【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及离岸电解设备以及用于运行离岸电解设备的方法。
技术介绍
1、电解设备是借助电流来引起物质转换(电解)的装置。相应于不同的电化学电解过程的多样性，也有多种电解设备，例如用于电解水的电解设备。
2、如今，例如借助质子交换膜(pem)电解或碱性电解由水产生氢。电解设备借助电能由供给的水生产氢和氧。该过程发生在由多个电解池组成的电解堆中。将水作为底物引入处于dc电压之下的电解堆中，其中，在经过电解池之后出来两股流体流，其由水和气泡(o2或h2)组成。
3、当前考虑的是，利用在阳光充足和风力充足的时期由可再生能源产生的过量的能量，即利用高于平均水平的太阳能发电或风力发电来产生有价值的物质。一种有价值的物质尤其可以是通过水电解设备产生的氢。借助氢例如可以生产所谓的可再生能源气体(ee-gas：erneuerbare energien-gas)。可再生能源气体是借助电能从可再生的来源中获取的可燃气体。
4、氢在此是一种特别环境友好并且可持续的能量载体。氢具有独特的潜力，可以实现能量系统、交通和化学的大部分领域的零co2排放。然而，为了成功实现这一潜力，氢不能是由化石能源生产的，而是必须借助可再生能量生产的。
5、可再生能量的一个来源是风力。尤其是利用靠近海岸的所谓离岸风力设备可以实现大的电功率。然而，具有挑战性的是，必须克服与消耗端之间的大的距离。因此，能量应该以尽可能少的损失传输给消耗端。氢非常适合作为传输介质。例如，氢可以通过管道以气态形式传输。这里的一积极的次要方面是，引导氢
6、对于离岸电解设备必须特别注意避免腐蚀，因为盐水的存在会导致出现明显更高的腐蚀速率，这危及电解设备的长期不间断的运行。原则上，离岸电解设备可以配备电解器并将其安置在封闭的壳体、容器内。由此可以对电解器实现一定程度的针对外部环境影响的保护。然而，由于运行原因，必须冷却电解器，以便将电解过程中产生的废热消散到环境中。例如在专利文献ep 2623 640a1中描述了在岸电解设备的有效的冷却和废热利用方案。通过将在电解器中产生的废热存储在热量载体介质中、将该热量载体介质供给给水处理设备并且在该水处理设备中借助废热由原水生产去离子水，通过分解水产生氢和氧的电解器的效率将提高。在此，热量载体介质在电解器和水处理设备之间的闭合回路中循环泵送。相应的换热器负责从电解设备的壳体吸收并消散热量，以及负责相应的热传递和供给给水处理设备。
7、相比之下，为了避免过热和故障，对于离岸电解设备，由于封闭的容器结构类型、即对电解器的封装和保护，运行中的冷却要求尤为重要。因此，对于离岸电解设备，为了适当地消散工艺热量的热量流并实现安全的运行，电解器与环境之间的界面最终是不可避免的。与此同时，海事领域的环境问题也很重要，尤其保护海洋动植物的监管规定。
技术实现思路
1、因此，本专利技术的目的是，提供能够可靠且同时以环境可承受的方式运行的离岸电解设备。另一目的是提供运行离岸电解设备的方法。
2、根据本专利技术，针对离岸电解设备的目的通过如下离岸电解设备来实现，其包括布置在容器中的电解器以及传热器，该传热器设计用于吸收来自容器的由电解产生的工艺热量并排出到封闭式的冷却剂回路中，其中，在容器中布置有用于在冷却剂回路中输送冷却剂的冷却剂泵。
3、根据本专利技术，针对用于运行离岸电解设备的方法的目的通过用于运行如下离岸电解设备的方法来实现，离岸电解设备具有布置在容器中的电解器，其中，为了吸收和排出来自容器的由电解产生的工艺热量，在封闭式的冷却剂回路中引导冷却剂，其中，运行布置在容器中的冷却剂泵。
4、下面列出的关于离岸电解设备的优点和优选的设计方案可以相应地应用于运行电解设备的方法。
5、在此，本专利技术基于以下知识，即越来越大规模地安装的更高功率的离岸风能设备及其不断增长的发电功率需要相应地更高性能的电解设备。因此，预计离岸电解设备的性能等级及其数量相应地在未来将显著上升。由此带来的对在海事环境中可靠且以环境可承受的方式运行的不断提高的要求要得到考虑。由于向更大型的离岸电解设备的规模扩大，环境可承受性的问题成为了讨论的焦点。在此，要确保运行从环境角度来看影响尽可能小。因此，解决运行的冷却任务对于同时实现离岸电解设备的运行可靠性和高性能性尤为重要。
6、根据本专利技术的离岸电解设备在此首次认识到并克服了用于冷却介质的传统的开放式的冷却方案的缺点。例如，一种概念是直接从海洋泵出并提取海水作为换热器的冷却介质，并且在作用了离岸电解设备的工艺热量以及将热量传递给海水之后，就将该海水直接再次返回到海洋中。这从环境角度来看被证明是非常不利的并且也是需要大量维护的。
7、借助环境空气进行冷却的其他概念需要更大的与大气换热的换热面积以及范围更广的通风机系统或鼓风机来供应冷空气，以实现所需的冷却功率。在离岸使用的此类系统因直接暴露于海事领域的含盐气溶胶而非常容易通过腐蚀而发生故障，并且需要大量的维护开销。
8、利用本专利技术将克服这些缺点，并且将实现封闭式的容器结构类型的离岸电解设备的可靠且以环境可承受的方式运行，其中，所述离岸电解设备具有布置在容器中的电解器，例如用于产生氢的pem电解器，以及具有布置在容器中的冷却剂泵或在容器上紧密地法兰连接的冷却剂泵。在后一种情况下，在容器和法兰连接的冷却剂泵之间形成壳体单元，从而在以这种方式理解的意义上，冷却剂泵也布置在容器中。通过封闭的冷却回路，实现了通过容器中的传热器吸收设备上的由电解产生的工艺热量。这既避免了通过吸入海水并使其循环来实现冷却目的的应用，也避免了海上在开放式的冷却运行的情况下对于空气冷却显著的腐蚀问题。本专利技术在此描述了与具有开放式的冷却的传统离岸设备所不同的途径。
