WO2025252277A1 - Vorrichtung und verfahren zur verarbeitung von helium und wasserstoff enthaltenden gasen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur verarbeitung von helium und wasserstoff enthaltenden gasen

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WO2025252277A1
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Definitions

  • the invention relates to a method for processing gas mixtures containing helium and hydrogen.
  • the invention further relates to a device for carrying out such a method.
  • US Patent 2005/0217479 A1 deals with the separation of helium from a gas stream. It is assumed that a raw gas stream contains a small proportion of helium. In addition to processing steps such as condensation, distillation, and absorption, a separation device containing a polymer membrane is proposed for the separation of helium.
  • a device described in CN 115140718 A intended for helium extraction, operates with an electrochemical hydrogen pump. Compared to cryogenic distillation, this is said to significantly reduce energy consumption.
  • WO 2016/033447 A1 concerns a process for drying a hydrogen gas mixture.
  • a hydrogen gas mixture stream is fed through an electrochemical hydrogen compressor or electrolyzer.
  • the hydrogen gas mixture stream is then passed through a bed of adsorbent.
  • helium recovery in connection with ammonia production are addressed in documents WO 2020/070292 A1 and AT 305313 B.
  • helium is separated from a gas mixture after other gases, including argon and methane, have already been separated.
  • the invention is based on the objective of further developing methods for processing gases containing helium and hydrogen, in particular natural gas, compared to the prior art, whereby advantageous combinations of material and/or energy flows are sought.
  • the device according to the application comprises a stacked gas separation device having a plurality of proton-permeable membranes, which is designed as an electrochemical hydrogen pump for separating helium from a hydrogen-containing gas mixture, in particular natural gas.
  • the device according to the application further comprises a fuel cell, also stacked, which is connected to the gas separation device.
  • the fuel cell utilizes gaseous hydrogen from the gas separation device. Electrical energy generated in the fuel cell is used in a gas processing plant, in particular a natural gas processing plant, attributable to the device according to the application, from which the gas mixture to be separated, containing helium and hydrogen, originates.
  • the energy required for separating the boil-off gas which is richer in hydrogen and helium compared to natural gas, can, if not covered by electricity from the fuel cell, also be supplied by other sources, in particular from a partial gas stream separated from the natural gas or from an external source. The energy source must be covered.
  • the energy for separating the boil-off gas is needed in particular for operating a compressor in a refrigeration unit.
  • the patent application process for processing gases containing helium and hydrogen generally comprises the following steps:
  • the hydrogen-helium mixture is separated into a hydrogen-rich and a helium-rich fraction using an electrochemical, stacked pump.
  • the hydrogen-rich portion is at least partially consumed in a fuel cell
  • the electrical energy generated in the fuel cell is used for the separation of hydrogen and helium from the gas mixture mentioned in the first point, as well as for the operation of the electrochemical pump.
  • the gas separation device and the fuel cell are constructed as separate stacks. This means that the hydrogen produced in the stacked electrochemical pump is extracted from this pump and fed to the similarly stacked fuel cell.
  • the gas separation device and the fuel cell are combined in a single cell stack.
  • the hydrogen-helium mixture is separated into a hydrogen-rich and a helium-rich fraction by electrochemical pumping within a single cell stack, while the hydrogen-rich fraction produced by electrochemical pumping is simultaneously used to generate electricity via the fuel cell within the same cell stack.
  • the pumping and fuel cell components can be stacked alternately.
  • a stacked structure designed as a multi-membrane cell, which combines the function of a hydrogen pump with the function of a fuel cell can have the following layer structure:
  • a metallic, electrically conductive plate as the first layer This plate has designated points where a helium-hydrogen mixture is introduced or purified helium is extracted.
  • the device as applied for enables particularly energy-efficient cleaning of helium, which is present in a helium-hydrogen mixture, with aging of the cleaning system playing practically no role.
  • Fig. 1 shows a block diagram of a plant for separating helium from natural gas.
  • Fig. 2 shows a section of a cell stack of another plant for separating helium from natural gas in a symbolic representation,
  • Fig. 3 shows the arrangement according to Fig. 2 in a more realistic representation.
  • a gas processing plant 1 is part of a process plant designated as 11.
  • Plant 11 comprises a natural gas upgrading plant 10, from which a boil-off gas Bog, containing mainly hydrogen and helium, is derived.
