Technik

Elektrolyseblock

Druckelektrolyseanlagen erzeugen die Gase bei Überdruck. Dadurch ist bei vielen Anwendungen kein zusätzlicher Verdichter für die Komprimierung des Wasserstoffs erforderlich. Herzstück der Anlagen sind die bipolaren Elektrolyseblöcke. Diese bestehen aus bis zu 300 in Serie geschalteten Einzelzellen. Jede Zelle besteht aus der Bipolarplatte aus vernickeltem Stahl, der aktivierten wasserstofferzeugenden Kathode, der sauerstofferzeugenden Anode, den beiden Elektrodenkontaktierungen, dem asbestfreien Diaphragma sowie den Dichtungen.

Bipolarplatten unterschiedlicher Größe

Der Auslegungsdruck der Zellenblöcke beträgt 30 bar, in Verbindung mit asbestfreien Dichtungen und Diaphragmen wird der Betriebsdruck derzeit auf 15 bar begrenzt. Die Betriebstemperatur beträgt 95°C.

Je nach Zellfläche werden die Blöcke mit Gleichstrom von 700 bis 4850 A versorgt. Für alle Elektrolyseblöcke kann ein spezifischer Energieverbrauch von max. 4,6 kWh/Nm³ (DC) für die ersten fünf Jahre nach Inbetriebnahme garantiert werden. Eine Degradation der Elektrodenaktivierungen tritt in diesem Zeitraum nicht auf.

Komplett montierte Elektrolyseblöcke unterschiedlicher Größe/Leistung

Gas- und Elektrolytperipherie

Die Gas- und Elektrolytperipherie besteht aus den für den Betrieb des Elektrolyseurs notwendigen Komponenten zur Elektrolyt-/Gastrennung, zur Kühlung, zur Gaswäsche und zur Elektrolytumwälzung. Alle Komponenten sind aus Edelstahl gefertigt.

Die in wassergekühlten Gaswäschern abgekühlten Gase Wasserstoff und Sauerstoff werden über pneumatische Ventile in das Kundennetz eingespeist bzw. im Falle des Sauerstoffs an die Umgebung abgegeben. Sauerstoffseitig sorgt eine Druckregelung für die Einhaltung des voreingestellten Drucks. Der Betrieb der Elektrolyseure ist in einem Bereich zwischen 5 und 15 bar im kompletten Lastbereich von 5 bis 100% möglich. Wasserstoffseitig erfolgt der Ausgleich der Niveauunterschiede in den Gasabscheidern über eine Niveauregelung. Die Temperaturregelung erfolgt über eine Anpassung des Kühlwasserdurchsatzes mittels eines Stellventils. Die nominale Betriebstemperatur beträgt 95°C. In allen Fällen kommen PID-Regler zum Einsatz.

Die Elektrolytumwälzung erfolgt durch eine Zwangsumwälzung über eine Pumpe. Die Verfügbarkeit des Elektrolyseurs wird durch eine zweite redundante Pumpe erhöht. Der überwiegende Anteil der Verlustwärme wird über zwei Wärmetauscher in den Gasabscheidern sowie zwei weiteren in den Gaswäschern an das Kühlwassernetz abgegeben.

Gas-/Elektrolytperipherie einer Elektrolyseanlage mit einer Kapazität von 6 x 350 Nm³/h

Das elektrolytisch zersetzte Wasser wird über eine automatische Wassernachspeisung aus den Wasservorlagen der beiden Gaswäscher zugeführt. Dazu werden die Niveaus in den beiden Gasabscheidern kontinuierlich überwacht und bei Unterschreiten des Sollniveaus die Wassernachspeisung aktiviert.

Verfügbare Größen

 Eine Anpassung an jeden beliebigen Wasserstoffbedarf erfolgt durch Variation der Zellenzahl. Für Bedarfe größer als 600 Nm³/h werden zwei oder mehr individuell regelbare Anlagen kombiniert.

Lupe
Spezifikation von Elektrolyseanlagen im Leistungsbereich von 5 - 600 Nm³/h (Auszug)