电解装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电解装置

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电解装置


[0001]本专利技术涉及一种电解装置，所述电解装置具有：多个电解池，所述电解池电串联连接并且所述电解池至少部分地在堆叠方向上相继设置，其中串联连接可与电能量源电耦合；池供给单元，所述池供给单元用于给电解池供给至少一种运行物质以用于常规运行；和连接到池供给单元上并且连接到相继设置的电解池的相对置的端部上的供给管路
。

技术介绍

[0002]用于在电的作用下将化学物质转换成其他化学物质的电解池在现有技术中是广泛已知的
。
通常，借助于电流引起化学反应
、
即物质转换
。
这被称为电解
。
一种已知的并且多方面使用的电解形式是水电解
。
在水电解中，利用电流将水分解成其组成部分
、
即氢气和氧气
。
然而，原则上，其他物质也能够经历电解，例如二氧化碳等
。
[0003]通常，在这种情况下涉及流体物质，所述流体物质能够经由对应的供给管路输送给电解池，在所述电解池中执行实际的电解
。
电解产物通常同样呈流体形式，并且经由另外的供给管路从电解池中导出
。
供给管路通常连接到池供给单元上，所述池供给单元用于给电解池供给相应的物质或至少一种运行物质，以用于常规运行
。
也就是说，供给在此不仅意味着运行物质或要电解的物质的输送，而且还意味着相应的电解产物的导出
。
[0004]氢气的提供被证明为在工业上是特别感兴趣的，尤其氢气能够是一种可多方面使用的能量载体
。
氢气能够借助于也称为电解器的电解装置利用可再生地产生的电能来提供
。
产生氢气的一种可能性在于，使用如下电解装置，所述电解装置的电解池基于质子交换膜
(
英文：
proton exchange membrane
，
PEM)。
基于
PEM
的电解装置或基于
PEM
的电解池的原理在现有技术中是已知的，因此对此不作进一步的阐述
。
例如，通过
DE 10 2011 007 759Al
公开了一种用于从水中产生氢气和氧气的电解池
。
但是
DE 10 2019 205 316Al
也公开了一种用于能量高效地进行氧气制备的对应的电解池
。
此外，
DE 21 2018 000 414Ul
公开了一种氢气产生系统
。
[0005]一般的电解装置通常具有多个电解池，所述电解池通常电串联连接
。
由此形成的串联连接与提供合适电压的电能量源电耦合，使得能够借助于电解池实现电化学物质转换的预定的过程
。
[0006]此外，电解池在堆叠方向上相继设置，使得所述电解池形成池堆叠
。
通过堆叠的设置可行的是，相继设置的电解池能够直接电接触，使得能够在很大程度上减少电解池的单独的电端子
。
[0007]在池堆叠内，还设有供给管路系统
(
英文：
manifold)
，所述供给管路系统用于给电解池输送或者从其中导出至少一种运行物质
。
运行物质例如能够包括经输送的流体
、
例如水，和
/
或反应产物
、
例如氢气和氧气
。
池堆叠
(
英文：
stack)
通常以特定的电解功率运行，使得电流尽可能小，但是电压尽可能大
。
这是通过在池堆叠中合适地堆叠电解池来实现的
。
由此，在池堆叠中的相应的电解池上的电压能够加和为池堆叠电压，而以所述方式串联连接的电解池能够以基本上相同的电流运行
。
[0008]电解功率通过能量源提供，所述能量源出于该目的可连接到池堆叠的相应的对置的端部上
。
在池堆叠中能够设置有多个电解池，例如多于
100
个电解池，尤其数百个电解池，然而优选不多于大约
400
个电解池
。
在水电解成氢气和氧气时，电解池中的一个相应的电解池处的电压为大约
1.5V
至
2.5V。
由此对应地得出池堆叠上的电压，使得池堆叠处的电压通常超过
100V
，甚至能够是数百伏
。
[0009]除了池堆叠以外，电解装置还包括对于电解装置或电解池的常规运行所需的其他部件，例如泵
、
热交换器
、
分离容器
。
所述部件当前通过用于给电解池供给至少一种运行物质以用于常规运行的池供给单元组成
。
[0010]池供给单元经由连接到相继设置的电解池的相对置的端部上的供给管路与在堆叠方向上相继设置的电解池连接
。
供给管路通常由诸如金属等的材料形成
。
[0011]在池堆叠或相继设置的电解池的端部之间出现对应地高的电压
。
因此，对于通常由金属形成的供给管路，需要所述供给管路具有相应的电绝缘部段，所述电绝缘部段用于避免在相继设置的电解池的端部之间从而在电能量源的电端子之间的能良好导电的连接
。
[0012]虽然根据现有技术的应用原则上已证明是适合的，然而已发现，尤其在供给管路的连接到电绝缘部段上的区域的在常规运行时加载有电能量源的正电势的区域中，可能出现腐蚀
。
这不仅对电解装置本身有害，而且还可能导致至少一种运行物质的污染，从而导致在电解池的常规运行时的干扰
。
[0013]为了减少所述问题，在现有技术中已知的是，将水的比电导率保持得尽可能小，并且通过在相应的绝缘部段的区域中的尽可能长的绝缘段或横截面减小来在动力学上抑制腐蚀，从而在时间上拉伸效果
。
然而，腐蚀由此原则上无法避免
。
尤其地，始终存在的
、
即使低的水的电导率，尤其在通过绝缘部段形成的绝缘段内的电导率，导致水中的杂散电流，尤其在绝缘段内的杂散电流
。
由此，腐蚀的问题仍然继续存在
。