  • the separation of the boil-off gas Bog from the main components of the natural gas is carried out by cryogenic processes. In this process, purified natural gas is cooled to a temperature of approximately -162°C.
  • the boil-off gas Bog reaches the gas processing plant 1 via a gas supply line 3, which is connected to a gas separation device 2 belonging to the gas processing plant 1.
  • the gas separation device 2 comprises a first cell stack, which is designed as an electrochemical hydrogen pump.
  • the hydrogen-rich gas obtained by this pump is fed via a hydrogen line 4 to a fuel cell 6, which is designed as the second cell stack of the gas processing plant 1.
  • Gaseous helium obtained by the pump 2 is discharged from the gas separation device 2 via a helium line 5.
  • the helium (He) can be used in its present purity or subjected to further purification steps not shown.
  • Fuel cell 6 is shown with an air supply LZ. Operation of fuel cell 6 with a gas richer in oxygen than air, in particular with pure oxygen, is also possible.
  • Water produced in the fuel cell 6 can be discharged via a line 8.
  • the water discharged through line 8 can be used, in particular, in the gas separation device 2. This prevents the introduction of foreign substances or pollutants.
  • Power lines connected to the fuel cell 6 are designated 9.
  • a first power line 9 supplies the gas separation device 2 with electrical energy, while a second power line 9 is provided for the energy supply of the gas processing plant 10, which in this case is designed as a natural gas processing plant. Any additional energy sources that enable the operation of the gas separation device 2 and the gas processing plant 10 are not shown.
  • the gas separation device 2 and the fuel cell 6 are arranged as separate cell stacks, i.e., stacks 2, 6.
  • the stacks 2, 6 can, for example, be housed in a common casing or in separate casings.
  • the functions of the electrochemical hydrogen pump 2, used for helium separation, and the fuel cell 6 are combined in a single cell stack 12.
  • the electrochemical pump 2 comprises pump membranes 13, which are permeable to protons.
  • the pump membranes 13 do not move for pumping purposes. Instead, protons passing through the pump membrane 13 react with electrons to form gaseous hydrogen, which is thus separated from the hydrogen-helium mixture.
  • Fuel cell membranes 14, which are also contained in the combined cell stack 12, are designed as proton-permeable membranes.
  • fluid-permeable cell internals 15, 16 exist, which functionally represent fuel cell components or pump components and thus components of electrochemical cells. Fluids flowing in the cells of the cell stack 12 are indicated by curved lines in Fig. 3.
  • the bipolar plates designated 17, which are further components of the combined cell stack 12, are provided with openings 18 through which media, in particular air and purified helium, can flow.
  • openings 18 through which media, in particular air and purified helium, can flow.
  • the electric current generated in the stack 12 or in the separate fuel cell 6 there are also no fundamental differences between the embodiment according to Figures 2 and 3 and the embodiment according to Figure 1.

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Abstract

Eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Helium und Wasserstoff enthaltenden Gasen umfasst - eine stapelförmig aufgebaute, eine Mehrzahl an protonendurchlässigen Membranen (13) umfassende Gasseparationsvorrichtung (2), welche als zur Abtrennung von Helium aus einem Gasgemisch vorgesehene elektrochemische Wasserstoffpumpe ausgebildet ist, - eine ebenfalls stapelförmig aufgebaute Brennstoffzelle (6), welche an die Gasseparationsvorrichtung (2) angeschlossen ist, - eine zur Abtrennung von Helium und Wasserstoff enthaltendem Gas ausgebildete Gasaufbereitungsanlage (10), die elektrisch mit der Brennstoffzelle (6) und fluidtechnisch mit der Gasseparationsvorrichtung (2) verbunden ist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Verarbeitung von Helium und Wasserstoff enthaltenden Gasen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Gasgemischen, welche Helium und Wasserstoff enthalten. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Die US 2005/0217479 A1 befasst sich mit der Abscheidung von Helium aus einem Gasstrom. Es wird davon ausgegangen, dass ein Rohgasstrom einen geringen Anteil an Helium enthält. Zusätzlich zu Verarbeitungsschritten wie Kondensation, Destillation und Absorption wird zur Abtrennung von Helium eine Separationsvorrichtung vorgeschlagen, welche eine Polymermembran enthält.
