EP4665690A1 - Aufbereitungsvorrichtung zur Aufbereitung von Wasser für einen Elektrolyseur, Aufbereitungssystem und Verfahren zur Aufbereitung - Google Patents

Aufbereitungsvorrichtung zur Aufbereitung von Wasser für einen Elektrolyseur, Aufbereitungssystem und Verfahren zur Aufbereitung

Info

Publication number
EP4665690A1
EP4665690A1 EP24701822.9A EP24701822A EP4665690A1 EP 4665690 A1 EP4665690 A1 EP 4665690A1 EP 24701822 A EP24701822 A EP 24701822A EP 4665690 A1 EP4665690 A1 EP 4665690A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
water
distillate
electrolyzer
concentrate
treatment device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24701822.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Kavka
Karel Cermak
Tomas Kubina
Martin Wierer
Ladislav Cerny
Wolfgang Schleifenbaum
Jan Stedry
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4665690A1 publication Critical patent/EP4665690A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/28—Evaporating with vapour compression
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/041—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation by means of vapour compression
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
    • C02F1/4693—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis electrodialysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
    • C02F1/4693—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis electrodialysis
    • C02F1/4695—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis electrodialysis electrodeionisation

Definitions

  • Treatment device for treating water for an electrolyzer treatment system and method for treatment
  • the electrolysis of water to produce hydrogen is usually carried out within the civilized infrastructure, in cities or industrial areas.
  • the desired future of CO2-neutral hydrogen production also requires the electrolysis to be carried out in remote regions, especially offshore, using wind energy or in deserts using solar or wind energy.
  • pure water is required, which must even be of a higher purity than drinking water.
  • Water treatment for electrolysis is usually carried out using reverse osmosis in combination with ion exchangers.
  • the electrolyzer systems currently known consisting of an electrolyzer and a water treatment device, are only suitable to a limited extent for use in remote areas, as they require a lot of maintenance, which increases operating costs enormously. Furthermore, most electrolyzer systems are run with chemicals to clean them. Regular cleaning increases the service life and at the same time reduces maintenance intervals. These lead to chemical emissions that damage the environment and thus endanger the sustainability in relation to the actual CO2-neutral concept of the electrolyzer. Disclosure of the invention
  • a treatment device for treating water for an electrolyzer is proposed, with a feed water dispenser for providing feed water, a steam compression distiller, in particular a mechanical steam compression distiller, for pre-cleaning the feed water provided, wherein the steam compression distiller is designed to produce distillate and concentrate from the feed water provided, a concentrate discharge for discharging the first concentrate, and a distillate feed for feeding at least part of the distillate to an electrolyzer or a cooling water reservoir of an electrolyzer.
  • the feed water can be contaminated water that is available in the region, for example a remote region. This can be sea water, lake water, rain water or brackish water. This is made available to the treatment device by means of a feed water tank or a feed water pump, i.e. a feed water dispenser.
  • a feed water dispenser can be anything that is able to supply the treatment device with feed water.
  • the steam compression distiller is used to purify the pre-water to separate salts and other impurities from the pre-water, producing distillate, very pure water.
  • the effect of the steam compression distiller is based on the compression of water vapor. It is also possible to compress the water vapor using a mechanical device such as a steam compressor.
  • the steam produced is fed to a heat exchange condenser, which returns the steam to water.
  • the resulting distillate is partially discharged or stored, while the heat removed by the condensation is transferred to the pre-water.
  • the water treatment produces distillate, i.e. pure water, with a pH value of approx. 7. This protects the components of the treatment device from calcification.
  • a mechanical vapor compression distiller prefers a temperature range of 70°C to 85°C to produce distillate. This has a positive effect on corrosion protection and reduces biological contamination.
  • the treatment device produces distillate in a simple manner with sufficient quality to be fed to an electrolyzer or an electrolyzer cooling water tank.
  • the distillate can be used as process and/or cooling water.
  • an electrodeionizer is provided for the subsequent purification of the distillate, whereby the electrodeionizer is connected downstream of the vapor compression distillator.
  • the electrodeionizer can form a second stage of water treatment using the treatment device.
  • One advantage of the electrodeionizer is that it produces ultrapure water and a second concentrate, i.e. a concentrated salt solution, from the distillate that comes from the steam compression distiller. Subsequent cleaning here means that the degree of purity of the distillate is increased again. This subsequent cleaning may be necessary for the use of ultrapure water as process water for the electrolyzer in order not to impair the service life of the electrolyzer.
  • the concentrated salt solution can either be disposed of or fed back into the feed water.
  • the electrodialyzer is in fluid communication with the vapor compression distiller and the feed water. It can form a third stage of water treatment by means of a treatment device.
  • the Mineralization of the feed water by the concentrate concentrated in the electrodialyzer serves to prevent calcification of the treatment device.
  • the product water of the electrodialyzer which is a solution with a low pH value, primarily protects the steam compression distiller from calcification. When operating the electrodialyzer, the use of chemicals for decalcification is not necessary. This means that maintenance intervals can be reduced, thus reducing personnel and maintenance costs.
  • distillate which can be used for other processes or, after remineralization, as distillate to supply people.
  • This is particularly advantageous when used in a remote region, as there is often no distillate source available in these regions.
  • the processing system is designed to be mobile. This allows the processing device to be used regardless of location and easy to transport.
  • a heater is provided for the supply water, wherein the heater is designed to heat the supply water to a temperature of 5 to 30°C, preferably 10 to 25°C.
