JP2017515972A - 電気分解装置への無停電電力供給 - Google Patents

Abstract

本発明は、電力供給（１０）の停止後に、代替電力供給として、電気分解装置（２）に無停電に電力供給する方法と、電気分解スタック（４）を備えた電気分解装置（２）とに関する。この方法によれば、電力供給（１０）の停止後、代替電力供給として、電気分解装置（２）の電気分解スタック（４）内に存在しかつ電流に変換可能なエネルギポテンシャル（２０）から電気分解装置（２）に代替的に電力を供給する。その場合、電気分解装置（２）の電気分解スタック（４）内に存在しかつ電流に変換可能なエネルギポテンシャル（２０）を制御して低減させる。電気分解装置（２）は、この方法を実行するように構成されている。

Description

本発明は、電力供給の停止後に代替電力供給によって電気分解装置に無停電に電力供給する方法と、電気分解スタックを備えた電気分解装置とに関する。

電気分解装置は、水及び電流を水素及び酸素に変換する電気化学装置である。

特に再生可能エネルギ源からエネルギを得るため、電気分解装置は、その技術な意義がますます高まっている。例えば、電気分解を用いて水素を形成するため、余った風力エネルギ又は太陽光エネルギを利用することができる。この水素は、その後、需要に応じてまた風又は太陽の状況とは無関係に、エネルギ再生のためのエネルギ担体として使用することができる。これにより、必然的に断続的である再生エネルギ生産の、技術的及び経済的な理由から必要な安定化を行うことができる。

水電気分解の方法のすべての変形形態において共通であるのは、電力供給の停止時には、使用している電気分解装置が、制御されていない動作状態に陥り得ることである。これは、例えば、ポンプ、制御装置、整流器ないしは電気部品のような装置の動作に必要な電力がもはや供給されずにこれらが突然停止しまう場合である。

上記の装置、環境及び操作員を保護するという安全技術の理由からこれは回避すべきである。例えば、このためには電気分解装置の無停電電力供給を実現することができ、この装置により、本来の電力供給の停止後、電気分解装置に引き続いて電力が供給される。

従来技術からは、電力供給の停止後に電気分解装置に無停電で電力を供給するさまざまな方法が公知である。

例えば国際公開第２００５／０３１０３９号（ＷＯ 2005/031039 A2）に記載されているように公知の方法では、電力供給の停止後、電気分解装置には、バッテリ支援されたエネルギ源ないしは電力源によって電力が供給される。別の公知の方法では、バッテリ支援されたエネルギ源の代わりに、コンデンサ支援されたエネルギ源が、電気分解装置の無停電電力供給装置として使用される。

本発明の課題は、電力停止後に電気分解装置に無停電で電力供給するための有利な教示を示すことである。特に本発明が課題とするのは、コスト面及び保守面において好適でありかつ安全技術的に有利な、電気分解装置の無停電電力供給を実現することである。

この課題は本発明により、各独立請求項の特徴部分に記載された特徴を備えた、電力供給の停止後に代替電力供給によって電気分解装置に無停電で電力供給する方法と、電気分解スタックを備えた電気分解装置とによって解決される。本発明の複数の好適な実施形態及び利点は、別の複数の請求項及び本明細書から得られ、かつ、上記の方法及び電気分解装置の両方に関連する。

この方法では、電気分解装置への電力供給の停止後、代替電力供給として、電気分解装置の電気分解スタック内に存在しかつ電流に変換可能なエネルギポテンシャルから、電気分解装置に代替的に電力が供給される。その場合、電気分解装置の電気分解スタック内に存在しかつ電流に変換可能なエネルギポテンシャルを制御して低減させる。

本発明は、（簡単に表現すると）電気分解装置への電力供給の停止時点に、この電気分解装置への電力供給を（可能であれば無停電に）維持するため、電気分解装置の電気分解スタックそれ自体内に存在しかつ電流に変換可能なエネルギポテンシャルを利用する、という着想に基づいている。電気分解装置の電気分解スタック内に存在しかつ電流に変換可能なエネルギポテンシャルは、これにより、この電気分解装置に引き続いて電力を供給するために制御して使用され、この際のこのエネルギポテンシャルはこれによって制御して低減させられる。