技术实现思路

[0014]本专利技术基于如下目的，减少所谓的腐蚀问题
。
[0015]作为解决方案，本专利技术提出根据独立权利要求1所述的电解装置
。
[0016]有利的改进方案通过从属权利要求的特征中得出
。
[0017]关于一般的电解装置，通过本专利技术尤其提出，电能量源的负电势可与池供给单元的参考电势电耦合
。
因此，在电解装置的运行中，电能量源的负电势与池供给单元的参考电势电耦合
。
[0018]本专利技术尤其基于如下基本思想：通过电解装置的根据本专利技术的构造能够实现，优选地，池供给单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种电解装置
(60)
，所述电解装置具有：
‑
多个电解池
(12)
，所述电解池电串联连接并且所述电解池至少部分地在堆叠方向
(14)
上相继设置，其中所述串联连接能够与电能量源
(16)
电耦合，
‑
池供给单元
(18)
，所述池供给单元用于给所述电解池
(12)
供给至少一种运行物质以用于常规运行，和
‑
连接到所述池供给单元
(18)
上并且连接在相继设置的所述电解池
(12)
的相对置的端部
(20
，
22)
上的供给管路
(24)
，其特征在于，所述电能量源
(16)
的负电势
(34)
能够与所述池供给单元
(18)
的参考电势电耦合
。2.
根据权利要求1所述的电解装置，其特征在于，所述供给管路
(24)
的材料具有金属，其中所述电解池
(12)
设置在至少两个子堆叠
(26
，
28
，
30
，
32)
中，其中所述至少两个子堆叠
(26
，
28
，
30
，
32)
中的每个子堆叠借助于至少一个第一供给管路
(24)
和至少一个第二供给管路
(24)
与所述池供给单元
(18)
连接，所述第一供给管路连接到所述池供给单元
(18)
上并且连接在相应的子堆叠
(26
，
28
，
30
，
32)
的第一端部
(20)
上，所述第二供给管路连接到所述池供给单元
(18)
上并且连接在相应的子堆叠
(26
，
28
，
30
，
32)
的沿着堆叠方向
(14)
与所述第一端部
(20)
相对置的第二端部
(22)
上，其中连接在与所述电能量源
(16)
的负电势
(34)
耦合的子堆叠
(26)
的第一端部
(20)
上的所述第一供给管路
(24...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克，
申请(专利权)人：西门子能源全球有限两合公司，
类型：发明
国别省市：