  • a treatment system with a treatment device described above and an electrolyzer and/or a cooling water reservoir of an electrolyzer is proposed.
  • the use of the distillate from the treatment device is particularly suitable after further treatment to produce ultrapure water as product water for the media circuit, as it is particularly pure, which also means that the product water is purer than the distillate.
  • the distillate and/or the product water can have a cooling function in the respective circuit through which it flows.
  • a method for treating water, in particular process water, for an electrolyzer with a treatment device described above comprising the following steps:
  • the process can be used to easily produce distillate of sufficient quality to be fed to an electrolyzer or an electrolyzer's cooling water tank.
  • the distillate can be used as process and/or cooling water.
  • an electrodeionizer can be provided, by which the distillate is purified, whereby purified distillate and a second concentrate are produced, whereby the purified distillate is fed to the electrolyzer or the cooling water storage tank.
  • the distillate feed is interrupted by the electrodeionizer and leads first distillate and then purified distillate.
  • the second concentrate is used to prevent calcification of the components of the processing device, especially the vapor compression distiller. This allows the use of chemicals to be reduced or even eliminated. This can reduce maintenance costs and personnel costs.
  • a further advantage is if the water from the electrolyzer or the electrolyzer's cooling water tank is fed to the electrodeionizer for further cleaning.
  • This provides a cleaning step for a downstream device, in this case an electrolyzer.
  • a downstream device in this case an electrolyzer.
  • product water or cooling water for example, can be reprocessed or partially replaced.
  • an electrodialyzer by which the first concentrate of the steam compression distiller is at least partially, in particular completely, demineralized, the demineralized water is drained off and the minerals are fed into the feed water.
  • the electrodialyzer thus divides the first concentrate of the steam compression distiller into two products, namely a base, which is drained off, and an acid, which is fed back into the feed water.
  • the pretreatment of the feed water using the acid generated in the electrodialyzer serves to prevent calcification of the treatment device, primarily the steam compression distiller.
  • This avoidance of calcification means that the use of chemicals for decalcification can be dispensed with. Since the use of chemicals is reduced or eliminated entirely, maintenance intervals can be shortened and thus personnel and maintenance costs can be reduced.
  • a further advantage is when a second part of the pre-cleaned distillate is fed into an external distillate storage facility. This makes it possible to make distillate available for further processes or for people in remote regions.
  • the feed water is preheated to a temperature of 5 to 30°C, preferably 10 to 25°C. This enables efficient processing of the feed water in the steam compression distiller. This allows the distiller to save energy and efficiently process the feed water.
  • FIG. 1 schematic representation of a processing device
  • FIG. 1 schematic representation of a processing system
  • FIG. 3 schematic representation of a process.
  • Fig. 1 shows a treatment device 1 for treating water for an electrolyzer 2, with a pre-water dispenser 3 for providing pre-water 4, a steam compression distiller 5, in particular a mechanical steam compression distiller 5, for pre-cleaning the pre-water 4 provided, wherein the steam compression distiller 5 is designed to produce distillate 6 and a first concentrate 7 from the pre-water 4 provided, a concentrate discharge 8 for discharging the first concentrate 7, and a distillate feed 9 for feeding at least of a portion of the distillate 7 to an electrolyzer 2 or a cooling water reservoir 10 of an electrolyzer 2.
  • the processing device 1 For the subsequent purification of the distillate 6, the processing device 1 according to Fig. 1 provides an electrodeionizer 11. During the purification, this separates high-purity distillate 6 and the second concentrate 12.
  • the distillate 6 is fed via the distillate feed 9 to the electrolyzer 2 or the cooling water reservoir 10 of an electrolyzer 2.
  • the second concentrate 12 contains acid and is fed to the pre-water 4 for pretreatment or is discharged from the processing device 1. This is functionally connected downstream of the steam compression distiller 5.
  • an electrodialyzer 13 is provided. This uses the first concentrate 7 of the steam compression distiller 5. This produces a second concentrate 12 with a low pH value, which is fed to the preliminary water 4 and water which is discharged.
  • an external distillate storage 15 is provided to additionally store distillate 6 produced from the vapor compression distillator 5.
  • processing system 17 is designed to be mobile.
  • a heater 16 for the preliminary water 4 is provided in the processing device 1.
  • the heater 16 is designed to heat the preliminary water 4 to a temperature of 5 to 30°C.
  • Fig. 2 shows a treatment system 17 with a treatment device 1 according to Fig. 1 and an electrolyzer 2 and/or a cooling water reservoir 10 of an electrolyzer 2.
  • Fig. 3 and Fig. 1 show the method 100 for treating water for an electrolyzer 2 with a treatment device 1 described above with the following steps:
  • the second concentrate 12 is partly discharged from the entire treatment device 1 170 and another part is fed back to the feed water 4 for pretreatment 180.
  • the electrolyzer 2 or the cooling water reservoir 10 of the electrolyzer 2 can supply water to the electrodeionizer 11 for further cleaning 190, as shown schematically in Fig. 2.
  • a further demineralization 200 is provided by an electrodialyzer 13.
  • the basic water 19 is then drained off 210 and the acidic water 14 is fed to the preliminary water 4.
  • a second part of the pre-cleaned distillate 6 is fed 230 to an external distillate storage 15.
  • a heater 16 is provided, by which the preliminary water 4 is preheated to a temperature of 5 to 30°C.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aufbereitungsvorrichtung (1) zur Aufbereitung von Wasser für einen Elektrolyseur (2), mit einem Vorwasserspender (3) zur Bereitstellung von Vorwasser (4), einem Dampfkompressionsdestillator (5), insbesondere einem mechanischen Dampfkompressionsdestillator (5), zur Vorreinigung des bereitgestellten Vorwassers (4), wobei der Dampfkompressionsdestillator (5) dazu eingerichtet ist, aus dem bereitgestellten Vorwasser (4) Destillat (6) und Konzentrat (7) zu erzeugen, einer Konzentratabführung (8) zur Abführung des Konzentrats, und einer Destillatzuführung (9) zur Zuführung zumindest eines Teils des Destillats zu einem Elektrolyseur (2) oder einem Kühlwasserspeicher (10) eines Elektrolyseurs (2).