電気分解装置の電気分解スタック内に存在しかつ電流に変換可能なエネルギポテンシャルを、このエネルギポテンシャルからエネルギを取り出して、このエネルギがこの電気分解装置ないしはその装置部分に所定の電力を供給するために使用される、ように制御して低減させることが可能である。「制御してもしくは制御されて」とは、エネルギポテンシャルを、時間、量、位置又はその出所に応じて技術的に変化可能に低減させることも意味し得る。この制御された低減は、例えば、種々異なる複数のタイプのエネルギポテンシャルの設定可能な順序、設定可能なエネルギの取り出し量、又は、エネルギポテンシャルがほぼ完全に低減するまでの設定可能な時間にしたがって行われる。

これにより、安全技術的に特に有利な無停電電力供給を実現することができる。なぜならば、電力供給の停止後に一般的に環境及び操作員に対して存在する潜在的危険性、例えば電圧又は過剰圧力が制御されて低減するからである。これにより、損傷又は操作員及び環境に対する危険性を回避することができて特に有利である。

上記の電力供給の停止は、電力供給の意図的な停止であっても又は意図しない停止であってもよい。電力供給の停止は一般的には、電力網の故障、又は、別の障害に起因する電力停止によって、又は、電気分解装置もしくはこの電気分解装置の少なくとも１つの電気分解スタックへの、保守もしくは運転に起因する電力供給の遮断によって発生する。

電気分解装置内に存在するエネルギポテンシャルとは、化学的、電気化学的、電気的、機械的ないしは圧力ベースのエネルギポテンシャルであってよく、ないしはこれらのような種々異なる複数のエネルギポテンシャルから合成されてよい。

例えば、エネルギポテンシャルは、電気分解装置の１つの電気分解スタック内又は別の装置部分に、有利には圧力容器に、圧力が加えられた作動ガス（水素、酸素）の形態で存在する。別のエネルギポテンシャルは、電気分解装置における電気化学的ないしは化学的なポテンシャルの形態で存在し得る。上記の電気化学的ないしは化学的なエネルギポテンシャルは、例えば作動ガス、特に水素の反応性のガスクッションの形態で存在し、この作動ガスは、電気分解装置の電極又は高分子電解質膜に付着しており、この電気分解装置の動作原理を逆転させること（すなわち燃料電池としての動作）によって電流に変換可能である。エネルギポテンシャルはさらに、電気エネルギの形態で電気分解装置の電気又は電子部品内に、例えば整流器ないしはそのコンデンサ形式部品内に存在し得る。

電力供給の停止後、この電気分解装置には、電気分解スタック内に存在しかつ電流に変換可能なエネルギポテンシャルから代替的に電力が供給される。すなわちここでは代替的電力供給が行われる。電気分解装置には有利には、存在するエネルギポテンシャルから、無停電で電力が供給される。本発明との関連において無停電とは、少なくともほぼ無停電であることを意味する。電力供給の停止と、無停電の電力供給の使用との間には、時間的に制限された運転技術及び安全技術的にわずかな電力供給の中断が生じてよい。電力供給は好適には、上記のエネルギポテンシャルの電気エネルギへの変換後に行われる。

これにより、コスト的に有利な無停電の電力供給を実現することができて特に有利である。なぜならば、電気分解装置への無停電の電力供給のために一般的に使用されるバッテリ支援又はコンデンサ支援のエネルギ源を省略でき、またその保守もしくはローテーション的な使用を省略できるからである。

さらに、一般的にバッテリ支援の無停電の電力供給によって発生する火災の危険性がなくなって有利である。さらにこれにより、一般的にそのエネルギポテンシャルが限られているコンデンサ形式電力供給装置を、少なくとも比較的高くない性能で設計することができ、これによってコストが節約され、有利である。さらにこれにより、特に保守面において好適な無停電の電力供給を実現することができて有利である。なぜならばこれを行うために保守コストのかかる付加的な装置部品は不要だからである。さらに、無停電の電力供給を実現するために、大規模な付加的な装置部品が不要であることは有利であり、これによって特に設置スペース面で好適な解決手段が得られる。例えばコンデンサ形式の電力供給装置、及び、電気分解装置のエネルギポテンシャルから給電される電力供給装置の２つの電力供給装置を相補的に設けることも可能である。