Eine in der CN 115140718 A beschriebene Vorrichtung, welche zur Heliumextraktion vorgesehen ist, arbeitet mit einer elektrochemischen Wasserstoffpumpe. Im Vergleich zu einer kryotechnischen Destillation soll damit der Energiebedarf deutlich gemindert sein.
Die WO 2016/033447 A1 hat ein Verfahren zum Trocknen einer Wasserstoffgasmischung zum Gegenstand. Hierbei soll ein Wasserstoffgasmischungsstrom durch einen elektrochemischen Wasserstoff kom pressor oder -elektrolysator zugeführt werden. Der Wasserstoffgasmischungsstrom wird durch ein Adsorptionsmittelbett geführt.
Aspekte der Heliumgewinnung in Zusammenhang mit der Herstellung von Ammoniak sind in den Dokumenten WO 2020/070292 A1 und AT 305313 B thematisiert. Im letztgenannten Fall wird aus einem Gasgemisch Helium separiert, nachdem zuvor bereits andere Gase, unter anderem Argon und Methan, abgeschieden wurden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Methoden zur Verarbeitung von Helium und Wasserstoff enthaltenden Gasen, insbesondere Erdgas, gegenüber dem Stand der Technik weiterzuentwickeln, wobei vorteilhafte Verknüpfungen von Stoff- und/oder Energieströmen angestrebt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine zur Verarbeitung von Helium und Wasserstoff enthaltenden Gasen ausgebildete Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch ein nach Anspruch 6 gestaltetes Verfahren zur Verarbeitung von Helium und Wasserstoff enthaltenden Gasen. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Gasverarbeitungsverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für die Gasverarbeitungsvorrichtung und umgekehrt.
Die anmeldungsgemäße Vorrichtung umfasst eine stapelförmig aufgebaute, eine Mehrzahl an protonendurchlässigen Membranen aufweisende Gasseparationsvorrichtung, welche als zur Abtrennung von Helium aus einem Wasserstoff enthaltenden Gasgemisch, insbesondere Erdgas, vorgesehene elektrochemische Wasserstoffpumpe ausgebildet ist. Weiter umfasst die anmeldungsgemäße Vorrichtung eine ebenfalls stapelförmig aufgebaute Brennstoffzelle, welche an die Gasseparationsvorrichtung angeschlossen ist. Hierbei nutzt die Brennstoffzelle gasförmigen Wasserstoff aus der Gasseparationsvorrichtung. In der Brennstoffzelle erzeugte elektrische Energie wird in einer der anmeldungsgemäßen Vorrichtung zuzurechnenden Gasaufbereitungsanlage, insbesondere Erdgasaufbereitungsanlage, genutzt, aus welcher das zu zerlegende Gasgemisch stammt, welches Helium sowie Wasserstoff enthält.
Bei dem der Gasseparationsvorrichtung zuzuführenden Gasgemisch handelt es sich insbesondere um Boil-off Gas („Boil-off“ (engl.) = Abdampfverlust), welches aus Erdgas abgetrennt wurde. Die Abtrennung erfolgt beispielsweise durch Tiefkühlung des Erdgases, das heißt kryogen. Der Energiebedarf für die Abtrennung des im Vergleich zum Erdgas Wasserstoff- und heliumreichen Boil-off Gases kann, soweit er nicht durch Strom aus der Brennstoffzelle gedeckt wird, auch aus sonstigen Quellen, insbesondere aus einem vom Erdgas abgetrennten Gasteilstrom oder aus einer externen Energiequelle, gedeckt werden. Die Energie zum Abtrennen des Boil-off Gases wird insbesondere für den Betrieb eines Kompressors einer Kältemaschine benötigt.
Das anmeldungsgemäße Verfahren zur Verarbeitung von Helium und Wasserstoff enthaltenden Gasen umfasst allgemein folgende Schritte:
- aus einem Gasgemisch wird Wasserstoff und Helium abgetrennt,
- die Wasserstoff-Helium-Mischung wird mit Hilfe einer elektrochemischen, stapelförmig aufgebauten Pumpe in einen wasserstoffreichen und einen heliumreichen Anteil zerlegt,
- der wasserstoffreiche Anteil wird zumindest teilweise in einer Brennstoffzelle verbraucht,
- der heliumreiche Anteil wird zur gesonderten Nutzung abgeleitet,
- in der Brennstoffzelle erzeugte elektrische Energie wird zur im ersten Punkt genannten Abtrennung von Wasserstoff und Helium aus dem Gasgemisch sowie zum Betrieb der elektrochemischen Pumpe verwendet.