Description

Beschreibung
Titel
Aufbereitungsvorrichtung zur Aufbereitung von Wasser für einen Elektrolyseur, Aufbereitungssystem und Verfahren zur Aufbereitung
Stand der Technik
Die Elektrolyse von Wasser zur Erzeugung von Wasserstoff wird in der Regel innerhalb der zivilisatorischen Infrastruktur, in Städten oder Industriegebieten durchgeführt. Die angestrebte Zukunft der CO2-neutralen Erzeugung von Wasserstoff erfordert allerdings auch die Durchführung der Elektrolyse in entlegenen Regionen, insbesondere Offshore, unter Nutzung von Windenergie oder in Wüsten unter Nutzung von Sonnen- oder Windenergie. Um die Elektrolyse effizient durchführen zu können, ist reines Wasser notwendig, welches sogar eine höhere Reinheit als Trinkwasser haben muss. Hierzu wird eine Wasseraufbereitung benötigt, welche insbesondere Wasser mit hohem Salzgehalt und Verunreinigungen in der abgelegenen Region aufbereiten kann. Dabei wird die Wasseraufbereitung für die Elektrolyse meist durch Umkehrosmose in Kombination mit Ionenaustauschern realisiert.
Die derzeit bekannten Elektrolyseursysteme, bestehend aus einem Elektrolyseur und einem Wasseraufbereitungsgerät, eignen sich nur eingeschränkt für die Nutzung in entlegenen Gebieten, da sie einen hohen Wartungsaufwand haben, welcher die Betriebskosten enorm anhebt. Ferner werden die meisten Elektrolyseursysteme mit Chemikalien befahren, um diese zu reinigen. Die regelmäßige Reinigung führt zur Erhöhung der Lebensdauer und verringert gleichzeitig Wartungsintervalle. Diese führen zu chemischen Emissionen, die die Umwelt schädigen und somit die Nachhaltigkeit in Bezug auf das eigentliche CO2 neutrale Konzept des Elektrolyseurs gefährden. Offenbarung der Erfindung
Vorgeschlagen wird eine Aufbereitungsvorrichtung zur Aufbereitung von Wasser für einen Elektrolyseur, mit einem Vorlaufwasserspender zur Bereitstellung von Vorlaufwasser, einem Dampfkompressionsdestillator, insbesondere einem mechanischen Dampfkompressionsdestillator, zur Vorreinigung des bereitgestellten Vorlaufwassers, wobei der Dampfkompressionsdestillator dazu eingerichtet ist, aus dem bereitgestellten Vorlaufwasser Destillat und Konzentrat zu erzeugen, einer Konzentratabführung zur Abführung des ersten Konzentrats, und einer Destillatzuführung zur Zuführung zumindest eines Teils des Destillats zu einem Elektrolyseur oder einem Kühlwasserspeicher eines Elektrolyseurs.
Das Vorwasser kann dabei verunreinigtes Wasser, das in der Region, beispielsweise einer entlegenen Region, zur Verfügung steht, sein. Dabei kann es sich um Meerwasser, Seewasser, Regenwasser oder Brackwasser handeln. Dieses wird der Aufbereitungsvorrichtung mittels einem Vorlaufwasserspeicher oder einer Vorlaufwasserpumpe, also einem Vorlaufspender, zur Verfügung gestellt. Ein Vorlaufwasserspender kann alles sein, was in der Lage ist, die Aufbereitungsvorrichtung mit Vorlaufwasser zu versorgen.
Der Dampfkompressionsdestillator dient der Reinigung des Vorwassers, um Salze und andere Verunreinigungen von dem Vorwasser zu trennen, wobei Destillat, sehr reines Wasser, erzeugt wird. Die Wirkung des Dampfkompressionsdestillators beruht auf der Kompression von Wasserdampf. Ferner ist es möglich den Wasserdampf mit einer mechanischen Vorrichtung, wie einem Dampfkompressor, zu komprimieren. Der erzeugte Dampf wird zu einem Wärmeaustauschkondensator geleitet, der den Dampf zu Wasser zurückführt. Das entstehende Destillat wird teilweise abgeführt oder gespeichert, während die durch die Kondensation entzogene Wärme auf das Vorwasser übertragen wird. Die Wasseraufbereitung erzeugt dabei Destillat, also reines Wasser, mit einem pH-Wert von ca. 7. Dies schützt sowohl die Bauteile der Aufbereitungsvorrichtung vor Verkalkung.
Ein mechanischer Dampfkompressionsdestillator bevorzugt einen Temperaturbereich von 70°C bis 85°C, um Destillat herzustellen. Dies wirkt sich positiv auf den Korrosionsschutz aus und vermindert biologische Verunreinigungen.
Die Aufbereitungsvorrichtung stellt auf einfache Art und Weise Destillat mit einer ausreichenden Qualität zur Zuführung zu einem Elektrolyseur oder einem Kühlwasserspeicher eines Elektrolyseurs her. Dabei kann das Destillat als Prozess- und/oder Kühlwasser eingesetzt werden.