さらに本発明では、電気分解スタック及び制御ユニットを備えた電気分解装置が設けられている。この電気分解装置は、電力供給の停止後に代替電力供給によって電気分解装置に無停電に電力供給する上記の方法を実行するように構成されている。上記の制御ユニットは、電気分解装置のエネルギポテンシャルから電力を取り出すため、この電気分解装置の少なくとも１つの負荷を駆動制御するように構成されている。

この負荷は好適には、安全技術的に問題のない動作ないしは継続動作に関連する、又は電気分解装置の制御された動作停止にも関連する電気又は電子部品である。例えばこの少なくとも１つの負荷は、電気分解装置内の圧力を下げるための電気作動放出弁である。この負荷は、電気分解装置内に存在するエネルギポテンシャルないしは電気分解装置の潜在的危険性を視覚化する表示エレメントであってもよい。これにより、制御された圧力低減を行うことができ、また操作員及び環境の安全性を高めることができて有利である。

本発明の有利な実施形態は、従属請求項からも得られる。これらの発展形態は、本発明による方法にも、本発明による電気分解装置にも共に係わるものである。

本発明及び以下で説明する発展形態は、ソフトウェアでも実現可能であり、また例えば専用の電気回路を使用してハードウェアでも実現可能である。

さらに、本発明又は以下で説明する発展形態の実現は、本発明又は発展形態を実行するコンピュータプログラムが記憶されているコンピュータ読み出し可能記憶媒体によって行うことが可能である。

本発明及び／又は以下で説明するすべての発展形態は、コンピュータプログラム製品によって実現することも可能であり、このコンピュータプログラム製品は、記憶媒体を有しており、この記憶媒体には、本発明及び／又は発展形態を実施するコンピュータプログラムが記憶されている。

有利な実施形態において、代替電力供給は、電気分解装置の電気分解スタック内に存在する電気化学エネルギポテンシャルから、少なくとも一時的に給電され、ただし代替的に電力供給するため及びエネルギポテンシャルを低減させるため、この電気分解スタックは、少なくとも一時的に燃料電池として動作される。

上記の電気化学エネルギポテンシャルは、電気分解スタックの１つの電極ないしは高分子電解質膜に接触する水素・水混合物に含まれ得る。これにより、電力供給の停止後には、代替電力供給のため、電極ないしは高分子電解質膜における水素・水混合物の電気化学反応によって電流を形成することができる。すなわち、電気分解スタックは、接触している水素・水混合物を使い果たすまで一時的に燃料電池として動作させられる。これにより、いわゆる電気分解装置の自己保存という形態で、特にコスト面及び保守面において好適な無停電の電力供給を達成することができる。さらにこれにより、水素・水混合物による潜在的危険性が最小化されて有利であり、ここでこの潜在的危険性は、この混合の爆発の危険性によって生じるものである。結果的に操作員、環境及び電気分解装置それ自体に対する安全性が高まって特に有利である。

別の実施形態では、電気分解装置の電気分解スタック内に存在する圧力ベースのエネルギポテンシャルから、及び／又は、電気分解装置内に存在する電気エネルギポテンシャルから、代替電力供給が少なくとも一時的に成される。

電気エネルギポテンシャルは、いわゆる残留ポテンシャルとして整流器ないしはそのコンデンサ形式部品、又は電気分解装置の別のコンデンサ形式電気部品内に含まれ得る。

圧力ベースのエネルギポテンシャルは、上記の装置の圧力ベースの作動ガスないしは作動ガス混合物内に含まれ得る。

有利な実施形態において、代替電力供給は、電気分解装置の電気分解スタック内に存在する圧力ベースのエネルギポテンシャルから少なくとも一時的に成される。この場合、この圧力ベースのエネルギポテンシャルは、代替電力供給のため及びエネルギポテンシャルを低減させるためのタービンユニットを用いて電気エネルギに変換される。

