本发明专利技术涉及一种电解装置(2)，其具有至少一个设置在两个端板(6，8)之间的聚合物电解液膜结构的电解槽(4)和用于在端板(6，8)之间产生挤压力的装置。该挤压力至少部分地根据由电解槽(4)产生的气体压力进行控制。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电解装置
本专利技术涉及一种具有如权利要求1的前序部分所述特征的电解装置。
技术介绍
在电解装置中利用电流将水分解成其组成成分氢气和氧气。对此公知的是使用聚 合物电解液膜结构（Polymerelektrolytmembranbauweise)的电解槽。这种电解槽通常基 本上由聚合物电解液膜构成，在聚合物电解液膜的两个外侧上分别设有气体扩散电极。在 这种电解装置中，在最简单的情况下在两个端板之间设有一个电解槽，但通常是设有多个 堆叠结构的电解槽。端板一方面用于供给电力，另一方面用于在电解槽或堆叠的电解槽上 施加电解装置有效工作所需要的挤压力。为此需要使端板彼此相对夹紧。 公知的是，随着电解装置的工作压力不断增加，也就是说随着电解装置内部的气 体压力不断增加（这对电解装置的效率是不利的），通过端板施加在电解槽或堆叠的电解 槽上的挤压力将降低，并且这种挤压在最坏的情况下可能会完全消失。在现有技术中试图 借助于非常粗大并因此非常刚性的端板来抵消这种效应，但是这并不足以达到预定目的并 且会导致结构非常笨重。
技术实现思路
在此背景下，本专利技术的目的是提出一种上述类型的电解装置，通过这种电解装置 总是能够确保对一个或多个电解槽实现足够大的挤压，而与存在于电解装置中的工作压力 无关。 本专利技术的目的通过一种具有如权利要求1的前序部分所述特征的电解装置来实 现。这种电解装置的优选的扩展方案由从属权利要求、下面的说明以及附图给出。在此根 据本专利技术，在从属权利要求中给出的特征可以各自或者通过合适的组合对如权利要求1所 述的根据本专利技术的解决方案做进一步的设计。 按照本专利技术的电解装置用于将水分解成氧气和氢气，并优选用于生成氢气，该电 解装置通常具有至少一个设置在两个端板之间的聚合物电解液膜结构的电解槽。为了产生 更大量的氢气，按照本专利技术的电解装置也可以在两个端板之间具有多个组合成堆叠体的电 解槽，因此，当在下面讲到电解槽时，总是理解为也包括堆叠的电解槽。 两个端板和设置于其间的电解槽构成整个结构单元。为此目的，端板和位于其间 的电解槽例如通过拉杆彼此夹紧。虽然通过这种方式可以利用端板对电解槽施加一定的挤 压力（Anpresskraft)，但是只有该挤压力并不足以确保：在较高的工作压力下，即由电解 槽产生的气体压力例如超过2MPa时，在考虑到电解装置的效率的情况下电解装置能够最 优化地运行。为此，按照本专利技术的电解装置在端板之间具有用于产生挤压力的其他装置。 在这种情况下，本专利技术的基本思想是：至少部分地根据由电解槽产生的气体压力 来控制施加在电解槽上的挤压力。也就是说设有控制器，利用该控制器可以直接根据由电 解槽产生的气体压力的变化有针对性地改变电解槽上的挤压力的大小。这意味着：当由电 解槽产生的气体压力上升时，优选在电解槽上的挤压力可以与该气体压力的上升成比例地 升高，以平衡前述由于气体压力升高而对挤压力产生的不利影响，并且可以与气体压力无 关地总是在电解槽上调整出在理想情况下恒定的挤压压力（Anpressdruck)，该挤压压力使 得电解槽能够以最优的效率工作。 为了根据气体压力控制电解槽上的挤压力，可以在需要时借助于设置在电解装置 的气体压力作用区域中的压力传感器来检测由电解槽产生的气体压力，然后将压力传感器 的电输出信号输送到控制器作为输入信号，并在那里转换成用于优选为一个、但也可能为 多个的用于产生挤压力的执行器的调节参数。 特别优选可以直接根据电解槽产生的气体压力来控制挤压力。即，直接用气体 压力作为调节参数对用于产生挤压力的执行器施加压力（druckbeaufschlag)，或者根 据气体压力来调节执行器。为此，提供从电解装置的内部到执行器的封闭的过流路径 (Oberstrompfod)，在此，该过流路径在电解装置上原则上既可以设置于在水分解过程 氧气积聚的区域中，即阳极侧，又可设置在氢气积聚的区域中，即阴极侧。在按照本专利技术的 电解装置的一种优选的实施方式中，根据在电解槽中产生的氢气的气体压力来控制挤压 力。为此，可以将过流路径设计为，从电解装置的氢气出口到产生挤压力的执行器或者到控 制该执行器的控制器。 