WO2012142996A2 - Traitement de l'eau pour électrolyse de l'eau - Google Patents

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Definitions

  • the present invention thus provides a process for the treatment of water for the electrolysis of water, characterized in that the heat energy released during the electrolysis of water is used to evaporate water.
  • the present invention thus further the treatment of water for electrolysis of water is characterized in that the liberated in the electrolysis of water heat energy for the distillation of sea and brackish water is used.
  • Another object of the present invention is thus the treatment of water for electrolysis of water characterized in that the cooling of the electrolyzer heated cooling water, then condensed and used as feed water for electrolysis, preferably sea or brackish water according to the invention are used as cooling water ,
  • sea water as cooling and feed water (distilled water) for the electrolyzer
  • sea water directly in an "offshore” wind farm
  • every windmill has its own electrolysis unit with water treatment in the immediate vicinity, directly from the windmill direct low-voltage direct current, suitable for water electrolysis, can be provided
  • hydrogen is recovered “in situ” as renewable energy and, like other fuel gases (eg natural gas), is reclaimed, converted to DC and inversion, as is usually necessary for the transport and use of renewable energies ) and stored.
  • the electrical energy direct current, low voltage, high current density
  • the electrical energy e.g. From the Persian Gulf to the consumers in Europe and the Far East is also not very promising.
  • the present invention thus further a method for the treatment of water for the electrolysis of water is characterized in that the liberated during the water electrolysis heat is used to evaporate water, from the water vapor after condensation distilled water is obtained as feed water for an electrolyzer and both the water treatment as well as the water electrolysis is connected with wind turbine or solar system, preferably wind or solar power for direct use for the electrolysis is generated as a direct current with tuned to the electrolyzer voltage.
  • Natural gas consists mainly of methane.
  • coal can be produced by electrolysis with excess wind or solar power, and climate-friendly methane.
  • the economy of water electrolysis is also the prerequisite for this technology ..
  • natural gas methane
  • the electrical energy generated is preferably used for the purpose of stabilizing the power grid.
  • the carbon dioxide is separated and stored for the following second phase of operation.
  • the water treated according to the invention is converted into hydrogen by electrolysis using this excess energy, and the hydrogen hydrogenates the carbon dioxide generated in the first operating phase to methane.
  • Methane is fed into the natural gas grid.
  • natural gas is taken from the natural gas grid during the first phase of operation and an equivalent amount of methane is released into the gas network in the following phase of operation.
  • the amount of methane generated which is consumed in the subsequent first phase of operation of the gas power plant and delivered as electrical energy to the power grid for stabilization.
  • the methane is always reconstructed from its combustion product carbon dioxide.
  • the gas-fired power plant works thereby emission-free. At equilibrium, no natural gas is consumed and no carbon dioxide is released. In toto this is a "chemical storage power plant" with carbon dioxide storage.
  • the hydrogen thus obtained from excess electrical energy can be introduced into the natural gas grid.
  • it also offers advantages with the hydrogen produced according to the invention in the area of the nuclear power plant for the above-described hydrogenation of carbon monoxide (synthesis gas) or carbon dioxide and thus to recover methane from the surplus energy.
  • the carbon dioxide can be taken from a gas power plant, which results from conversion of the energy part of the nuclear power plant.
  • the conversion to a gas and steam power plant can e.g. about 2/3 of the steam turbines, which are converted into gas turbines.
  • you get a gas and steam power plant The combination of water electrolysis with gas power plant can then emit electrical energy into the network to stabilize it alternately or absorb excess energy and transform it into hydrogen or methane.
  • Downstream nuclear power plants become storage power plants through the production of carbon dioxide from reconstructed methane and the gas network becomes a memory.

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Abstract

L'électrolyse de l'eau sert de nos jours principalement à la production d'hydrogène pur. A l'avenir, cependant, l'hydrogène produit par électrolyse de l'eau prendra une importance croissante en tant que source d'énergie secondaire pour des énergies renouvelables. Il en résulte la nécessité de développer l'électrolyse de l'eau de la manière la plus économique possible. D'après l'état de la technique actuel, le facteur d'efficacité de l'électrolyse de l'eau se situe autour de 80 % de rendement en hydrogène. 20 % de l'énergie électrique sont perdus sous forme d'énergie thermique. En outre, pour un fonctionnement sans problème, de l'eau exempte de sels ou bien distillée, qui est préparée à partir d'eau douce au moyen d'un échangeur d'ions, doit être ajoutée en continu. Si l'on veut convertir l'énergie électrique directement en hydrogène dans des éoliennes « off shore », alors, si l'on ne veut pas se procurer de l'eau douce, de l'eau de mer doit être dessalée. Cela vaut aussi pour les centrales électriques solaires dans des régions désertiques qui se trouvent à proximité des côtes. Il a maintenant été établi que pour la production électrolytique d'1 Nm d'hydrogène, de 4,4 à 4,6 KW sont nécessaires, dont 0,8 à 0,9 KW doit être dissipé sous forme d'énergie thermique par refroidissement de l'appareil d'électrolyse. D'autre part, pour la production d'1 Nm d'hydrogène, 0,8 L (802 g) d'eau traitée (distillée) doit être introduit dans l'appareil d'électrolyse, de 0,8 à 0,9 KW de ladite « chaleur perdue » pouvant suffire pour son chauffage et sa distillation. Du fait de l'intégration du traitement de l'eau dans l'électrolyse, il est conseillé d'amener l'électrolyse de l'eau à proximité spatiale du lieu de production de l'énergie éolienne ou solaire, laquelle peut ensuite être produite directement sous forme de courant continu à la tension appropriée à l'appareil d'électrolyse. Cela signifie une simplification sensible de l'installation globale, aussi bien pour l'électrolyse qu'également pour la production, le transport et la conversion de l'énergie éolienne ou solaire. En tant que gaz également combustible, l'hydrogène produit selon la présente invention peut être mélangé à du gaz naturel et mis en circulation conjointement avec le gaz naturel. Cependant, sur le lieu de consommation, les propriétés physiques, chimiques et de technique de combustion de l'hydrogène, très différentes par rapport au gaz naturel, doivent être prises en considération. Il est aussi possible d'utiliser l'hydrogène pour l'hydrogénation de dioxyde de carbone ou de monoxyde de carbone et pour la régénération de méthane à partir de ses gaz de combustion. A cet effet, on couple l'appareil d'électrolyse et l'installation pour l'hydrogénation du dioxyde de carbone avec une centrale électrique au gaz, ainsi la centrale électrique peut dans des états de fonctionnement successifs convertir d'abord le gaz naturel, le dioxyde de carbone pouvant être extrait des gaz de combustion. Dans l'état de fonctionnement ultérieur, le dioxyde de carbone est hydrogéné en méthane avec de l'hydrogène préparé par l'appareil d'électrolyse. Le premier état de fonctionnement sert à la stabilisation du réseau électrique; dans le second état de fonctionnement, l'énergie éolienne et solaire excédentaire est transformée en hydrogène et ensuite en méthane. Le méthane est réintroduit dans le réseau de gaz naturel. Une telle installation peut être utilisée en tant que centrale électrique accumulatrice. En particulier, lors de l'utilisation avec du gaz naturel, que ce soit pour la production d'électricité à partir de l'hydrogène ou pour la régénération du méthane, la simplification décrite de l'accessibilité de l'eau d'alimentation de haute pureté pour l'électrolyse de l'eau revêt une importance économique.
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