このタービンユニットは、タービン及び発電機を有し得る。タービン及び発電機は、数多く試験されておりかつ使用されている技術的な手段である。これにより、代替電力供給を成すために、技術的に簡単に実現可能な変換であって、圧力ベースのエネルギポテンシャルの電気エネルギへの確実な変換を達成することができる。

これにより、電気分解装置の比較的長く持続する無停電電力供給を行うことが有利である。さらにこれによって、電気及び／又は圧力ベースのエネルギポテンシャルによる潜在的危険性が最小化され、結果的に操作員、環境及び電気分解装置それ自体に対する安全性が高まって有利である。

有利な発展形態によれば、最初に電気化学エネルギポテンシャルを、つぎに電気エネルギポテンシャルを、続いて圧力ベースのエネルギポテンシャルを低減させる。

例えば、最初に水素・水混合物に含まれるエネルギポテンシャルを、つぎに電気分解装置のコンデンサ形式電気部品のエネルギポテンシャルを、続いて酸素の圧力ベースのエネルギポテンシャルを低減させる。しかしながらこれとは異なる、ポテンシャル低減の設定可能な順序も考えられる。これにより、種々異なるタイプの複数のエネルギポテンシャルによる潜在的危険性の大きさにしたがってエネルギポテンシャル全体を段階的に簡単に低減させることができ、電気分解装置の危険性のない状態を所期のように得ることができる。

圧力ベースのエネルギポテンシャルは択一的又は付加的に上記の装置の圧力容器内にも存在し得る。

有利な実施形態において、代替電力供給は、電気分解装置の整流ユニットの電気エネルギポテンシャルからも、少なくとも一時的に成される。この場合、この整流ユニットは、代替電力供給のため、及び、エネルギポテンシャルの低減のため、少なくとも一時的にエネルギ源として動作させられる。

上記の電気エネルギポテンシャルは択一的又は付加的に、電気分解装置の任意のコンデンサ形式電気部品内に存在し得る。これにより、電力供給の停止後の、電気分解装置の整流器による潜在的危険性を所期のように低減させることができて特に有利である。

好適には電気分解装置内に存在するエネルギポテンシャルを、１分から２０分以内、特に２分から１５分以内、有利には６分から８分以内に危険のないレベルに低減させる。

１分から２０分以内に、例えば２分以内にエネルギポテンシャルを低減させることにより、電気分解装置への電力供給があまり持続しない場合に付随して発生する潜在的危険性を特に適時に低減することができる。２分から１５分以内に、例えば５分以内にエネルギポテンシャルを低減させることにより、電気分解装置への電力供給が中程度持続する場合に付随して発生する潜在的危険性を適時に低減することができる。６分から８分以内に、例えば７分以内にエネルギポテンシャルを低減させることにより、電気分解装置への無停電の電力供給が特に長く持続する場合に付随して発生する潜在的危険性を十分に適時に低減することができる。これにより、第１には危険のないレベルにエネルギポテンシャルを十分に素早く低減することができ、第２には電気分解装置への十分に長く持続する無停電の電力供給を提供することができて有利である。

有利にはエネルギポテンシャルの危険のないレベルが、電圧の無い及び／又は電流の無い及び／又は過剰圧力の無い及び／又は反応ガスの無い、電気分解装置の動作状態として実現される。

これにより、爆発の危険性、短絡の危険性及び爆発の危険性が低減されて特に有利である。さらにこれにより、エネルギポテンシャルの低減および電力供給の再開後、操作員及び環境に対する危険のない電気分解装置の再始動が行われて有利である。

有利な実施形態では、電気分解装置内に存在するエネルギポテンシャルの低減後、コンデンサ形式エネルギ蓄積ユニットを用いて電気分解装置に無停電に電力を供給する。

これによって（電気分解装置内に存在するエネルギポテンシャルの低減を越えて）無停電の電力供給を時間的に延長することができて特に有利である。このことは、電気分解装置内に存在するエネルギポテンシャルが、十分に長く持続する無停電のエネルギ供給に対して十分でない場合に特に有利である。さらにコンデンサ形式エネルギ蓄積ユニットは、無停電の電力供給のために何重にも検査されておりかつコスト的に有利であるため、確実かつコスト的に最も有利な、時間的に延長された無停電の電力供給が達成される。