Gemäß einer ersten möglichen Variante sind die Gasseparationsvorrichtung und die Brennstoffzelle als voneinander getrennte Stapel aufgebaut. Das heißt, dass der in der stapelförmig aufgebauten elektrochemischen Pumpe gewonnene Wasserstoff aus dieser Pumpe ausgeleitet und der ebenfalls stapelförmig aufgebauten Brennstoffzelle zugeführt wird.
Alternativ sind die Gasseparationsvorrichtung und die Brennstoffzelle in Form eines einzigen Zellenstapels vereint. Somit erfolgt in diesem Fall in einem einzigen Zellenstapel die Separierung der Wasserstoff-Helium-Mischung in einen wasserstoffreichen und einen heliumreichen Anteil durch ein elektrochemisches Pumpen, während im selben Zellenstapel zugleich der durch elektrochemisches Pumpen erzeugte wasserstoffreiche Anteil zur Stromerzeugung per Brennstoffzelle genutzt wird. Innerhalb des multifunktionalen Zellenstapels können pumpende und als Brennstoffzelle arbeitende Komponenten alternierend aufeinandergestapelt sein. Ein als Multi-Membran-Zelle, welche die Funktion einer Wasserstoffpumpe mit der Funktion einer Brennstoffzelle vereint, ausgebildeter stapelförmiger Aufbau kann folgenden Schichtaufbau aufweisen:
- Eine metallische, elektrisch leitfähige Platte als erste Schicht. An dieser Platte sind Stellen vorgegeben, an denen ein Helium-Wasserstoff-Gemisch eingeleitet beziehungsweise gereinigtes Helium ausgeleitet wird.
- Eine Elektrode für die Wasserstoffoxidation
- Eine Membran für den Protonentransport
- Eine Elektrode für die Wasserstoffoxidation
- Eine perforierte, elektrisch leitfähige metallische Platte, welche für gasförmigen Wasserstoff durchlässig ist,
- Eine Elektrode für die Wasserstoffreduktion
- Eine Membran für den Protonentransport
- Eine Elektrode für die Sauerstoffreduktion
- Eine elektrisch leitfähige metallische Platte als Gegenstück zur ersten Schicht. An dieser Platte kann Luft eingebracht werden.
Insgesamt ermöglicht die anmeldungsgemäße Vorrichtung ein besonders energieeffizientes Reinigen von Helium, welches in einem Helium-Wasserstoff-Gemisch vorliegt, wobei eine Alterung des Reinigungssystems praktisch keine Rolle spielt.
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
Fig. 1 eine Anlage zur Abtrennung von Helium aus Erdgas in einem Blockdiagramm, Fig. 2 ausschnittsweise einen Zellenstapel einer weiteren Anlage zur Abtrennung von Helium aus Erdgas in symbolisierter Darstellung,
Fig. 3 die Anordnung nach Fig. 2 in realitätsnäherer Darstellung.
Die folgenden Erläuterungen beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, auf beide Ausführungsbeispiele. Einander entsprechende oder prinzipiell gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Eine Gasverarbeitungsanlage 1 ist Teil einer insgesamt mit 11 bezeichneten verfahrenstechnischen Anlage. Die Anlage 11 umfasst eine Erdgasaufbereitungsanlage 10, aus welcher ein Boil-off-Gas Bog, das hauptsächlich Wasserstoff und Helium enthält, abgeleitet wird. Die Trennung des Boil-off-Gases Bog von Hauptbestandteilen des Erdgases erfolgt durch kryotechnische Verfahren. Hierbei wird gereinigtes Erdgas auf eine Temperatur von ca. -162°C gekühlt.
