch derartige Auftriebsenergieanlagen haben wegen der Notwendigkeit des Einblasens von Luft einen vergleichsweise hohen Energieverbrauch, so dass auch bei derartigen Auftriebsenergieanlagen der Bedarf besteht, die Energieeffizienz zu steigern.Furthermore, buoyancy energy systems are already known. These are characterized by blowing air into buoyancy bodies, which are connected to mechanical rotation systems and can therefore convert buoyancy force and buoyancy speed into a rotational movement over a buoyancy path. This rotational movement can be used to generate energy. Such buoyancy energy systems also have a comparatively high energy consumption due to the need to blow in air, so that there is also a need to increase the energy efficiency of such buoyancy energy systems.

Aus der DE 20 2019 004 240 U1 ist eine Elektrolysevorrichtung bekannt, welche eine Elektrodenanordnung, ein Wasserstoffsteigrohr, ein Sauerstoffsteigrohr und eine auftriebskraftumformende Einheit aufweist. Die genannten Steigrohre sind in Umgebungswasser getaucht. Bei diesem Umgebungswasser kann es sich um ein Meeresgewässer, ein Binnengewässer, einen Brunnen oder ein Tauchbecken handeln. Ein derartiges eingetauchtes System mit offenen Gefäßen weist den Nachteil auf, dass sehr schnell ein unerwünschter Druckausgleich wirksam wird.From the DE 20 2019 004 240 U1 an electrolysis device is known which has an electrode arrangement, a hydrogen riser, an oxygen riser and a buoyancy-forming unit. The riser pipes mentioned are submerged in ambient water. This ambient water can be a marine body of water, an inland body of water, a well or a diving pool. Such an immersed system with open vessels has the disadvantage that undesirable pressure equalization takes effect very quickly.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Energiegewinnung in einer Elektrolyseanlage anzugeben, bei welchem die Energieeffizienz erhöht ist.The object of the invention is to provide a method for generating energy in an electrolysis plant in which the energy efficiency is increased.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.This task is achieved by a method with the features specified in claim 1.

Bei diesem Verfahren zur Energiegewinnung in einer Elektrolyseanlage werden unter Verwendung einer eine Kathode und eine Anode aufweisenden Gleichspannungsquelle in einem flüssigen Elektrolyten Gase gebildet, die unter Blasenbildung im flüssigen Elektrolyten nach oben steigen, wobei die Auftriebskraft der Gase in einer Flüssigkeitssäule des Elektrolyten zur Energiegewinnung genutzt wird.In this method for generating energy in an electrolysis system, using a DC voltage source having a cathode and an anode, gases are formed in a liquid electrolyte, which rise to form bubbles in the liquid electrolyte, the buoyancy of the gases in a liquid column of the electrolyte being used to generate energy .

Bei diesem Verfahren wird in vorteilhafter Weise der gesamte Auftrieb der Gasblasen und somit die gesamte Verdrängung des flüssigen Elektrolyten zur Energieerzeugung genutzt. Bei diesem Verfahren können folglich ein Auffangen und Sammeln der gebildeten Gasblasen und eine Übertragung der gesamten Auftriebskräfte des Gases in dem Elektrolyten auf eine Kraftmaschine erfolgen. Die mittels dieser Kraftmaschine erzeugte Energie kann zur Reduzierung der zur Durchführung der Elektrolyse benötigten Energie verwendet werden oder anderen, externen Energieverbrauchern zur Verfügung gestellt werden.In this process, the entire buoyancy of the gas bubbles and thus the entire displacement of the liquid electrolyte is advantageously used to generate energy. With this method, the gas bubbles formed can be caught and collected and the entire buoyancy forces of the gas in the electrolyte can be transferred to an engine. The energy generated by this engine can be used to reduce the energy required to carry out the electrolysis or can be made available to other external energy consumers.

Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass es unabhängig von seiner konstruktiven Umgebung ist. Es kann sowohl bei in Gewässern eingetauchten Anlagen als auch bei fest umhüllten Anlagen angewendet werden.Another advantage of this method is that it is independent of its structural environment. It can be applied to both systems submerged in water and solidly enclosed systems.

Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender beispielhafter Beschreibung anhand der Figuren.Further advantageous properties of the invention result from the following exemplary description based on the figures.