有利な実施形態によれば、電気分解装置の少なくとも１つの負荷に無停電の電力供給が行われる。

この負荷は、好適には安全関連の負荷、例えば電気作動弁又はポンプであり、これは、電気分解装置の制御された継続動作のため、ないしは制御された動作停止のために必要なものである。有利には本発明との関連において上記の電力供給は、上記の負荷が、動作技術的又は安全技術的に関連する電力供給の中断の影響を被ることはない、という意味において無停電に行われる。

有利な発展形態において上記の方法は、電気分解装置内に存在するエネルギポテンシャルの危険のないレベルへの低減を制御するために使用される。

これにより、例えばエネルギポテンシャルの低減の過程において、操作員による制御的な介入を行うことができて有利である。

有利な発展形態によれば、上記の制御ユニットは、電気分解スタックの電気化学エネルギポテンシャルから電力を取り出すため、電気分解装置の少なくとも１つの負荷を駆動制御するように設けられている。

電気化学エネルギポテンシャルは好適には、電気分解スタックの１つの電極又は１つの高分子電解質膜に接触する水素・水混合物内に存在する。このような駆動制御により、電気化学反応の結果として電気分解スタック内に形成される電流を放出することができて有利である。

ここまで示した有利な実施形態の説明には数多くの特徴的構成が含まれており、これらの特徴的構成の一部は、個々の従属請求項において複数の特徴的構成にまとめて書き表されている。しかしながらこれらの特徴的構成は好適には個々の特徴的構成と見なすこともでき、意味がある別の複数の組み合わせにまとめることができる。特にこれらの特徴的構成は、従属請求項に記載したようにそれぞれ個別にまた任意の適切な組み合わせで、本発明の方法及び本発明の装置と組み合わせることができる。

本発明の上で説明した特性、特徴及び利点、ならびにこれらがどのようにして得られるかは、図面に関連して詳しく説明される複数の実施例の以下の説明と結び付ければ、より一層明瞭かつ明らかに理解されよう。これらの実施例は、本発明の説明に使用されるものであり、本発明を、そこに示される複数の特徴の組み合わせに限定するものでも、また機能的な特徴について限定するものでもない。さらに、このために各実施例の複数の適切な特徴的構成を、明示的に別々のものと見なすこともでき、１つの実施例から取り除くことができ、補足のために別の実施例に採り入れることができ、及び／又は、複数の請求項のうちの任意のものと組み合わせることができる。

電気分解装置内に存在するエネルギポテンシャルから無停電に電力供給を行う電気分解装置の概略図である。 図１に示した電気分解装置の概略的な電圧経過及び動作状態を有する線図である。

図１には電気分解装置２が略示されている。この電気分解装置は、高分子電解質膜６及び電極８を備えた（電気分解セルとも称される）電気分解スタック４を有する。ここでは、電気分解装置が一般的には複数の電気分解スタックを有し得るという事実にもかかわらず、図示し易くするため、ただ１つの電気分解セルないしは電気分解スタックが示されている。さらに電気分解装置２は、電力供給（源）１０を有する。この電力供給１０は、例えば、線路を介して交流電力網から行うことができる。電力供給１０は、コンデンサ形式部品１４を有する整流ユニット１２に接続されている。整流ユニット１２は、電気分解スタック４に直流電流を供給するために設けられている。電力供給１０は少なくとも、電気分解装置２の負荷１６にさらに接続されている。図示し易くするため、この実施例ではただ１つの一般的な負荷１６が実施されている。一般的には電力供給１０は、例えばポンプ、弁、ユニット又は表示エレメントとして実施される複数の負荷に接続されている。負荷１６は、制御ユニット１８による駆動制御のために設けられている。

