Patent DE-202021106094-U1 (DE)
Title: System zum Erzeugen von Wasserstoff aus erneuerbaren Energien durch hybride Wasserelektrolyse
IPC: C25B1/04
Filed: 2021-11-08
Abstract: System zum Erzeugen von Wasserstoff aus erneuerbaren Energien durch hybride Wasserelektrolyse, umfassend ein Stromversorgungsnetzteil, eine Hybridwasserstofferzeugungseinheit, eine SPS-Steuerung und einen Cloud-Server; wobeidas Stromversorgungsnetzteil die elektrische Energie für das System zum Erzeugen von Wasserstoff aus erneuerbaren Energien bereitstellt;die Hybridwasserstofferzeugungseinheit ein Schaltnetzteil, eine alkalische Wasserelektrolysevorrichtung, eine Protonenaustauschmembran-Elektrolysevorrichtung, ein erstes Ventil, ein zweites Ventil, eine Druckregeleinheit, eine Gasquellenpumpe und eine Wasserstoffreinigungseinheit umfasst;ein Stromeingangsanschluss des Schaltnetzteils mit dem Stromversorgungsnetzteil verbunden ist und der Stromversorgungsanschluss des Schaltnetzteils jeweils mit der alkalischen Wasserelektrolysevorrichtung und der Protonenaustauschmembran-Elektrolysevorrichtung elektrisch verbunden ist;die alkalische Wasserelektrolysevorrichtung eine alkalische Wasserelektrolysezelle, einen ersten Dampf-Wasser-Abscheider, einen zweiten Dampf-Wasser-Abscheider, einen ersten Waschkondensator und einen zweiten Waschkondensator umfasst, wobei an der alkalischen Wasserelektrolysezelle ein erstes Gasauslassrohr zum Ausströmen des Sauerstoffs und ein zweites Gasauslassrohr zum Ausströmen des Wasserstoffs angeordnet sind, das distale Ende des ersten Gasauslassrohrs mit der Gaseinlassöffnung des ersten Dampf-Wasser-Abscheiders verbunden ist, die Gasauslassöffnung des ersten Dampf-Wasser-Abscheiders mit der Gaseinlassöffnung des ersten Waschkondensators verbunden ist, das distale Ende des zweiten Gasauslassrohrs mit der Gaseinlassöffnung des zweiten Dampf-Wasser-Abscheiders verbunden ist, und die Gasauslassöffnung des zweiten Dampf-Wasser-Abscheiders mit der Gaseinlassöffnung des zweiten Waschkondensators verbunden ist,die Protonenaustauschmembran-Elektrolysevorrichtung eine Protonenaustauschmembran-Elektrolysezelle, einen dritten Dampf-Wasser-Abscheider und einen vierten Dampf-Wasser-Abscheider umfasst, wobei an der Protonenaustauschmembran-Elektrolysezelle ein drittes Gasauslassrohr zum Ausströmen des Wasserstoffs und ein viertes Gasauslassrohr zum Ausströmen des Sauerstoffs angeordnet sind, das distale Ende des dritten Gasauslassrohrs mit der Gaseinlassöffnung des dritten Dampf-Wasser-Abscheiders verbunden ist, das distale Ende des vierten Gasauslassrohrs mit der Gaseinlassöffnung des vierten Dampf-Wasser-Abscheiders verbunden ist, der dritte Dampf-Wasser-Abscheider und der vierte Dampf-Wasser-Abscheider jeweils zwei Gasauslassöffnungen aufweisen, und die zweite Gasauslassöffnung des vierten Dampf-Wasser-Abscheiders mit der Au-ßenumgebung verbunden ist, und den Sauerstoff abzuführen;das erste Ventil zwei Gaseinlassöffnungen und eine Gasauslassöffnung aufweist, wobei die erste Gaseinlassöffnung des ersten Ventils mit der Gasauslassöffnung des ersten Waschkondensators verbunden ist, die zweite Gaseinlassöffnung des ersten Ventils mit der ersten Luftauslassöffnung des vierten Dampf-Wasser-Abscheiders verbunden ist, das zweite Ventil zwei Gaseinlassöffnungen und eine Gasauslassöffnung aufweist, die erste Gaseinlassöffnung des zweiten Ventils mit der Gasauslassöffnung des zweiten Waschkondensators verbunden ist, und die zweite Gaseinlassöffnung des zweiten Ventils mit der ersten Gasauslassöffnung des dritten Dampf-Wasser-Abscheiders verbunden ist;die Druckregeleinheit eine Sauerstoffeinlassöffnung und eine Wasserstoffeinlassöffnung aufweist, wobei die Sauerstoffeinlassöffnung der Druckregeleinheit mit der Gasauslassöffnung des ersten Ventils verbunden ist, die Wasserstoffeinlassöffnung der Druckregeleinheit mit der Gasauslassöffnung des zweiten Ventils verbunden ist, die Sauerstoffauslassöffnung der Druckregeleinheit mit der Außenumgebung verbunden ist, und die Druckregeleinheit dazu verwendet wird, das Luftdruckgleichgewicht zwischen der Sauerstoffeinlassöffnung und der Wasserstoffeinlassöffnung aufrechtzuerhalten;die Gasquellenpumpe mit dem ersten Ventil und dem zweiten Ventil elektrisch verbunden ist, um das Öffnen und das Schließen des ersten Ventils und des zweiten Ventils zu steuern;die Gaseinlassöffnung der Wasserstoffreinigungseinheit mit der Wasserstoffauslassöffnung der Druckregeleinheit und der zweiten Gasauslassöffnung des dritten Dampf-Wasser-Abscheiders verbunden ist,die SPS-Steuerung mit der Druckregeleinheit und der Gasquellenpumpe signaltechnisch verbunden ist, wobei die SPS-Steuerung ausgelegt ist um zu erkennen, ob der Luftdruckwert zwischen der Sauerstoffeinlassöffnung und der Wasserstoffeinlassöffnung der Druckregeleinheit im eingestellten Gleichgewichtswertbereich liegt, um somit die Gasquellenpumpe dazu anzusteuern, das erste Ventil und/oder das zweite Ventil zu öffnen oder zu schließen; unddie SPS-Steuerung durch ein Internet der Dinge mit dem Cloud-Server verbunden ist, um Echtzeitsignale an ein lokales Bedienterminal, ein Femüberwachungsterminal und ein After-Sales-Betriebs- und Wartungsterminal zu senden, wodurch es sichergestellt wird, dass das System zum Erzeugen von Wasserstoff aus erneuerbaren Energien in Echtzeit überwacht werden kann.