Es ist vorteilhaft, wenn ein Elektrodeionisator zur Nachreinigung des Destillats vorgesehen ist, wobei der Elektrodeionisator dem Dampfkompressionsdestillator nachgeschaltet ist.
Der Elektrodeionisator kann eine zweite Stufe einer Wasseraufbereitung mittels der Aufbereitungsvorrichtung bilden. Ein Vorteil des Elektrodeionisators ist es, dass er aus dem Destillat, das aus dem Dampfkompressionsdestillator kommt, Reinstwasser und ein zweites Konzentrat, das heißt eine aufkonzentrierte Salzlösung, erzeugt. Unter Nachreinigen wird hier also verstanden, dass der Reinheitsgrad des Destillats noch einmal erhöht wird. Diese Nachreinigung kann für die Verwendung des Reinstwassers als Prozesswasser für den Elektrolyseur notwendig sein, um die Lebensdauer des Elektrolyseurs nicht zu beeinträchtigen. Die aufkonzentrierte Salzlösung kann entweder entsorgt oder wieder dem Vorlaufwasser zugeführt werden.
Ferner ist es denkbar, dass ein Elektrodialysator zur Vorbehandlung des Vorlaufwassers vorgesehen ist.
Der Elektrodialysator steht in Fluidverbindung mit dem Dampfkompressionsdestillator und dem Vorlaufwasser. Er kann eine dritte Stufe der Wasseraufbereitung mittels einer Aufbereitungsvorrichtung bilden. Die Mineralisierung des Vorlaufwassers durch die im Elektrodialysator aufkonzentrierte Konzentrat dient dabei dazu, die Verkalkung der Aufbereitungsvorrichtung zu verhindern. Das Produktwasser des Elektrodialysators, das eine Lösung mit einem geringen PH-Wert ist, schützt primär den Dampfkompressionsdestillator vor Verkalkung. Beim Betrieb des Elektrodialysators kann auf den Einsatz von Chemikalien zur Entkalkung verzichtet werden. Deshalb können die Wartungsintervalle reduziert und somit Personal- und Instandhaltungskosten reduziert werden.
Es ist weiterhin von Vorteil, wenn ein externer Destillatspeicher vorgesehen ist, um zusätzlich aus dem Dampfkompressionsdestillator erzeugtes Destillat zu speichern.
Dies ermöglicht es Destillat zu speichern, welches für andere Prozesse oder nach Remineralisierung als Destillat zur Versorgung von Menschen verwendet werden kann. Dies ist besonders bei einem Einsatz in einer entlegenen Region von Vorteil, da in diesen oftmals keine Destillatquelle zur Verfügung steht.
Ferner ist es besonders vorteilhaft, wenn das Aufbereitungssystem mobil ausgestaltet ist. Dies ermöglicht eine ortsunabhängige Anwendung der Aufbereitungsvorrichtung und einen einfachen Transport.
Denkbar ist auch, dass eine Heizung für das Vorlaufwasser vorgesehen ist, wobei die Heizung ausgebildet ist, das Vorlaufwasser auf eine Temperatur von 5 bis 30°C, vorzugsweise 10 bis 25°C, zu erwärmen.
Dies ermöglicht eine effiziente Verarbeitung des Vorwassers in dem Dampfkompressionsdestillator. Dadurch kann bei einem Kaltstart der Anlaufvorgang zur Aufbereitung des Vorwassers verkürzt werden.
In einem zweiten Aspekt wird ein Aufbereitungssystem mit einer oben beschriebenen Aufbereitungsvorrichtung und einem Elektrolyseur und/oder einem Kühlwasserspeicher eines Elektrolyseurs vorgeschlagen. Die Verwendung des Destillats aus der Aufbereitungsvorrichtung eignet sich nach einer weiteren Aufbereitung zu Reinstwasser besonders gut als Produktwasser des Medienkreislaufs, da es besonders rein ist, das heißt auch, dass das Produktwasser reiner ist als das Destillat. Ferner kann das Destillat und/oder das Produktwasser in dem jeweiligen Kreislauf, den es durchfließt, eine Kühlfunktion haben.
In einem dritten Aspekt wird ein Verfahren zur Aufbereitung von Wasser, insbesondere Prozesswasser, für einen Elektrolyseur mit einer oben beschriebenen Aufbereitungsvorrichtung vorgestellt, mit den folgenden Schritten:
- Bereitstellen von Vorlaufwasser aus einem Vorlaufwasserspender,
- Vorreinigen des Vorlaufwassers mittels eines Dampfkompressionsdestillators, wobei Destillat und ein erstes Konzentrat erzeugt wird;
- Abführen des ersten Konzentrats mittels einer Konzentratabführung;