電気分解装置２の通常の動作中、電気分解スタック４及び負荷１６ないしは電気分解装置２全体への動作エネルギの供給は、電力供給１０によって行われる。

電気分解スタック４には、整流ユニット１２により、直流電流ないしは直流電圧が供給される。電気分解スタック４では、直流電流が作用し、高分子電解質膜６及び電極８における電気化学反応によって水が水素と酸素とに分解される。その後、エネルギ担体又は反応性中間生成物としてこの水素を使用することができる。酸素は周囲に放出するか又は圧力容器に供給することが可能である。一般的には凝集状態によって決まる、反応媒質の水の膨張により、３０bar〜５０barの範囲の少なからぬ圧力が電気分解スタック４内に発生する。

さらに通常動作中、電力供給１０によって負荷１６への給電が行われる。この負荷は、安全関連の負荷、例えば電気作動安全弁又は電気分解装置２の過熱を回避するための冷却装置であってよい。通常動作中、負荷１６の安全関連機能は、電力供給１０によって維持される。

特に電力供給１０の停止後、電気分解装置２の電気分解スタック４は、エネルギポテンシャル２０を有する。エネルギポテンシャル２０は、さまざまなタイプの構成成分から、すなわち電気化学エネルギポテンシャル２２と、電気エネルギポテンシャル２４と、圧力ベースのエネルギポテンシャル２６とから構成される。圧力ベースのエネルギポテンシャル２６は、電気分解スタック４の、圧力が加えられた作動流体内に存在し、有利には３０bar〜５０barの圧力及び１０cm³〜１０００００cm³の体積を有する酸素内に存在する。圧力ベースのエネルギポテンシャル２６は、特に電力供給の停止後には、環境、電気分解装置２それ自体及びその操作員を危険にさらすリスクになる。

電気エネルギポテンシャル２４は、特に２重層コンデンサないしは電極残余エネルギから得られる。特に電力供給１０の停止後には、電気エネルギポテンシャル２４は、環境、電気分解装置２それ自体及びその操作員を危険にさらすリスクになる。例えば、操作員は、電気エネルギポテンシャル２４の影響により、感電して、その結果身体的な損害を被り得る。

電気化学エネルギポテンシャル２２は、電極８ないし高分子電解質膜６に接触する水・水素混合物の反応力内に存在する。電極８の触媒作用との、ないしは高分子電解質膜６の固有の特性との協働において、水・水素混合物は（整流ユニット１２による電力供給がない場合）水と自由電荷担体とに分かれる。自由電荷担体の流出が可能である場合には電流が流れ、この電流は有利には電気分解装置の無停電電流源の供給に使用される。特に電力供給１０の停止後、電気化学エネルギポテンシャル２２ないしは水・水素混合物は、爆発の危険性によって少なからぬ潜在的危険性になる。

電力供給１０の停止後、電気分解装置２には代替的に及び有利には無停電でエネルギポテンシャル２０から電力が供給される。わかり易く示せるようにするという理由からこの実施例では、負荷１６だけが、電力供給ライン２８を介して、エネルギポテンシャル２０から給電される代替電力供給に接続されているが、電気分解装置は一般的には複数の負荷を有していてよい。

さらに別の電気エネルギポテンシャル２５を電気分解装置のコンデンサ形式電気部品に設けることができる。電気分解装置は複数のコンデンサ形式部品を有し得るが、この図では代理的に整流ユニット１２のコンデンサ形式部品１４だけが示されている。

代替的でありかつ有利には無停電である電力供給の電力供給ライン２８から電力を受け取るため、負荷１６は制御ユニット１８を介して駆動制御される。これによって保証されるのは、電気分解スタック４内に存在するエネルギポテンシャル２０が低減されることである。

代替的でありかつ有利には無停電である電力供給装置の電力供給ライン２８の給電は、エネルギポテンシャルを使い果たすまで行われる。無停電電力供給の電力供給ライン２８へは、同時に、既知のさまざまなタイプのエネルギポテンシャル２２，２４及び２６から、又は設定可能な順序でこれらから給電することができる。これによって第１に達成されるのは、エネルギポテンシャルに伴う潜在的危険性を制御して低減させることである。第２には負荷１６の何らかの安全関連機能が維持され、これによって電気分解装置２の制御された継続動作ないしは制御された動作停止が行われる。