Es zeigt

  • Figur 1 ein Ausführungsbeispiel zur Erläuterung der wesentlichen Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • Figur 2 ein Ausführungsbeispiel zur Veranschaulichung von in einem flüssigen Elektrolyten gebildeten Gasblasen,
  • Figur 3 ein Ausführungsbeispiel zur Erläuterung einer Auftriebsenergiegewinnungsanlage,
  • Figur 4 ein erstes Ausführungsbeispiel zur Veranschaulichung der Übertragung der Auftriebskraft der Gase auf eine Kraftmaschine und
  • Figur 5 ein zweites Ausführungsbeispiel zur Veranschaulichung der Übertragung der Auftriebskraft der Gase auf eine Kraftmaschine.
It shows
  • Figure 1 an exemplary embodiment to explain the essential features of the method according to the invention,
  • Figure 2 an exemplary embodiment to illustrate gas bubbles formed in a liquid electrolyte,
  • Figure 3 an exemplary embodiment to explain a buoyancy energy generation system,
  • Figure 4 a first exemplary embodiment to illustrate the transfer of the buoyant force of the gases to an engine and
  • Figure 5 a second exemplary embodiment to illustrate the transfer of the buoyant force of the gases to an engine.

Die Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel zur Erläuterung der wesentlichen Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens.The Figure 1 shows an exemplary embodiment to explain the essential features of the method according to the invention.

In der Figur 1 sind eine Kammer A und eine mit der Kammer A verbundene Kammer B dargestellt. In der Kammer A ist eine Kathode 1 angeordnet. In der Kammer B ist eine Anode 2 angeordnet. In beide Kammern A und B ist ein flüssiger Elektrolyt C eingebracht, bei dem es sich um ein Reaktionsprodukt einer vorher erfolgten Elektrolyse handelt.In the Figure 1 A chamber A and a chamber B connected to chamber A are shown. A cathode 1 is arranged in chamber A. An anode 2 is arranged in chamber B. A liquid electrolyte C is introduced into both chambers A and B, which is a reaction product of a previous electrolysis.

In den beiden Kammern A und B erfolgt eine Elektrolyse mit Gasbildung. Dies ist in der Figur 2 veranschaulicht. Aus der Figur 2 ist ersichtlich, dass sich sowohl in der Kammer A als auch in der Kammer B im flüssigen Elektrolyten in einem Bereich oberhalb der aus der Figur 1 ersichtlichen Elektroden 1 und 2 Gasblasen gebildet haben. Diese steigen -wie noch weiter unten ausgeführt wird - im Bereich einer Wegstrecke, die einer Säulenhöhe H des Elektrolyten-Gasgemisches entspricht, durch Auftriebskräfte nach obenElectrolysis with gas formation takes place in the two chambers A and B. This is in the Figure 2 illustrated. From the Figure 2 It can be seen that both in chamber A and in chamber B in the liquid electrolyte in an area above that from the Figure 1 visible electrodes 1 and 2 have formed gas bubbles. As will be explained further below, these rise upwards due to buoyancy forces in the area of a distance that corresponds to a column height H of the electrolyte-gas mixture

Bei der in der Figur 1 gezeigten Elektrolyse mit Gasbildung werden die Reaktionsprodukte Wasserstoff und Sauerstoff gebildet und jeweils oben ausgegeben.At the in the Figure 1 In the electrolysis with gas formation shown, the reaction products hydrogen and oxygen are formed and output at the top.

Bei der Elektrolyse mit Gasbildung steigen die gebildeten Gase getrennt in der Kammer A über der Kathode 1 und der Kammer B über der Anode 2 im flüssigen Elektrolyten nach oben. Dieses Aufsteigen der Gase in der Flüssigkeit nach oben erfolgt aufgrund einer Auftriebskraft FA. Für diese Auftriebskraft FA gilt die folgende Beziehung: F A = ρ · g · V V ,

Figure imgb0001
wobei

  • FA die Auftriebskraft,
  • ρ die Dichte des Elektrolyten,
  • g die Erdbeschleunigung und
  • Vv das verdrängte Volumen des Elektrolyten ist.
During electrolysis with gas formation, the gases formed rise separately in chamber A above cathode 1 and chamber B above anode 2 in the liquid electrolyte. This rising of the gases in the liquid upwards occurs due to a buoyancy force F A. The following relationship applies to this buoyancy force F A : F A = ρ · G · v v ,
Figure imgb0001
 where
  • F A is the buoyancy force,
  • ρ the density of the electrolyte,
  • g the acceleration due to gravity and
  • Vv is the displaced volume of the electrolyte.

Der Auftrieb der Gasblasen erfolgt mit einer Auftriebsgeschwindigkeit vA, die vom Volumen der Gasblasen abhängig ist.The buoyancy of the gas bubbles occurs at a buoyancy velocity v A , which depends on the volume of the gas bubbles.