9、特别地，由于不吸入海水而是存在封闭式的冷却剂回路，所以避免了上述问题。不会吸入异物，在传热器内部不会形成不希望的无机层或生物污垢，这提高了运行可靠性。尤其是没有将被加热的水排出到环境中。另一优点是，例如，除了(淡)水之外，还可以在封闭式的冷却回路中使用其他特别合适的冷却介质或添加剂，其随后能够显著降低在高的温度水平时对来自容器的工艺热量的吸收、排出以及最后传递到合适的热沉所需的热传递功率和对所要求的表面的设计。
10、在此，在离岸电解设备中，在冷却剂回路中布置有用于输送冷却剂的冷却剂泵。该冷却液泵是相应于冷却功率而设计的。为了保护该冷却剂泵使其免受天气影响，将冷却剂泵置于容器本身中，比如置于离岸电解设备的待冷却的电解器附近。原则上，通过将冷却剂泵比如从外部直接以法兰连接的方式连接至容器，在此也可以实现牢固的联接，从而形成冷却剂泵与容器一体式的壳体单元。因此，保护和冷却概念在本专利技术的框架内应理解为，即使冷却剂泵通过法兰连接、螺纹连接或以其本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.离岸电解设备(20)，其包括布置在容器(2)中的电解器以及传热器(4)，所述传热器设计用于吸收来自所述容器(2)的由电解产生的工艺热量并排出到封闭式的冷却剂回路(3)中，其特征在于，在所述容器(2)中布置有用于在所述冷却剂回路(3)中输送冷却剂的冷却剂泵(5)。
2.根据权利要求1所述的离岸电解设备(20)，其中，为了释放由所述冷却剂吸收的工艺热量，在所述封闭式的冷却剂回路(3)中设有能够沉入到海洋中的传热器(21)。
3.根据权利要求2所述的离岸电解设备(20)，其中，为了提供大的热传递面积，所述传热器(21)具有管道管线，所述管道管线设计成在引导冷却剂的管道外表面上具有肋条和/或翅片并且/或者在多个管道弯曲部中引导。
4.根据权利要求3所述的离岸电解设备(20)，其中，所述管道管线由钢制成，其中，所述管道管线在所述外表面上具有腐蚀保护层。
5.根据权利要求4所述的离岸电解设备(20)，其中，所述腐蚀保护层具有钛。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的离岸电解设备(20)，其中，所述传热器(21)布置在架子(22)
7.根据权利要求6所述的离岸电解设备(20)，其中，所述架子(22)连同所述传热器(21)以如下方式紧固，使得根据需要能够从海水中引出或倾斜出来。
8.根据权利要求6或7中任一项所述的离岸电解设备(20)，其中，所述架子(22)连同所述传热器(21)能够经由可旋转的紧固元件(24a)倾斜出来。
9.根据前述权利要求中任一项所述的离岸电解设备(20)，所述离岸电解设备具有用于从离岸风力涡轮机馈送电流的连接单元。
10.用于运行离岸电解设备(20)的方法，所述离岸电解设备具有布置在容器(2)中的电解器，其中，为了吸收和排出来自所述容器(2)的由电解产生的工艺热量，在封闭式的冷却剂回路(3)中引导冷却剂，其中，运行布置在所述容器(5)中的冷却剂泵(5)。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述封闭式的冷却剂回路(3)中，从被所述工艺热量加热的冷却剂向海水传递热量并且由此使所述冷却剂冷却。
12.根据权利要求10或11中任一项所述的方法，其中，监测海水损害性地进入到所述冷却剂回路(3)中。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.离岸电解设备(20)，其包括布置在容器(2)中的电解器以及传热器(4)，所述传热器设计用于吸收来自所述容器(2)的由电解产生的工艺热量并排出到封闭式的冷却剂回路(3)中，其特征在于，在所述容器(2)中布置有用于在所述冷却剂回路(3)中输送冷却剂的冷却剂泵(5)。
2.根据权利要求1所述的离岸电解设备(20)，其中，为了释放由所述冷却剂吸收的工艺热量，在所述封闭式的冷却剂回路(3)中设有能够沉入到海洋中的传热器(21)。
3.根据权利要求2所述的离岸电解设备(20)，其中，为了提供大的热传递面积，所述传热器(21)具有管道管线，所述管道管线设计成在引导冷却剂的管道外表面上具有肋条和/或翅片并且/或者在多个管道弯曲部中引导。
4.根据权利要求3所述的离岸电解设备(20)，其中，所述管道管线由钢制成，其中，所述管道管线在所述外表面上具有腐蚀保护层。
5.根据权利要求4所述的离岸电解设备(20)，其中，所述腐蚀保护层具有钛。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的离岸电解设备(20)，其中，所述传热器(21)布置在架子(22)中，所述架子包围所述传热器(21)并通过紧固元件(...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·哈恩布斯，M·聚尔曼，D·塔罗亚塔，
申请(专利权)人：西门子能源环球有限责任两合公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。