Niederdruckelektrolyse

Auf dem BAMAG System basierend

Überblick

Die Wasser Elektrolyse dient der Erzeugung von hochreinem Wasserstoff und Sauerstoff. Auf diesem Gebiet war BAMAG seit über 80 Jahren tätig und verfügt über eine umfangreiche Erfahrung durch Bau und Inbetriebsetzung von mehr als 450 Wasser-Elektrolyseuren.

Durch die Übernahme des Personals samt dem notwendigen Know-How bezüglich der BAMAG Systeme ist ELB in der Lage, Elektrolyse-Anlagen zu liefern, die höchsten Anforderungen entsprechen. Durch ihre ausgereifte Technik bieten Elektrolyse-Anlagen nach dem System BAMAG dem Anwender ein hohes Maß an Betriebssicherheit und Verfügbarkeit bei langer Lebensdauer und niedrigen Investitionskosten. Eine optimale Kosten/Nutzen-Relation ist das Ergebniss.

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Die Elektrolyseure haben bipolar geschaltete Zellen und sind nach dem Filterpressenprinzip aufgebaut. Zur Reduktion des Energieverbrauchs sind die Elektroden nach einem speziellen, von Bamag entwickelten Verfahren aktiviert. Die Diaphragmen können sowohl in herkömmlichen als auch in neuen umweltverträglichen Materialien ausgeführt werden.

Als Elektrolyt wird eine ca. 25%ige KOH-Lösung verwendet. Die Gas/Elektrolyt-Trennung und die Kühlung der erzeugten Gase erfolgt in speziellen Laugetrommeln und Gaskühlern, die oberhalb der Zellen angeordnet sind. Aufgrund dieser Anordnung arbeitet der Elektrolyseur mit Naturumlauf für den Elektrolyten. Laugeumlaufpumpen sind daher nicht erforderlich.

Die Gasreinigung erfolgt in Gas-Waschvorrichtungen mit selbsttätigem hydraulischen Druckausgleichssystem, das gleichzeitig auch als Sicherheitseinrichtung gegen Drucküberschreitung fungiert.

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Vorteile

Die Niederdruckelektrolyseure haben viele Vorteile die eine kontinuierliche Wasser- und Sauerstoffproduktion gewährleisten.

Die Hauptvorteile sind:

  • Hydraulischer Druckausgleich
  • Überdachsicherungen
  • Natürlicher Laugeumlauf ohne Pumpe
  • Sichtbare Arbeitsweise jeder Zelle
  • Niedriger Energieverbrauch durch speziell aktivierte Elektroden
  • Keine Betriebsmittel außer Strom und Wasser
  • Standard-Baureihen für alle Kapazitäten
  • Geringer Platzbedarf
  • Minimaler Montageaufwand
  • Einfache Bedienung
  • Automatische Überwachung
  • Niedrige Investitionskosten

Lieferumfang

ELB baut Niederdruckelektrolyseure nach dem System BAMAG für Leistungen von 2 – 480 Nm³/h Wasserstoff und 1 – 240 Nm³/h Sauerstoff je Einheit. Größere Leistungen können problemlos durch den parallelen Einsatz mehrerer Elektrolyseure realisiert werden.

Die Baureihen bestehen aus 4 Normtypen mit unterschiedlicher Elektrodenfläche:

  • ND1 (S25)               Elektrodenfläche von ca. 0,25 m² je Zelle
  • ND2 (S100)             Elektrodenfläche von ca. 1,0 m² je Zelle
  • ND3 (S150)             Elektrodenfläche von ca. 1,5 m² je Zelle
  • ND4 (S300)             Elektrodenfläche von ca. 3,0 m² je Zelle

Die Anpassung der Leistung an den Bedarf erfolgt über die Elektrodenfläche und die Zellenzahl, die je nach Typ zwischen 10 und 120 variiert werden kann. Dadurch ist der gesamte Leistungsbereich durch Serientypen abgedeckt.

ELB liefert das Engineering und die Ausrüstungen für komplette Wasser-Elektrolyse-Anlagen und übernimmt deren Montage und Inbetriebnahme. Zur kompletten Anlage gehören neben dem Elektrolyseur:

  • Moderne Signal- und Überwachungs-Anlagen
  • Transformator/Gleichrichter
  • Speisewasser-Anlage
  • Elektrolytstation
  • Niederdruck-Gasbehälter
  • Gasanalysenstation

Je nach Verwendungszweck des erzeugten Wasserstoffs und Sauerstoffs können weitere Zusatzanlagen geliefert werden, z.B.:

  • Katalytische Gasreiniger zur Gewinnung von höchstreinem H2 und O2 (Restverunreinigungen kleiner 1 ppm)
  • Gastrockner für Restfeuchten von kleiner 1 ppm
  • Wasserring-, Kolben- und Membranverdichter
  • Mittel- und Hochdruck-Tanklager
  • Flaschen-Abfüllstationen

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Betriebsdaten

Wasserstoff und Sauerstoff werden im Elektrolyseur bei einem Druck von ca. 30 mbar erzeugt.

Gasreinheit

Die Reinheit der im Elektrolyseur erzeugten Gase beträgt:

Wasserstoff:        99,8 – 99,9 vol%
Sauerstoff:          99,5 – 99,8 vol%

Restverunreinigungen der Gase:

O2 in H2:             0,1 – 0,2 vol%
H2 in O2:             0,2 – 0,5 vol%
H2O:                    ca. 1 – 2 g/Nm3
KOH:                   < 10 mg/Nm3 H2

Die Gase sind frei von CO, CO2, CH4 sowie von Schwefel- und Chlorverbindungen.

Verbrauchsdaten

Elektrische Energie:    3,9 – 4,22 kWh/Nm³ H2
(Gaszustand 20°C, 1013 mbar, feucht)

Elektrische Energie:    4,3 – 4,6 kWh/Nm³ H2
(Gaszustand 0°C, 1013 mbar, trocken)

Speisewasser:             0,85 l/Nm³ H2
Kühlwasser:                80 l/Nm³ H2

Die Gasleistung ist bei jedem Elektrolyseur zwischen 25 und 100% der Nennleistung regelbar.

Wartung

Die Elektrolyseure des Systems BAMAG sind für jahrelangen Dauerbetrieb geeignet und weitgehend wartungsfrei. Eine Teil-Überholung der Anlage ist nach 15 Jahren Betrieb zu empfehlen.

Aufgrund weitgehender Standardisierung können sämtliche Teile, die für eine Routine-Überholung nötig sind, vorab geliefert werden. Die Betriebsunterbrechung bleibt somit auf ein Minimum beschränkt.