Zwischen der Wegstrecke, die die Gasblasen in Abhängigkeit von ihrer Geschwindigkeit in der Flüssigkeitssäule nach oben zurücklegen und dem dabei verdrängten Volumen des flüssigen Elektrolyten gilt die folgende Beziehung: F · W / t = F A · v A ,

Figure imgb0002
wobei

  • F eine Kraft,
  • W die Wegstrecke der Gasblasen,
  • t die Zeit,
  • FA die Auftriebskraft und
  • vA die Auftriebsgeschwindigkeit ist.
The following relationship applies between the distance that the gas bubbles travel upwards in the liquid column depending on their speed and the volume of liquid electrolyte displaced in the process: F · W / t = F A · v A ,
Figure imgb0002
 where
  • F a force,
  • W is the distance traveled by the gas bubbles,
  • t the time,
  • F A is the buoyancy force and
  • v A is the buoyancy velocity.

Eine Auswertung dieser Beziehung ermöglicht eine Ermittlung eines Potentials zur Energiegewinnung.An evaluation of this relationship enables a potential for energy production to be determined.

Die Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel zur Erläuterung einer Auftriebsenergiegewinnungsanlage. Dabei ist in der Figur 3 nur eine der beiden Kammern A oder B veranschaulicht.The Figure 3 shows an exemplary embodiment to explain a buoyancy energy generation system. This is in the Figure 3 only one of the two chambers A or B is illustrated.

In der Figur 3 ist unten links die Anode 2 gezeigt, die in einem flüssigen Elektrolyten positioniert ist. An dieser Anode werden Gasblasen gebildet. Diese Gasblasen werden in einem Gasblasenkonzentrator 3 einem Konzentrierungsvorgang unterworfen und steigen dann weiter nach oben. Auf ihrem weiteren Weg nach oben werden die Gasblasen in einer Auffangvorrichtung 4 gesammelt. Diese Auffangvorrichtung ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel ähnlich einem umlaufenden Paternoster ausgebildet, welcher Auftriebskörper 5 aufweist, in denen jeweils konzentrierte Gasblasen 6 über eine Auftriebswegstrecke nach oben steigen. Am oberen Ende der Auftriebswegstrecke werden die nach oben beförderten Gasblasen aus den Auftriebskörpern ausgegeben. Die Auftriebskörper werden am Ende der Auftriebswegstrecke wieder nach unten umgeleitet und am unteren Ende der Auftriebswegstrecke wieder mit neu gebildeten Gasblasen gefüllt, die wiederum nach oben aufsteigen.In the Figure 3 The anode 2 is shown at the bottom left, which is positioned in a liquid electrolyte. Gas bubbles are formed at this anode. This Gas bubbles are subjected to a concentration process in a gas bubble concentrator 3 and then continue to rise. On their further upward journey, the gas bubbles are collected in a collecting device 4. In the exemplary embodiment shown, this collecting device is designed similarly to a rotating paternoster, which has buoyancy bodies 5 in which concentrated gas bubbles 6 rise upwards over a buoyancy path. At the upper end of the buoyancy path, the gas bubbles that are transported upwards are released from the buoyancy bodies. At the end of the buoyancy path, the buoyancy bodies are redirected downwards again and at the lower end of the buoyancy path they are filled again with newly formed gas bubbles, which in turn rise upwards.

Alternativ dazu kann die Auffangvorrichtung auch eine Turbine aufweisen.Alternatively, the collecting device can also have a turbine.

Die Energiegewinnung in einer Auftriebsenergiegewinnungsanlage ist im Wesentlichen abhängig vom Gasblasenvolumen, der Auftriebsgeschwindigkeit der Gasblasen, der Auftriebswegstrecke und der Spannung an der Anode und der Kathode. Diese Abhängigkeiten können einem Skalierungsvorgang unterworfen werden.Energy generation in a buoyancy energy generation system essentially depends on the gas bubble volume, the buoyancy speed of the gas bubbles, the buoyancy distance and the voltage at the anode and cathode. These dependencies can be subjected to a scaling operation.

Die vorstehend beschriebene Erfindung ersetzt nach alledem die Eigenschaften einer Auftriebsenergiegewinnungsanlage, welche bei bekannten Anlagen mit einer Einblasung von Luft arbeitet, durch eine gasbildende Elektrolyse.The invention described above replaces the properties of a buoyancy energy production system, which in known systems works with an injection of air, with gas-forming electrolysis.