- Zuführen zumindest eines Teils des Destillats zu einem Elektrolyseur oder einem Kühlwasserspeicher eines Elektrolyseurs mittels einer Destillatzuführung.
Mittels des Verfahrens kann auf einfache Art und Weise Destillat mit einer ausreichenden Qualität zur Zuführung zu einem Elektrolyseur oder einem Kühlwasserspeicher eines Elektrolyseurs erzeugt werden. Dabei kann das Destillat als Prozess- und/oder Kühlwasser eingesetzt werden.
Ferner kann ein Elektrodeionisator vorgesehen sein, durch den das Destillat nachgereinigt wird, wobei nachgereinigtes Destillat und ein zweites Konzentrat erzeugt wird, wobei das nachgereinigte Destillat dem Elektrolyseur oder dem Kühlwasserspeicher zugeführt wird. Dabei ist die Destillatzuführung durch den Elektrodeionisator unterbrochen und führt vorher Destillat und nachher nachgereinigtes Destillat.
Die zusätzliche Reinigung des Destillats erhöht den Reinheitsgrad des Wassers.
Je höher der Reinheitsgrad des Destillats, desto besser ist es für einen eventuellen Einsatz in einem Elektrolyseur geeignet. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das zweite Konzentrat durch den Elektrodeionisator zumindest teilweise, insbesondere vollständig, dem Vorlaufwasser zugeführt wird.
Das zweite Konzentrat wird genutzt, um die Verkalkung der Bauteile der Aufbereitungsvorrichtung, insbesondere des Dampfkompressionsdestillators, zu verhindern. Dadurch kann der Einsatz von Chemikalien reduziert werden oder gar auf ihn verzichtet werden. Dadurch können Instandhaltungskosten und Personalkosten reduziert werden.
Ein weiterer Vorteil ist es, wenn das Wasser aus dem Elektrolyseur oder dem Kühlwasserspeicher des Elektrolyseurs dem Elektrodeionisator zur erneuten Nachreinigung zugeführt wird.
Dadurch wird ein Reinigungsschritt für eine nachgelagerte Vorrichtung, in diesem Fall einem Elektrolyseur, zur Verfügung gestellt. Dadurch kann beispielsweise Produktwasser oder das Kühlwasser erneut aufbereitet oder teilweise ausgetauscht werden.
Zusätzlich ist es denkbar, dass ein Elektrodialysator vorgesehen ist, durch den das erste Konzentrat des Dampfkompressionsdestillators zumindest teilweise, insbesondere vollständig, demineralisiert wird, das demineralisierte Wasser abgeführt wird und die Minerale dem Vorlaufwasser zugeführt werden. Der Elektrodialysator teilt also das erste Konzentrat des Dampfkompressionsdestillators noch einmal in zwei Produkte, nämlich eine Base, welche abgeführt wird, und eine Säure, die erneut dem Vorwasser zugeführt wird.
Die Vorbehandlung des Vorlaufwassers durch die im Elektrodialysator erzeugte Säure dient dabei der Verkalkungsvermeidung der Aufbereitungsvorrichtung, primär des Dampfkompressionsdestillators. Aufgrund dieser Verkalkungsvermeidung kann auf den Einsatz von Chemikalien zur Entkalkung verzichtet werden. Da der Einsatz von Chemikalien reduziert bzw. auf diesen ganz verzichtet wird, können die Wartungsintervalle reduziert und somit Personal- und Instandhaltungskosten reduziert werden. Ein weiterer Vorteil ist es, wenn ein zweiter Teil des vorgereinigten Destillats einem externen Destillatspeicher zugeführt wird. Dies ermöglicht es in entlegenen Regionen für weitere Prozesse oder Menschen Destillat zur Verfügung zu stellen.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Vorlaufwasser auf eine Temperatur von 5 bis 30°C, vorzugsweise 10 bis 25°C, vorerwärmt wird. Dies ermöglicht eine effiziente Verarbeitung des Vorwassers in dem Dampfkompressionsdestillator. Dadurch kann dieser Energie sparen und effizient das Vorwasser aufbereiten.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
Diese zeigen:
Figur 1 schematische Darstellung einer Aufbereitungsvorrichtung;
Figur 2 schematische Darstellung eines Aufbereitungssystems;