Das Boil-off-Gas Bog erreicht die Gasverarbeitungsanlage 1 über eine Gaszuleitung 3, welche an eine Gasseparationsvorrichtung 2 angeschlossen ist, die der Gasverarbeitungsanlage 1 zuzurechnen ist. Die Gasseparationsvorrichtung 2 stellt einen ersten Zellenstapel dar, welcher als elektrochemische Wasserstoffpumpe ausgebildet ist. Ein damit gewonnenes wasserstoffreiches Gas wird durch eine Wasserstoffleitung 4 einer Brennstoffzelle 6 zugeführt, welche als zweiter Zellenstapel der Gasverarbeitungsanlage 1 ausgebildet ist. Gasförmiges, mittels der Pumpe 2 gewonnenes Helium wird über eine Heliumleitung 5 aus der Gasseparationsvorrichtung 2 ausgeleitet. Das Helium (He) kann in der vorliegenden Reinheit verwendet oder weiteren, nicht dargestellten Reinigungsschritten unterzogen werden.
Bei der Brennstoffzelle 6 ist eine Luftzufuhr LZ angedeutet. Auch ein Betrieb der Brennstoffzelle 6 mit einem im Vergleich zu Luft sauerstoffreicheren Gas, insbesondere mit reinem Sauerstoff, kann vorgesehen sein. Eine Leitung für einen Wärmeträger, mit welchem die Brennstoffzelle 6 temperierbar ist, ist mit 7 bezeichnet. Ist die Betriebstemperatur der Brennstoffzelle 6 erreicht, wird über die Leitung 7 Wärme abgeführt. Die über die Leitung 7 abgeführte Wärme kann zur Beheizung der Gasseparationsvorrichtung 2 genutzt werden. Im Normalbetrieb wird die Gasseparationsvorrichtung 2 beheizt und die Brennstoffzelle 6 gekühlt. In der Hochlaufphase kann auch eine Beheizung der Brennstoffzelle 6 vorgesehen sein.
In der Brennstoffzelle 6 entstehendes Wasser kann über eine Leitung 8 abgeführt werden. Das durch die Leitung 8 abgeführte Wasser kann insbesondere in der Gasseparationsvorrichtung 2 verwendet werden. Auf diese Weise wird der Eintrag von Fremdoder Schadstoffen ausgeschlossen. An die Brennstoffzelle 6 angeschlossene Stromleitungen sind mit 9 bezeichnet. Hierbei versorgt eine erste Stromleitung 9 die Gasseparationsvorrichtung 2 mit elektrischer Energie, während eine zweite Strom leitung 9 zur Energieversorgung der Gasaufbereitungsanlage 10 vorgesehen ist, welche in den vorliegenden Fällen als Erdgasaufbereitungsanlage ausgebildet ist. Eventuelle ergänzende Energiequellen, mit welchen der Betrieb der Gasseparationsvorrichtung 2 sowie der Gasaufbereitungsanlage 10 ermöglicht wird, sind nicht dargestellt.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 liegen die Gasseparationsvorrichtung 2 und die Brennstoffzelle 6 als separate Zellenstapel, das heißt Stacks 2, 6, vor. Die Stacks 2, 6 können zum Beispiel in einem gemeinsamen Gehäuse oder in getrennten Gehäusen untergebracht sein.
Im Unterschied hierzu sind im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 2 und 3 die Funktionen der elektrochemischen, zur Heliumabtrennung genutzten Wasserstoffpumpe 2 und der Brennstoffzelle 6 in einem kombinierten Zellenstapel 12 vereint. Wie aus den Figuren 2 und 3 hervorgeht, umfasst die elektrochemische Pumpe 2 Pumpenmembranen 13, welche protonendurchlässig sind. Eine Bewegung der Pumpenmembranen 13 zum Zweck des Pumpens ist nicht vorgesehen. Vielmehr reagieren Protonen, welche durch die Pumpenmembran 13 wandern, mit Elektronen zu gasförmigem Wasserstoff, der auf diese Weise aus dem Wasserstoff-Helium-Gemisch separiert wird. Auch Brennstoffzellenmembranen 14, welche ebenfalls im kombinierten Zellenstapel 12 enthalten sind, sind als protonendurchlässige Membranen ausgebildet. Im Übrigen existieren fluiddurchlässige Zelleneinbauten 15, 16, welche funktionell Brennstoffzellenkomponenten beziehungsweise Pumpenkomponenten und damit Bestandteile elektrochemischer Zellen darstellen. In den Zellen des Zellenstapels 12 strömende Fluide sind in Fig. 3 durch geschwungene Linien angedeutet.