Durch die Nutzung der bei der gasbildenden Elektrolyse entstehenden Gasblasen in einer Auftriebsenergiegewinnungsanlage zur Energiegewinnung wird die Energieeffizienz der Elektrolyse erhöht, weil die Auftriebskraft zu einem Energiegewinn beiträgt. Gasbildende Elektrolyse in Anwendung bei bisher druckluftbetriebenen Auftriebskraftwerken erhöht die Effizienz, weil ein kostenaufwendiges Einblasen von Luft nicht mehr notwendig ist. Das Verfahren kombiniert die Verfahren der Elektrolyse und die energieaufwendig druckluftbetriebenen Auftriebskraftwerke zu einem neuen Verfahren mit höherer Energieeffizienz.By using the gas bubbles created during gas-forming electrolysis in a buoyancy energy production system to generate energy, the energy efficiency of the electrolysis is increased because the buoyancy force contributes to energy gain. Gas-forming electrolysis when used in buoyancy power plants that were previously powered by compressed air increases efficiency because costly injection of air is no longer necessary. The process combines the electrolysis process and the energy-intensive compressed air-powered buoyancy power plants to create a new process with higher energy efficiency.

Die Einspeiseposition des flüssigen Elektrolyten ist zur Erhöhung der Energieeffizienz der Elektrolyseanlage so zu wählen, dass der Einspeisedruck des flüssigen Elektrolyten grösser ist als der hydrostatische Druck in der Flüssigkeitssäule des Elektrolyten. Dies wird bei fest umhüllten Anlagen, die auf Bodenniveau aufgebaut sind, dadurch am besten erreicht, dass sich die Einspeiseposition in Höhe des oberen Endbereiches flüssigen Elektrolyten befindet, wie es in der Figur 3 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Bodenversenkte oder eingetauchte Anlagen sind in Bezug auf die Energieeffizienz noch besser als auf Bodenniveau aufgebaute Anlagen.To increase the energy efficiency of the electrolysis system, the feed position of the liquid electrolyte must be chosen so that the feed pressure of the liquid electrolyte is greater than the hydrostatic pressure in the liquid column of the electrolyte. This is best achieved in tightly enclosed systems that are built at floor level by having the feed position at the level of the upper end area of liquid electrolyte, as in the Figure 3 is indicated with dashed lines. Submerged or submerged systems are even better in terms of energy efficiency than systems built at ground level.

Die Übertragung der Auftriebskraft der Gase direkt auf eine Kraftmaschine findet in vorteilhafter Weise an einer oder mehreren rotierenden Achsen der jeweils verwendeten Auftriebskraftübertragungseinheit statt.The transfer of the buoyancy force of the gases directly to an engine advantageously takes place on one or more rotating axes of the buoyancy force transmission unit used in each case.

Wird beispielsweise eine Turbine als auftriebskrafterzeugende Einheit verwendet, dann erfolgt die Energieübertagung an eine als Generator realisierte Kraftmaschine 7 an der Drehachse der Turbine, wie es in der Figur 4 veranschaulicht ist.If, for example, a turbine is used as a unit that generates buoyancy force, then the energy is transferred to an engine 7 implemented as a generator on the axis of rotation of the turbine, as in the Figure 4 is illustrated.

Wird hingegen eine in Form eines Paternosters realisierte auftriebskrafterzeugende Einheit verwendet, dann kann eine Energieübertragung an eine als Generator realisierte Kraftmaschine 7 an einer der beiden oder an beide der in der Figur 5 veranschaulichten Drehachsen vorgenommen werden.If, on the other hand, a buoyancy force-generating unit implemented in the form of a paternoster is used, then energy can be transferred to an engine 7 implemented as a generator on one of the two or both of the in the Figure 5 illustrated axes of rotation can be made.

Claims (13)

