Druckelektrolyse

Auf dem LURGI System basierend

Überblick

Die Druckelektrolyse dient der Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff hoher Reinheit. Gegenüber der atmosphärischen Elektrolyse bietet die Druckelektrolyse den Vorteil, dass die Produktgase Wasserstoff und Sauerstoff dem Anwender mit einem Druck von 30 bar zur Verfügung stehen. Dies lässt für die meisten Anwendungen einen direkten Einsatz der erzeugten Produktgase ohne nachgeschalteten Verdichter (Kompressor) zu.

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Druckelektrolyseure des Systems LURGI zeichnen sich durch ausgereifte Konstruktion, hohe Betriebssicherheit, leichte Bedienbarkeit und lange Lebensdauer aus. Dahinter stehen Jahrzehnte der Erfahrung in Bau und Inbetriebnahme entsprechender Anlagen.

  • Bipolare Zellenanordnung, aufgebaut nach dem Filterpressenprinzip
  • Elektroden aus Stahl mit neuer elektrogalvanischer Schutz-Aktivierung und Vergrößerung der geometrischen und aktiven Elektrodenfläche
  • Verbesserte Konstruktion von Zellenblockteilen wie Zellenwand, Zellenrahmen und Vorelektroden. Ausgelegt für reduzierten Stromwiderstand und Vergrößerung der aktiven Fläche. Hergestellt ohne umformtechnische und thermische Spannungen
  • Infolge Druckbetrieb sehr kompakte Bauweise. Es ist daher möglich, eine große Zellenanzahl hintereinander zu setzen und auch größere Wasserstoffmengen in nur einem Apparat zu erzeugen bei gleichzeitig geringem Platzbedarf
  • 25%ige Kaliumhydroxid-Lösung als Elektrolyt
  • Zwangsumlauf des Elektrolyten für eine optimale Wärmeabfuhr und gleichmäßige Laugenkonzentration in allen Zellen
  • Gas-/Lauge-Trennung in horizontalen Gasabscheidern mit speziellen Einbauten zur Reduzierung des Aerosolgehaltes in den Produktgasen

Vorteile

Die Druckelektrolyseure haben viele Vorteile die eine kontinuierliche Wasser- und Sauerstoffproduktion bei einen Druck von 30 bar gewährleisten.

Die Hauptvorteile der sind wie folgt:

  • Durch Druckbetrieb niedriger spezifischer Energieverbrauch
  • Sehr niedriger Aerosolgehalt in den Produktgasen. Ein Nachwaschen der Gase zur KOH-Entfernung ist daher nicht erforderlich
  • Für Speicherung und Anwendung von Wasserstoff und Sauerstoff bei 30 bar kein Kompressor erforderlich. Es werden ca. 0,2 kWh/Nm³ H2 an Kompressionsenergie eingespart
  • Kapazitäten bis zu 1400 Nm³/h H2 in nur einem Elektrolyseur, dadurch sehr geringer Platzbedarf, niedrige Gebäudekosten und geringerer Wartungsaufwand
  • Leichte Bedienung durch weitgehende Automatisierung
  • Hohe Verfügbarkeit bei großer Flexibilität und langer Lebensdauer
  • Einfach Montage durch vormontierte Zellenblöcke
  • Hohe Umweltverträglichkeit, da nur Wasser und Strom als Betriebsmittel erforderlich sind

Lieferumfang

Die Druckelektrolyseure des Systems LURGI werden für Leistungen von 200 – 1400 Nm³/h Wasserstoff und 100 – 700 Nm³/h Sauerstoff je Einheit gebaut. Größere Leistungen können problemlos durch denparallelen Einsatz mehrerer Elektrolyseure realisiert werden.

Die Anpassung der Leistung eines Druckelektrolyseurs an den Bedarf erfolgt über die Zellenanzahl. Die Zellen werden zu Blöcken zusammengefasst und vormontiert geliefert.

ELB liefert Engineering und Ausrüstungen für komplette Druckelektrolyseanlagen und übernimmt deren Montage und Inbetriebnahme.

Zu einer betriebsfertigen Druckelektrolyseanlage gehören neben dem Elektrolyseur:

  • Modernes Überwachungs- und Regelsystem
  • Transformator/Gleichrichter
  • Speisewasseranlage
  • Elektrolytstation
  • Gas- und Laugekühlung
  • Sichere Überwachungs- und Kontrollsysteme

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

  • Katalytische Gasreiniger zur Gewinnung von höchstreinem Wasserstoff und Sauerstoff mit Restverunreinigungen kleiner wie 1ppm
  • Gastrockner zur Entfernung der Restfeuchte bis auf Taupunkte von – 70°C
  • Kompressionsanlagen, z.B. zur Verdichtung auf Flaschenabfülldruck (200 bar)
  • Speicherbehälter
  • Flaschenabfüllanlagen

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Betriebsdaten

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

Gasreinheiten

Wasserstoff:                      99,8 – 99,9 vol%
Sauerstoff:                        99,3 – 99,6 vol%

Restverunreinigungen der Gase:

O2 in H2:                           0,1 – 0,2 vol%
H2 in O2:                           0,4 – 0,7 vol%
H2O:                                  ca. 1 – 2 g/Nm³
KOH:                                  < 0,1 mg/Nm³

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

Verbrauchszahlen

Elektrische Energie:        4,3 – 4,65 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 einstellbar.

Wartung

Druckelektrolyseure des Systems LURGI sind für jahrelangen Dauerbetrieb ausgelegt und weitgehend wartungsfrei. Einige unserer Anlagen sind seit mehr als 20 Jahren ohne Öffnung der Zellen in Betrieb.