エネルギポテンシャル２０を使い尽くした後、コンデンサ形式エネルギ蓄積ユニット３０から負荷１６に電力が供給され続ける。これによって達成されるのは、エネルギポテンシャル２０が予想よりも早く使い尽くされる場合であっても、十分なエネルギが安全関連の負荷１６の給電に利用できることである。コンデンサ形式エネルギ蓄積ユニット３０を一般的なものよりも格段に低電力、ひいては格段にコスト的に有利なものに算定することができ、特に有利である。択一的又は付加的には、整流ユニット１２のコンデンサ形式部品１４内に存在する電気エネルギポテンシャル２５を介して電力供給を行うこともできる。

図２には、電力供給１０（図１を参照されたい）の電圧Ｕ１（左側の縦軸［Ｖ］）、及び、電気分解スタック４（図１を参照されたい）の電圧Ｕ２（右側の縦軸［Ｖ］）の経過を、それぞれ時間ｔ（横軸［ｓ］）について有する線図が示されている。さらに負荷１６（図１を参照されたい）の電圧Ｕ３（縦軸［Ｖ］）、及び、コンデンサ形式エネルギ蓄積ユニット３０（図１を参照されたい）の動作アクティビティＢ（縦軸［−］）の対応する経過がそれぞれ時間ｔについて示されており、ただし図示した３つの時間軸は同じである。この線図には、時間についての、エネルギポテンシャル２０の低減ないしは特に電気化学エネルギポテンシャル２２の低減に関する情報が含まれている。さらにこの線図により、負荷１６ないしは電気分解装置２の、技術的な意味においての無停電電力供給の実現が説明されている。

時点３２に電気分解装置２は通常の動作状態にある。すなわち、電力供給１０は電圧値４０を有しており、電気分解スタック４は電圧値４２を有しており、負荷１６は電圧値４４を有しており、エネルギ蓄積ユニット３０は、動作アクティビティを有していない（停止Ｂ＝０）。

上で説明した状態から出発して、時点３４に電力供給１０が停止する。その結果、電圧Ｕ１は電圧値４６ないしはＵ１＝０に下がる。負荷の電力供給は、時点３４から、電気分解スタック４内に存在する電気化学エネルギポテンシャル２２によって維持される。その結果、時点３４には技術的に関係しない、負荷１６の電圧値４４の障害しか発生しない。すなわち、負荷１６の電力供給は、電力供給１０の停止後、技術的な意味において無停電に継続して行われる。エネルギポテンシャル２２による負荷１６の電力供給を、例えば１秒〜１００秒の給電ギャップによって意図的に時間的に中断することも考えられる。負荷の給電に利用可能な又は使い果たしたエネルギポテンシャルは、図２のハッチング領域によって近似的に示されている。

電気分解スタック４に含まれる電気化学エネルギポテンシャル２２からの負荷１６の電力供給は、時点３６まで続けられる。この時点に電気分解スタック４の電圧Ｕ２は電圧値４８まで下がる。存在するエネルギポテンシャルは、負荷１６をさらに給電するため、ないしは電圧Ｕ３を維持するためにもはや十分ではないため、コンデンサ形式エネルギ蓄積ユニット３０を動作させる（Ｂ＝１）。負荷への電力供給は、時点３６からは、コンデンサ形式エネルギ蓄積ユニット３０によって維持されるため、時点３６において、技術に問題ない程度の、負荷１６の電圧値４４の変化しか発生しない。

時点３８には電力供給１０が再び使用されるようになり、その結果電圧Ｕ１は電圧値４０に上昇する。負荷１６への動作エネルギの供給は再び電力供給１０を介して行われ、コンデンサ形式エネルギ蓄積ユニット３０の動作アクティビティはＢ中止され（Ｂ＝０）、電気分解スタック４の電圧Ｕ２は、元々の電圧値４２に上昇する。

Claims (13)