Verfahren zur Energiegewinnung in einer Elektrolyseanlage, in welcher unter Verwendung einer eine Kathode (1) und eine Anode (2) aufweisenden Gleichspannungsquelle in einem flüssigen Elektrolyten Gase gebildet werden, die unter Blasenbildung im flüssigen Elektrolyten nach oben steigen, wobei die Auftriebskraft (FA) der Gase in einer Flüssigkeitssäule des Elektrolyten zur Energiegewinnung genutzt wird.Method for generating energy in an electrolysis system, in which, using a DC voltage source having a cathode (1) and an anode (2), gases are formed in a liquid electrolyte, which rise upwards with the formation of bubbles in the liquid electrolyte, the buoyancy force (F A ) the gases in a liquid column of the electrolyte are used to generate energy. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem in getrennten Kammern (A, B) aus dem flüssigen Elektrolyten Wasserstoff und Sauerstoff gebildet werden.Method according to claim 1, in which hydrogen and oxygen are formed from the liquid electrolyte in separate chambers (A, B). Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem aus dem flüssigen Elektrolyten Chlorgas gebildet wird.Method according to claim 1, in which chlorine gas is formed from the liquid electrolyte. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die gebildeten Gasblasen auf ihrem Weg nach oben in einer Auffangvorrichtung (4) gesammelt werden.Method according to one of the preceding claims, in which the gas bubbles formed are collected in a collecting device (4) on their way up. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die gebildeten Gasblasen auf ihrem Weg nach oben in Auftriebskörpern (5) der Auffangvorrichtung (4) gesammelt werden.Method according to one of the preceding claims, in which the gas bubbles formed are collected on their way upward in buoyancy bodies (5) of the collecting device (4). Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem die gebildeten Gasblasen auf ihrem Weg nach oben in miteinander verbundenen Auftriebskörpern (5) der Auffangvorrichtung (4) gesammelt werden,Method according to claim 5, in which the gas bubbles formed are collected on their way upward in interconnected buoyancy bodies (5) of the collecting device (4), Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei welchem die gebildeten Gasblasen auf ihrem Weg nach oben vor ihrer Sammlung in der Auffangvorrichtung (4) einem Konzentrierungsvorgang in einem Konzentrator (3) unterworfen werden.Method according to one of claims 4 to 6, in which the gas bubbles formed are subjected to a concentration process in a concentrator (3) on their way up before they are collected in the collecting device (4). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Auftriebskraft der Gase direkt auf eine Kraftmaschine übertragen wird.Method according to one of the preceding claims, in which the buoyant force of the gases is transmitted directly to an engine. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Auftriebskraft der Gase über eine Auftriebswegstrecke zur Energiegewinnung genutzt wird, die einer Säulenhöhe (H) der Flüssigkeitssäule des Elektrolyten-Gasgemisches entspricht.Method according to one of the preceding claims, in which the buoyancy force of the gases is used to generate energy over a buoyancy path that corresponds to a column height (H) of the liquid column of the electrolyte-gas mixture. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem die Auftriebsenergie des Gases im Elektrolyten-Gasgemisch von einer Auftriebsgeschwindigkeit (VA) des Gases im Bereich der Auftriebswegstrecke abhängig ist.Method according to claim 9, in which the buoyancy energy of the gas in the electrolyte-gas mixture depends on a buoyancy velocity (V A ) of the gas in the region of the buoyancy path. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftriebskraft (FA) des Gases durch die folgende Beziehung berechnet wird: F A = ρ · g · V V ,
Figure imgb0003
 wobei FA die Auftriebskraft, ρ die Dichte des Elektrolyten, g die Erdbeschleunigung und Vv das verdrängte Volumen des Elektrolyten ist. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the buoyancy force (F A ) of the gas is calculated by the following relationship: F A = ρ · G · v v ,
Figure imgb0003
 where F A is the buoyancy force, ρ the density of the electrolyte, g the acceleration due to gravity and Vv is the displaced volume of the electrolyte. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftrieb von im Elektrolyten-Gasgemisch gebildeten Gasblasen eine Auftriebsgeschwindigkeit (vA) aufweist, die vom Gasblasenvolumen abhängig ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the buoyancy of gas bubbles formed in the electrolyte-gas mixture has a buoyancy speed (v A ) which is dependent on the gas bubble volume. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Wegstrecke, die die Gasblasen in Abhängigkeit von ihrer Geschwindigkeit in der Flüssigkeitssäule nach oben zurücklegen, und dem dabei verdrängten Volumen des Elektrolyten ein Potential zur Energiegewinnung durch eine Auswertung der folgenden Beziehung ermittelt wird: F · W / t = F A · v A ,
Figure imgb0004
 wobei F eine Kraft, W die Wegstrecke der Gasblasen, t die Zeit, FA die Auftriebskraft und vA die Auftriebsgeschwindigkeit ist. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a potential for energy production is determined from the distance that the gas bubbles travel upwards in the liquid column depending on their speed and the volume of the electrolyte displaced in the process by evaluating the following relationship: F · W / t = F A · v A ,
Figure imgb0004
 where F a force, W is the distance traveled by the gas bubbles, t the time, F A is the buoyancy force and v A is the buoyancy velocity.
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