Figur 3 schematische Darstellung eines Verfahrens.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt eine Aufbereitungsvorrichtung 1 zur Aufbereitung von Wasser für einen Elektrolyseur 2, mit einem Vorwasserspender 3 zur Bereitstellung von Vorwasser 4, einem Dampfkompressionsdestillator 5, insbesondere einem mechanischen Dampfkompressionsdestillator 5, zur Vorreinigung des bereitgestellten Vorwassers 4, wobei der Dampfkompressionsdestillator 5 dazu eingerichtet ist, aus dem bereitgestellten Vorwasser 4 Destillat 6 und ein erstes Konzentrat 7 zu erzeugen, einer Konzentratabführung 8 zur Abführung des ersten Konzentrats 7, und einer Destillatzuführung 9 zur Zuführung zumindest eines Teils des Destillats 7 zu einem Elektrolyseur 2 oder einem Kühlwasserspeicher 10 eines Elektrolyseurs 2.
Zur Nachreinigung des Destillats 6 sieht die Aufbereitungsvorrichtung 1 gemäß Fig. 1 einen Elektrodeionisator 11 vor. Dieser scheidet bei der Reinigung hochreines Destillat 6 und das zweite Konzentrat 12 ab. Dabei wird das Destillat 6 über die Destillatzuführung 9 dem Elektrolyseur 2 oder dem Kühlwasserspeicher 10 eines Elektrolyseurs 2 zugeführt. Das zweite Konzentrat 12 ist säurehaltig und wird zur Vorbehandlung dem Vorwasser 4 zugeführt oder aus der Aufbereitungsvorrichtung 1 abgeführt. Dieser ist funktionell dem Dampfkompressionsdestillator 5 nachgeschaltet.
Um die Verkalkung der Aufbereitungsvorrichtung 1 , insbesondere des Dampfkompressionsdestillators 5, zu verhindern, ist ein Elektrodialysator 13 vorgesehen. Dieser nutzt das erste Konzentrat 7 des Dampfkompressionsdestillators 5. Dabei entsteht ein zweites Konzentrat 12, mit geringem pH-Wert, welches dem Vorwassers 4 zugeführt wird und Wasser, welches abgeführt wird.
Des Weiteren ist ein externer Destillatspeicher 15 vorgesehen, um zusätzlich aus dem Dampfkompressionsdestillator 5 erzeugtes Destillat 6 zu speichern.
Des Weiteren ist das Aufbereitungssystem 17 mobil ausgestaltet.
Für ein effizientes Aufbereiten, insbesondere für ein schnelleres Aufheizen des Vorwassers bei einem Kaltstart, des Vorwassers 4 ist in der Aufbereitungsvorrichtung 1 eine Heizung 16 für das Vorwasser 4 vorgesehen. Die Heizung 16 ist dazu ausgebildet, das Vorwasser 4 auf eine Temperatur von 5 bis 30°C zu erwärmen.
Fig. 2 zeigt ein Aufbereitungssystem 17 mit einer Aufbereitungsvorrichtung 1 nach Fig. 1 und einem Elektrolyseur 2 und/oder einem Kühlwasserspeicher 10 eines Elektrolyseurs 2. Fig. 3 und Fig. 1 zeigen das Verfahren 100 zur Aufbereitung von Wasser für einen Elektrolyseur 2 mit einer oben beschriebenen Aufbereitungsvorrichtung 1 mit den folgenden Schritten:
- Bereitstellen 110 von Vorwasser 4 aus einem Vorwasserspender 3,
- Vorreinigen 120 des Vorwassers 4 mittels eines Dampfkompressionsdestillators 5, wobei das Destillat 6 und das erste Konzentrat 7 erzeugt wird;
- Abführen 130 des ersten Konzentrats 7 mittels einer Konzentratabführung 8;
- Zuführen 140 zumindest eines Teils des Destillats 6 zu einem Elektrodeionisator 11 und des anderen Teils in den externen Destillatspeicher 15,
- Nachreinigen 150 des Destillats 6 mittels des Elektrodeionisators 11 , wobei nachgereinigtes Destillat 18 und ein zweites Konzentrat 12 erzeugt wird
- Zuführen 160 des nachgereinigten Destillats 18 in den Elektrolyseur 2 oder einem Kühlwasserspeicher 10 eines Elektrolyseurs 2 mittels einer Destillatzuführung 9.
Dabei wird das zweite Konzentrat 12 zu einem Teil aus der gesamten Aufbereitungsvorrichtung 1 abgeführt 170 und ein anderer Teil wird wiederum zur Vorbehandlung dem Vorwasser 4 zugeführt 180.
Des Weiteren kann der Elektrolyseur 2 oder der Kühlwasserspeicher 10 des Elektrolyseurs 2 dem Elektrodeionisator 11 Wasser zur erneuten Nachreinigung zuführen 190, dies ist schematisch in Fig. 2 dargestellt.
Um die Verkalkung der Aufbereitungsvorrichtung 1 , insbesondere des Dampfkompressionsdestillators 5, zu verhindern, ist eine weitere Demineralisierung 200 durch einen Elektrodialysator 13 vorgesehen. Das basische Wasser 19 wird anschließend abgeführt 210 und das säurehaltige Wasser 14 dem Vorwasser 4 zugeführt. Für die Bereitstellung von Destillat 6 für Menschen oder weitere Prozesse, wird ein zweiter Teil des vorgereinigten Destillats 6 einem externen Destillatspeicher 15 zugeführt 230. Des Weiteren ist für einen beschleunigten Kaltstart des Verfahrens 100 zur
Aufbereitung von Vorwasser eine Heizung 16 vorgesehen, durch welche das Vorwasser 4 auf eine Temperatur von 5 bis 30°C vorerwärmt 240 wird.