为了确保能够与电解槽所产生的气体压力无关地对电解槽施加足够大的挤压力， 需要使施加在电解槽上的挤压压力适当地大于由电解槽产生的气体压力。在按照本专利技术的 电解装置的一种实施方式中，气体压力直接作用于产生挤压力的执行器上，为此，执行器可 以根据需要包含压力放大器。 在按照本专利技术的电解装置的另一优选的实施方式中，通过流体产生受气体压力控 制的挤压力。相应地，电解槽上的挤压力将直接或间接地通过合适于此的部件由气体或液 体产生，通常优选为液体，因为液体近乎表现为不可压缩的。但也可以考虑，在最简单的情 况下直接通过电解槽产生的气体来调节电解槽上的挤压力。 关于通过流体产生挤压力，优选在电解装置的两个端板中的至少一个上在面向电 解槽的一侧设置压力密封室。该压力密封室用于容纳直接推压与压力密封室毗邻设置的电 解槽的平的侧面的流体。 进一步优选可以在构成于端板上的压力密封室中设置可朝电解槽的方向移动的 挤压体，通过位于压力密封室中的流体使该挤压体挤压电解槽，并由此在电解槽上施加挤 压力。在此可以适宜地使挤压体相对于压力密封室的边缘被流体密封地密封，以防止流体 从压力密封室漏出。 为了产生挤压力，适宜地使压力密封室与压缩机管道连接。在本文中压缩机指的 是泵或类似的装置，利用压缩机可以将流体挤压到构成于端板上的压力密封室中。压缩机 被适当地设置在端板的背向电解槽的一侧，在此，流体管道穿过端板从压缩机通向压力密 封室。 在结构上可简单地跳过活塞-气缸装置构成压缩机。因此，在最简单的情况下可 以设置气缸，该气缸被可在其中运动的活塞分成两个气缸室，在此，其中一个气缸室与构成 于端板上的压力密封室管道连接，并利用由电解槽产生的氢气对另一个气缸室的活塞加 压。相应地优选使活塞-气缸装置的其中一个气缸室与电解装置的氢气出口管道连接。 正如已指出的那样，要力求使施加在电解槽上的挤压压力大于由电解槽产生 的气体压力。在这种情况下，特别优选将活塞-气缸装置设计为，其构成压力转换器 (Druckiibersetzer)。在此，对于压力转换器来说，活塞的端面（该端面邻接活塞-气缸装置 的与构成在端板上的压力密封室管道连接的气缸室）通常小于活塞的由氢气加压的端面， 在此，压力转换器的压力转换比为与由氢气加压的活塞端面与邻接活塞-气缸装置的气缸 室的活塞端面的商。 优选压力转换器的压力转换比位于1. 1至2. 5之间，优选在1. 2至2. 0之间。已 证实：根据这个压力转换比，可以有足够大的挤压力施加到电解槽上，但是该挤压力不会大 到使电解槽损坏或完全毁坏。 【附图说明】 下面参照附图所示的实施例详细说明本专利技术。 在附图中高度简化地以分解图示意性示出了电解装置2。 【具体实施方式】 [0021 ] 电解装置2具有电解槽4,该电解槽设置在两个端板6和8之间。在端板6上设有 构成电解装置2的氢气出口的开口 10,在电解装置2的外侧只示意性示出的管道1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电解装置(2)，具有至少一个设置在两个端板(6，8)之间的聚合物电解液膜结构的电解槽(4)，和用于在所述端板(6，8)之间产生挤压力的装置，其特征在于，至少部分地根据由所述电解槽(4)产生的气体压力来控制所述挤压力。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.18 EP 12151641.31. 一种电解装置（2)，具有至少一个设置在两个端板（6,8)之间的聚合物电解液膜结 构的电解槽（4)，和用于在所述端板（6,8)之间产生挤压力的装置，其特征在于，至少部分 地根据由所述电解槽（4)产生的气体压力来控制所述挤压力。2. 如权利要求1所述的电解装置（2)，其特征在于，对所述挤压力直接通过由所述电解 槽（4)产生的气体压力进行控制。3. 如前述权利要求中任一项所述的电解装置（2)，其特征在于，对所述挤压力通过由 所述电解槽（4)产生的氢气的气体压力进行控制。4. 如前述权利要求中任一项所述的电解装置（2)，其特征在于，由所述挤压力施加在 所述电解槽（4)上的挤压压力大于由所述电解槽（4)产生的气体压力。5. 如前述权利要求中任一项所述的电...
【专利技术属性】
技术研发人员：尼尔斯·曼泰，克劳斯·维费尔，丹尼斯·威尔肯，乌韦·屈特，斯特凡·赫勒，
申请(专利权)人：HTEC系统有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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