1. 電力供給（１０）の停止後、代替電力供給によって電気分解装置（２）に無停電に電力供給する方法において、
   前記電力供給（１０）の停止後、前記代替電力供給として、前記電気分解装置（２）の電気分解スタック（４）内に存在しかつ電流に変換可能なエネルギポテンシャル（２０）から前記電気分解装置（２）に代替的に電力を供給する、
   その場合、前記電気分解装置（２）の前記電気分解スタック（４）に存在しかつ電流に変換可能な前記エネルギポテンシャル（２０）を制御して低減させる、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記電気分解装置（２）の前記電気分解スタック（４）内に存在する電気化学エネルギポテンシャル（２２）から前記代替電力供給が少なくとも一時的に成される、
   その場合、前記代替電力供給のため、及び、前記エネルギポテンシャル（２０、２２）の前記低減のため、前記電気分解スタック（４）を少なくとも一時的に燃料電池として動作させる、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記電気分解装置（２）の前記電気分解スタック（４）内に存在する圧力ベースのエネルギポテンシャル（２６）から、及び／又は、前記電気分解装置（２）内に存在する電気エネルギポテンシャル（２４）から前記代替電力供給が少なくとも一時的に成される、
   請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記電気分解装置（２）の前記電気分解スタック（４）内に存在する前記圧力ベースのエネルギポテンシャル（２６）から前記代替電力供給が少なくとも一時的に成される、
   その場合、前記代替電力供給のため、及び、前記エネルギポテンシャル（２０、２６）の前記低減のため、タービンユニットを用いて、前記圧力ベースのエネルギポテンシャル（２６）を電気エネルギに変換する、
   請求項３に記載の方法。
5. 前記電気分解装置（２）の整流ユニット（１２）の電気エネルギポテンシャル（２５）から前記代替電力供給が少なくとも一時的に成される、
   前記代替電力供給のため、及び、前記エネルギポテンシャル（２５）の前記低減のため、前記整流ユニット（１２）をエネルギ源として少なくとも一時的に動作させる、
   請求項３又は４に記載の方法。
6. 前記電気分解装置（２）内に存在する前記エネルギポテンシャル（２０）を制御して低減させるため、
   ・ 最初に電気化学エネルギポテンシャル（２２）を低減させ、
   ・ つぎに電気エネルギポテンシャル（２４、２５）を低減させ、
   ・ 続いて圧力ベースのエネルギポテンシャル（２６）を低減させる、
   請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
7. 前記電気分解装置（２）内に存在する前記エネルギポテンシャル（２０〜２６）を、１分から２０分以内、特に２分から１５分以内、有利には６分から８分以内に危険のないレベルに低減させる、
   請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
8. 前記エネルギポテンシャル（２０〜２６）の前記危険のないレベルが、前記電気分解装置（２）の、電圧の無い及び／又は電流の無い及び／又は過剰圧力の無い及び／又は反応ガスの無い動作状態において実現される、
   請求項７に記載の方法。
9. 当該電気分解装置内に存在する前記エネルギポテンシャル（２０〜２６）の前記低減の後、コンデンサ形式エネルギ蓄積ユニット（３０）を用いて、前記電気分解装置（２）に無停電に電力を供給する、
   請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
10. 前記電気分解装置（２）の少なくとも１つの負荷（１６）に無停電の電力供給を行う、
    請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法。
11. 前記電気分解装置（２）内に存在する前記エネルギポテンシャル（２０〜２６）の危険のないレベルへの前記低減制御が使用される、
    請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法。
12. 請求項１から１１までの少なくとも１項に記載された方法を実行するように構成された、電気分解スタック（４）を有する電気分解装置（２）において、
    前記電気分解装置（２）のエネルギポテンシャル（２０〜２６）から電力を受け取るため、前記電気分解装置（２）の少なくとも１つの負荷（１６）を駆動制御するように構成された制御ユニット（１８）を有する、ことを特徴とする電気分解装置（２）。
13. 前記制御ユニット（１８）は、前記電気分解スタック（４）の電気化学エネルギポテンシャル（２２）から電力を受け取るため、前記電気分解装置（２）の少なくとも１つの負荷（１６）を駆動制御するように構成されている、
    請求項１２に記載の電気分解装置（２）。

Images