Claims

Ansprüche
1 . Aufbereitungsvorrichtung (1) zur Aufbereitung von Wasser für einen Elektrolyseur (2), mit einem Vorwasserspender (3) zur Bereitstellung von Vorwasser (4), einem Dampfkompressionsdestillator (5), insbesondere einem mechanischen Dampfkompressionsdestillator (5), zur Vorreinigung des bereitgestellten Vorwassers (4), wobei der Dampfkompressionsdestillator (5) dazu eingerichtet ist, aus dem bereitgestellten Vorwasser (4) ein Destillat (6) und ein erstes Konzentrat (7) zu erzeugen, einer Konzentratabführung (8) zur Abführung des ersten Konzentrats (7), und einer Destillatzuführung (9) zur Zuführung zumindest eines Teils des Destillats zu einem Elektrolyseur (2) oder einem Kühlwasserspeicher (10) eines Elektrolyseurs (2).
2. Aufbereitungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektrodeionisator (11) zur Nachreinigung des Destillats (6) vorgesehen ist, wobei der Elektrodeionisator (11) dem Dampfkompressionsdestillator (5) nachgeschaltet ist.
3. Aufbereitungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektrodialysator (13) zur Nachbehandlung des ersten Konzentrats (7) des Dampfkompressionsdestillators (5) und Vorbehandlung des Vorwassers (4) vorgesehen ist.
4. Aufbereitungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein externer Destillatspeicher (15) vorgesehen ist, um zusätzlich aus dem Dampfkompressionsdestillator (5) erzeugtes Destillat (6) zu speichern.
5. Aufbereitungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbereitungsvorrichtung (1) mobil ausgestaltet ist.
6. Aufbereitungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizung (16) für das Vorwasser (4) vorgesehen ist, wobei die Heizung (16) ausgebildet ist, das Vorwasser (4) auf eine Temperatur von 5 bis 30°C, vorzugsweise 10 bis 25°C, zu erwärmen.
7. Aufbereitungssystem (17) mit einer Aufbereitungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem Elektrolyseur (2) und/oder einem Kühlwasserspeicher (10) eines Elektrolyseurs (2).
8. Verfahren (100) zur Aufbereitung von Wasser für einen Elektrolyseur (2) mit einer Aufbereitungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6; mit den folgenden Schritten:
- Bereitstellen (110) von Vorwasser (4) aus einem Vorwasserspender (3),
- Vorreinigen (120) des Vorwassers (4) mittels eines Dampfkompressionsdestillators (5), wobei ein Destillat (6) und ein erstes Konzentrat (7) erzeugt wird;
- Abführen (130) des ersten Konzentrats (7) mittels einer Konzentratabführung (8);
- Zuführen (160) zumindest eines Teils des Destillats (6) zu einem Elektrolyseur (2) oder einem Kühlwasserspeicher (10) eines Elektrolyseurs (2) mittels einer Destillatzuführung (9).
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektrodeionisator (11) vorgesehen ist, durch den das Destillat (6) nachgereinigt (150) wird, wobei nachgereinigtes Destillat (18) und ein zweites Konzentrat (12) erzeugt wird, wobei das nachgereinigte Destillat (18) dem Elektrolyseur (2) oder dem Kühlwasserspeicher (10) zugeführt (160) wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Konzentrat (12) durch den Elektrodeionisator (11) zumindest teilweise, insbesondere vollständig, dem Vorwasser (4) zugeführt (180) wird.
11 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser aus dem Elektrolyseur (2) oder dem Kühlwasserspeicher (10) des Elektrolyseurs (2) dem Elektrodeionisator (11) zur erneuten Nachreinigung (190) zugeführt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektrodialysator (13) vorgesehen ist, durch den das erste Konzentrat (7) des Dampfkompressionsdestillators (5) zumindest teilweise, insbesondere vollständig, demineralisiert (200) wird, das demineralisierte Wasser (19), insbesondere eine Base, abgeführt (210) wird und die Minerale, insbesondere eine Säure, dem Vorwasser (4) zugeführt (220) werden.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Teil des vorgereinigten Destillats (6) einem externen Destillatspeicher (15) zugeführt (230) wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorwasser (4) auf eine Temperatur von 5 bis 30°C, vorzugsweise 10 bis 25°C, vorerwärmt (240) wird.
EP24701822.9A 2023-02-14 2024-01-19 Aufbereitungsvorrichtung zur Aufbereitung von Wasser für einen Elektrolyseur, Aufbereitungssystem und Verfahren zur Aufbereitung Pending EP4665690A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023201227.8A DE102023201227A1 (de) 2023-02-14 2023-02-14 Aufbereitungsvorrichtung zur Aufbereitung von Wasser für einen Elektrolyseur, Aufbereitungssystem und Verfahren zur Aufbereitung
PCT/EP2024/051281 WO2024170216A1 (de) 2023-02-14 2024-01-19 Aufbereitungsvorrichtung zur Aufbereitung von Wasser für einen Elektrolyseur, Aufbereitungssystem und Verfahren zur Aufbereitung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4665690A1 true EP4665690A1 (de) 2025-12-24