Mit 17 bezeichnete Bipolarplatten, welche weitere Bestandteile des als Stack aufgebauten kombinierten Zellenstapels 12 darstellen, sind mit Öffnungen 18 versehen, durch die Medien, insbesondere Luft und gereinigtes Helium, strömen kann. Auch im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 2 und 3 existiert, ebenso wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 , eine an den Stack 12 angeschlossene Leitung 5, durch welche gereinigtes Helium abgeleitet wird. Was die Verwendung des im Stack 12 beziehungsweise in der separaten Brennstoffzelle 6 erzeugten elektrischen Stroms betrifft, existieren ebenfalls keine prinzipiellen Unterschiede zwischen dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 2 und 3 und dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.
Bezuqszeichenliste
1 Gasverarbeitungsanlage
2 Gasseparationsvorrichtung, erster Zellenstapel, Pumpe
3 Gaszuleitung für Boil-off Gas
4 Wasserstoffleitung
5 Heliumleitung
6 Brennstoffzelle, zweiter Zellenstapel
7 Leitung für Wärmeträger
8 Wasserleitung
9 Strom leitung
10 Gasaufbereitungsanlage, Erdgasaufbereitungsanlage
11 verfahrenstechnische Anlage
12 kombinierter Zellenstapel
13 Pumpenmembran
14 Brennstoffzellenmembran
15 Zelleneinbauten, Brennstoffzelle
16 Zelleneinbauten, elektrochemische Pumpe
17 Bipolarplatte
18 Öffnung in der Bipolarplatte
Bog Boil-off Gas
He Helium
LZ Luftzufuhr

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung zur Verarbeitung von Helium und Wasserstoff enthaltenden Gasen, umfassend
- eine stapelförmig aufgebaute, eine Mehrzahl an protonendurchlässigen Membranen (13) umfassende Gasseparationsvorrichtung (2), welche als zur Abtrennung von Helium aus einem Gasgemisch vorgesehene elektrochemische Wasserstoffpumpe ausgebildet ist,
- eine ebenfalls stapelförmig aufgebaute Brennstoffzelle, welche an die Gasseparationsvorrichtung angeschlossen ist,
- eine zur Abtrennung von Helium und Wasserstoff enthaltendem Gas ausgebildete Gasaufbereitungsanlage (10), die elektrisch mit der Brennstoffzelle (6) und fluidtechnisch mit der Gasseparationsvorrichtung (2) verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Gasaufbereitungsanlage (10) um eine Erdgasaufbereitungsanlage handelt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erdgasaufbereitungsanlage (10) zur Tiefkühlung von Erdgas ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasseparationsvorrichtung (2) und die Brennstoffzelle (6) als voneinander getrennte Stapel aufgebaut sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasseparationsvorrichtung (2) und die Brennstoffzelle (6) in Form eines einzigen Zellenstapels (12) vereint sind.
6. Verfahren zur Verarbeitung von Helium und Wasserstoff enthaltenden Gasen, wobei
- aus einem Gasgemisch Wasserstoff und Helium abgetrennt wird, - die Wasserstoff-Helium-Mischung mit Hilfe einer elektrochemischen, stapelförmig aufgebauten Pumpe (2) in einen wasserstoffreichen und einen heliumreichen Anteil zerlegt wird,
- der wasserstoffreiche Anteil in einer Brennstoffzelle (6) verbraucht wird,
- der heliumreiche Anteil abgeleitet wird,
- in der Brennstoffzelle (6) erzeugte elektrische Energie zur erwähnten Abtrennung von Wasserstoff und Helium aus dem Gasgemisch sowie zum Betrieb der elektrochemischen Pumpe (2) verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennung von Wasserstoff und Helium aus dem Gasgemisch durch Tiefkühlung erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der in der stapelförmig aufgebauten Pumpe (2) gewonnene Wasserstoff aus der Pumpe (2) ausgeleitet und der ebenfalls stapelförmig aufgebauten Brennstoffzelle (6) zugeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem einzigen Zellenstapel (12) sowohl die Separierung der Wasserstoff-Helium-Mi- schung in einen wasserstoffreichen und einen heliumreichen Anteil durch ein elektrochemisches Pumpen erfolgt als auch der damit erzeugte wasserstoffreiche Anteil zur Stromerzeugung in der durch den Zellenstapel (12) ebenfalls realisierten Brennstoffzelle (6) genutzt wird.
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