Family

ID=89715948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP24701822.9A Pending EP4665690A1 (de) 2023-02-14 2024-01-19 Aufbereitungsvorrichtung zur Aufbereitung von Wasser für einen Elektrolyseur, Aufbereitungssystem und Verfahren zur Aufbereitung

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP4665690A1 (de)
KR (1) KR20250150042A (de)
CN (1) CN120693307A (de)
AU (1) AU2024222581A1 (de)
DE (1) DE102023201227A1 (de)
WO (1) WO2024170216A1 (de)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070235383A1 (en) 2006-03-28 2007-10-11 Hans-Joachim Krokoszinski Hybrid water desalination system and method of operation
DE102008018298A1 (de) 2008-04-11 2009-10-15 Vorwerk & Co. Interholding Gmbh Verfahren zum Durchführen einer Wasserreinigung
EP4067534A1 (de) * 2021-03-30 2022-10-05 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Offshore-kraftwerk für erneuerbare energien

Also Published As

Publication number Publication date
CN120693307A (zh) 2025-09-23
DE102023201227A1 (de) 2024-08-14
KR20250150042A (ko) 2025-10-17
AU2024222581A1 (en) 2025-10-02
WO2024170216A1 (de) 2024-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60003564T2 (de) Verfahren zur entsalzung von salzwasser unter verwendung ionenselektiver membranen
EP2623640B1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Elektrolyseurs
DE69403968T2 (de) Verfahren und einrichtung zur regenerierung von fluechtigen saeuren
DE69904945T2 (de) Verfahren zur verminderung von ablagerungen in elektroentionisierungsanlagen
WO1996007460A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum entsalzen von meerwasser
WO2010052172A1 (de) Verfahren zur entsalzung von salzhaltigem wasser
EP3284728B1 (de) Verfahren zur herstellung von pharmazeutisch nutzbaren wassern, nämlich von wasser für injektionszwecke (wfi) und vorrichtung zur durchführung des verfahrens
WO2014090973A1 (de) Verfahren und anlage zur aufbereitung und verarbeitung von wässern
DE102016115393A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von organisch belastetem Abwasser und/oder organisch belastetem Nassmüll, insbesondere zur Behandlung von Sanitärabwasser in Zügen
AT392915B (de) Verfahren zum abtrennen von wasser aus einer verduennten waesserigen loesung von n-methylmorpholin-n-oxid, n-methylmorpholin und/oder morpholin
DE102022104474A1 (de) Abtrennung von Säuren oder Laugen aus gelöste Metallionen enthaltenden sauren oder alkalischen wässrigen Lösungen
EP0361201A1 (de) Verfahren zum Entsorgen verbrauchter Öl-/Wasseremulsionen
DE102012217717A1 (de) Verfahren zur Rückgewinnung von Prozessabwässern einer Dampfkraftanlage
DE69928865T2 (de) Verfahren und System zur Behandlung von Abgasen
EP2352702A1 (de) Wasseraufbereitungsverfahren sowie dafür geeignete membrantrennvorrichtung und wasseraufbereitungsanlage
EP2118338B1 (de) Verfahren zur gewinnung von entsalztem wasser aus zirkonium-haltigem spülwasser
EP4665690A1 (de) Aufbereitungsvorrichtung zur Aufbereitung von Wasser für einen Elektrolyseur, Aufbereitungssystem und Verfahren zur Aufbereitung
DE3828882A1 (de) Vorrichtung zur speisewasseraufbereitung fuer ein kraftwerk
DE3243817C2 (de) Verfahren zur Erzeugung von keimarmem Reinwasser
EP3466890B1 (de) Verfahren zur aufbereitung von abwasser aus der milchindustrie
DE2346609A1 (de) Verfahren und anlage zum eindampfen einer krustenbildenden oder aetzenden loesung
DE202019001503U1 (de) 3D-Filtration-ULW Ultrafiltration des Umlaufwassers von hybriden Rückkühlwerken und sonstigen Kühlwerken mit Umlaufwasser
WO2020127571A1 (de) Verfahren zur herstellung von ammoniummetawolframat
DE102023201230A1 (de) Elektrolyseur, Kühlwassersystem mit einem Elektrolyseur, Verfahren zur Kühlung eines Elektrolyseurs
DE102015210910B4 (de) Anlage und Verfahren zum Trennen einer wässrigen Lösung in gereinigtes Wasser und Rückstände der Lösung

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20250915

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR