EP4728122A1 - Elektrochemische anlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrochemische Anlage (1), insbesondere Elektrolyseanlage, mit mindestens zwei Modulen (2), insbesondere Elektrolysemodulen, die jeweils mindestens einen Stack (19) umfassen, der über eine Versorgungsleitung (3) zur Versorgung mit einem Medium, insbesondere mit Wasser, an eine Hauptversorgungsleitung (4) angeschlossen ist, wobei in den Versorgungsleitungen (3) jeweils mindestens ein Ventil (5, 6, 7) zum Schalten eines Bypasses (8) a) zur Umgehung des jeweiligen Moduls (2) und/oder des mindestens einen Stacks (19) des Moduls (2) und/oder b) zur Limitierung, insbesondere Drosselung, des Durchflusses in Richtung des jeweiligen Moduls (2) bzw. des mindestens einen Stacks (19) angeordnet ist.

Description

Beschreibung

Titel:

Elektrochemische

Die Erfindung betrifft eine elektrochemische Anlage, insbesondere eine Elektrolyseanlage zur Erzeugung von Wasserstoff. Bei der elektrochemischen Anlage kann es sich aber auch um ein Brennstoffzellensystem handeln. Die vorgeschlagene elektrochemische Anlage ist modular aufgebaut, das heißt, dass sie mindestens zwei Module, insbesondere Elektrolysemodule, umfasst.

Stand der Technik

Als Elektrolyse wird ein chemischer Prozess bezeichnet, bei dem elektrischer Strom zur Aufspaltung einer chemischen Verbindung eingesetzt wird. Im Fall der Wasserelektrolyse wird aus Wasser (H2O) so Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) gewonnen.

Die Elektrolyse wird in einem Elektrolyseur durchgeführt. Dieser umfasst eine Vielzahl zu einem Stack verbundener Elektrolysezellen. Bekannt sind beispielsweise PEM-Elektrolysezellen, wobei PEM für „Proton Exchange Membrane“ steht, AEL-Elektrolysezellen, wobei AEL für „Liquid Alkaline Electrolysis“ steht, Festoxid-Elektrolysezellen bzw. SOEC („Solid Oxide Electrolyzer Cell“), oder AEM-Elektrolysezelle, wobei AEM für „Anion Exchange Membrane“ steht. Für die Elektrolyse im Elektrolysestack werden ferner benötigt eine Stromversorgung, ein Wasserkreislauf sowie eine Gasaufbereitung, jeweils mit den zugehörigen Komponenten und Leitungen. Die Stromversorgung umfasst als Komponenten in der Regel einen Transformator zur Wandlung von Wechselstrom AC („Alternating Current¹) in Gleichstrom DC („Direct Current“) sowie einen Gleichrichter zur Anpassung der DC-Spannung. Der Wasserkreislauf umfasst als Komponenten in der Regel eine Wasseraufbereitung zur Erreichung der erforderlichen geringen Leitfähigkeit, eine Pumpe zum Bereitstellen des Wassers sowie Gas-Flüssig-Separatoren zur Abtrennung der Produktgase H2 und O2 aus dem Wasser. Des Weiteren kann der Wasserkreislauf weitere Filter, Sensoren und Aktoren aufweisen. Die Gasaufbereitung umfasst in der Regel eine Gastrocknung und -reinigung. Ferner können ein Zwischenspeicher sowie ein Kompressor als weitere Komponenten vorhanden sein.

Da Wasserstoff als Energieträger vor dem Hintergrund der Dekarbonisierung zunehmend an Bedeutung gewinnt, wird aktuell das Ziel verfolgt, grünen Wasserstoff, das heißt Wasserstoff mit sehr geringem CCh-Fußabdruck, durch Elektrolyse in großem, industriellem Maßstab zu erzeugen, vorzugsweise mit Anlagen jenseits der Multi-MW bzw. der 1 GW-Leistung. Derartige Anlagen benötigen mehrere Stacks bzw. Elektrolysemodule, wobei ein Modul aus einem einzelnen Stack, mehreren Stacks oder einem vollständigen System, das heißt mindestens einem Stack einschließlich Wasserkreislauf und Gasaufbereitung sowie Stromversorgung bestehen kann. Bildet jedes Modul eine funktionsfähige Einheit rund um einen oder eine begrenzte Anzahl an Stacks aus, sind die durch Skalierung erreichbaren Einspareffekte allerdings begrenzt. In der Regel weisen daher modular aufgebaute Anlagen zentrale Anlagenkomponenten auf, die von allen oder mehreren Modulen gemeinsam genutzt werden können.

Bei den zentralen Anlagenkomponenten einer Elektrolyseanlage kann es sich insbesondere um Komponenten zur Wasserversorgung der einzelnen Module handeln, beispielsweise um Rohrleitungen, eine Pumpe, einen Wärmetauscher sowie eine Komponente zur Wasseraufbereitung. Die Wasserversorgung erfolgt dann zentral, so dass entweder alle Module oder kein Modul mit Wasser versorgt werden. Dies kann sich aus den nachfolgend genannten Gründen als nachteilig erweisen.

Beispielsweise können die Stacks der einzelnen Module unterschiedlich altern, so dass sich unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich Wassermenge und/oder Wassertemperatur ergeben können. Bei sehr starker Alterung und/oder eines sicherheitsrelevanten Defekts eines einzelnen Stacks kann es erforderlich sein, dass dieser abgeschaltet werden muss. In diesem Fall muss dann die gesamte Anlage abgeschaltet werden, so dass die Verfügbarkeit der elektrochemischen Anlage betroffen ist.

Die vorliegende Erfindung ist mit der Aufgabe befasst, eine modular aufgebaute elektrochemische Anlage, insbesondere Elektrolyseanlage, derart weiterzubilden, dass die vorstehend genannten Nachteile vermieden oder zumindest gemindert werden.

Zur Lösung der Aufgabe wird die elektrochemische Anlage, insbesondere Elektrolyseanlage, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Offenbarung der Erfindung

Vorgeschlagen wird eine elektrochemische Anlage, insbesondere eine Elektrolyseanlage, mit mindestens zwei Modulen, insbesondere Elektrolysemodulen, die jeweils mindestens einen Stack umfassen, der über eine Versorgungsleitung zur Versorgung mit einem Medium, insbesondere mit Wasser, an eine Hauptversorgungsleitung angeschlossen ist. In den Versorgungsleitungen ist jeweils mindestens ein Ventil zum Schalten eines Bypasses a) zur Umgehung des jeweiligen Moduls und/oder des mindestens einen Stacks des Moduls und/oder b) zur Limitierung, insbesondere Drosselung, des Durchflusses in Richtung des jeweiligen Moduls bzw. des mindestens einen Stacks angeordnet.

Mit Hilfe der in den Versorgungsleitungen angeordneten Ventile kann die Medienversorgung der Module jeweils individuell eingestellt werden. Beispielsweise kann die Medienversorgung des einen Moduls unterbrochen (vollständige Limitierung) oder gedrosselt werden (teilweise Limitierung), während die Medienversorgung des mindestens einen weiteren Moduls unverändert fortgesetzt wird. Auf diese Weise ist es möglich, für jedes Modul die Betriebsbedingungen zu schaffen, die einen sicheren und zugleich effizienten Betrieb gewährleisten. Der Betrieb der Gesamtanlage bleibt davon weitgehend unbeeinflusst und so dass deren Verfügbarkeit gewährleistet ist.

Handelt es sich bei der elektrochemischen Anlage um eine Elektrolyseanlage, können insbesondere die folgenden Vorteile erzielt werden: Bei einem Fehler auf Modulebene können mit Hilfe der in den Versorgungsleitungen angeordneten Ventile einzelne Module von der Gesamtanlage entkoppelt werden. Das Entkoppeln bzw. Abschalten eines einzelnen Moduls bleibt ohne Auswirkungen auf den Betrieb der Gesamtanlage, so dass dieser fortgesetzt werden kann. Bei Bedarf kann das fehlerhafte Modul ausgetauscht werden, ohne die Gesamtanlage abschalten zu müssen.

Sofern die in den Versorgungsleitungen angeordneten Ventile dem Schalten von Bypässen dienen, kann mit Zuschalten bzw. Öffnen eines Bypasses die über die Versorgungsleitung bereitgestellte Wassermenge - in Gänze oder zumindest ein variabel einstellbarer Teilstrom - am jeweiligen Modul bzw. am mindestens einen Stack des Moduls vorbeigeführt werden. Das Modul bzw. der mindestens eine Stack kann auf diese Weise vor Wasser unzureichender Qualität, beispielsweise vor verunreinigtem Wasser, geschützt werden. Weitere Qualitätskriterien können die Leitfähigkeit, die Temperatur und/oder der Druck des Wassers sein.

Mit Hilfe der in den Versorgungsleitungen angeordneten Ventile, insbesondere, wenn diese dem Schalten von Bypässen dienen, kann zudem die Sicherheit der Gesamtanlage erhöht werden. Erfordert beispielsweise ein Modul eine erhöhte Spülung und/oder Kühlung, kann dies bei gleichbleibendem Betrieb der Peripheriegeräte, insbesondere bei gleichbleibender Pumpleistung bzw. Pumpendrehzahl, realisiert werden. Es muss lediglich durch entsprechendes Schalten der in den Versorgungsleitungen angeordneten Ventile die Verteilung der Wassermenge auf die Module angepasst werden. Ggf. müssen einzelne Module temporär abgeschaltet werden. Denn durch Reduzieren der Anzahl der Abnehmer bei gleicher Wassermenge, kann temporär die für ein einzelnes Modul zur Verfügung stehende Wassermenge erhöht werden.

Die in den Versorgungsleitungen angeordneten Ventile können unterschiedlicher Art sein. Vorzugsweise ermöglichen sie nicht nur eine vollständige Entkopplung eines einzelnen Moduls von der Gesamtanlage, sondern ferner eine variable Aufteilung eines über die Versorgungsleitungen bereitgestellten Mediums auf alle Module.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das mindestens eine in einer Versorgungsleitung eines Moduls bzw. eines Stacks des Moduls angeordnete Ventil ein Wegeventil, beispielsweise ein 3-Wegeventil. Mit Hilfe des Wegeventils kann ein Bypass zur Umgehung des Moduls bzw. des mindestens einen Stacks des Moduls geschaltet werden. Abhängig von der Schaltstellung des Wegeventils, wird das Medium dem jeweiligen Modul bzw. dem mindestens einen Stack zugeführt oder über den Bypass am Modul bzw. Stack vorbeigeführt. Vorteilhafterweise wird ein Wegeventil verwendet, das zugleich eine variable Regelung der Durchflussmenge insgesamt und/oder im Hinblick auf die Verteilung zwischen Modul und Bypass ermöglicht. Das Wegeventil kann hierzu auch mit einem weiteren Ventil kombiniert werden, beispielsweise mit einem Drosselventil.

Alternativ oder ergänzend wird demnach vorgeschlagen, dass das mindestens eine in einer Versorgungsleitung eines Moduls bzw. eines Stacks des Moduls angeordnete Ventil ein Drosselventil ist. Über das Drosselventil kann die Durchflussmenge in Richtung Modul variabel eingestellt bzw. geregelt werden. Ferner kann mit Hilfe des Drosselventils eine bestimmte Durchflussmenge auf mehrere Stacks eines Moduls verteilt werden.

Darüber hinaus kann das mindestens eine in einer Versorgungsleitung eines Moduls bzw. eines Stacks des Moduls angeordnete Ventil ein Absperrventil sein. Mit Hilfe des Absperrventils kann der Durchfluss in Richtung des Moduls bzw. des mindestens einen Stacks des Moduls unterbrochen werden, um beispielsweise das Modul bzw. das Stack vor einer Schädigung durch Wasser unzureichender Qualität zu schützen. Eine Regelung der Durchflussmenge ist mit Hilfe des Absperrventils nicht möglich.

Die in den Versorgungsleitungen angeordneten Ventile können als manuell betätigbare und/oder als ansteuerbare Ventile ausgelegt sein. Letzteres weist den Vorteil auf, dass die Betätigung der Ventile automatisch über eine Steuerung erfolgen kann. Hierbei kann es sich um eine zentrale Steuerung der elektrochemischen Anlage oder um eine dezentrale Steuerung auf Modulebene handeln. Im letztgenannten Fall ist vorzugsweise in jedes Modul ein Steuergerät integriert.

Sofern die Ventile ansteuerbar sind, kann die Ansteuerung bei regulären Betriebsbedingungen in Abhängigkeit von der Zeitdauer eines bestimmten Vorgangs, beispielsweise eines Spülvorgangs, und/oder einer Temperatureinstellung erfolgen. Vorteilhafterweise wird die Ansteuerung der in den Versorgungsleitungen angeordneten Ventile durch eine geeignete Sensorik initiiert.

In Weiterbildung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, dass in die Hauptversorgungsleitung und/oder in den Versorgungsleitungen und/oder in den Stacks eine Sensorik zur Erfassung mindestens eines funktionsrelevanten Parameters integriert ist. Bei dem funktionsrelevanten Parameter kann es sich insbesondere um die Temperatur, den Druck, die Durchflussmenge und/oder die Leitfähigkeit des jeweiligen Mediums bzw. des Wassers handeln. Weitere funktionsrelevante Parameter können die elektrische Spannung der Elektrolysezellen eines Stacks, die Temperaturdifferenz über einem Stack und/oder die Gaszusammensetzung im Bauraum eines Moduls sein. Weicht ein mittels der Sensorik erfasster funktionsrelevanter Parameter von einem Sollwert ab, kann die Ansteuerung eines in einer Versorgungsleitung angeordneten Ventils initiiert werden.

Bevorzugt ist bzw. sind in der Hauptversorgungsleitung eine Pumpe und/oder ein Wärmetauscher und/oder mindestens eine Komponente zur Medienaufbereitung, beispielsweise ein lonentauscher, angeordnet. Da in der Hauptversorgungsleitung angeordnete Komponenten allen Modulen zur Verfügung stehen, kann auf diese Weise - insbesondere bei großen Anlagen mit einer Vielzahl an Stacks - die Anzahl der Komponenten verringert werden. Dies hilft Bauraum und Kosten einzusparen.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Module und/oder der mindestens eine Stack der Module auslassseitig jeweils über eine Medienleitung an eine Mediensammelleitung angeschlossen sind. Über die Medienleitungen und die Mediensammelleitung können die während der elektrochemischen Reaktion in den Zellen entstehenden Nebenprodukte abgeführt werden. Bei einer Elektrolyseanlage zur Erzeugung von Wasserstoff ist das Nebenprodukt Sauerstoff. Insbesondere bei der PEM-Elektrolyse entsteht der Sauerstoff im überstöchiometrisch zugeführten Edukt-Wasser (d. h. mehr Wasser als für die Reaktion erforderlich). Deshalb wird vorzugsweise das Gas-Flüssigkeit-Gemisch über die Mediensammelleitung einem Gas-Flüssigkeit-Separator zugeführt. Das separierte Wasser kann dann ggf. aufbereitet und erneut den Modulen zugeführt werden. Bevorzugt münden die mit Hilfe der in den Versorgungsleitungen angeordneten Ventile schaltbaren Bypässe zur Umgehung der Module und/oder des mindestens einen Stacks der Module jeweils in eine auslassseitige Medienleitung, so dass sie zusammen mit dem Nebenprodukt über die Mediensammelleitung dem Gas-Flüssigkeit-Separator zugeführt werden. Das über die Bypässe an den Modulen vorbeigeführte Wasser geht somit nicht verloren, sondern kann erneut den Modulen zur Verfügung gestellt werden. Die Mündung der Bypässe liegt vorzugsweise jeweils stromabwärts eines in die Medienleitung integrierten Ventils, insbesondere Rückschlagventils. Das Ventil verhindert auf diese Weise ein Rückströmen von Medium in das Modul, nachdem es über einen Bypass am Modul vorbeigeführt worden ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in der Hauptversorgungsleitung ein Ventil zum Schalten eines Bypasses zur Umgehung aller Module angeordnet. Über den zentralen bzw. allgemeinen Bypass kann dann die Hauptversorgungsleitung direkt mit der Mediensammelleitung bzw. dem hieran angeschlossenen Gas-Flüssigkeit- Separator verbunden werden. Die direkte Verbindung ermöglicht eine Regelung des Füllstands im Gas-Flüssigkeit- Separator sowie ein schnelles Einstellen von Temperatur und/oder Leitfähigkeit des Wassers.

Ferner wird vorgeschlagen, dass mindestens ein Modul, vorzugsweise alle Module, der elektrochemischen Anlage mehrere Stacks umfassen. Auf diese Weise kann bereits auf Modulebene eine Skalierung der Anlage erreicht werden. Bevorzugt ist dabei die Anzahl der Stacks in einem Modul limitiert, beispielsweise auf fünf Stacks je Modul. Die mehreren Stacks eines Moduls sind vorzugsweise hydraulisch parallelgeschaltet, so dass das dem Modul über die Versorgungsleitung zugeführte Medium gleichmäßig auf alle Stacks verteilt wird. Für die Anbindung an eine Spannungsversorgung kann es sinnvoll sein, mehrere Stacks elektrisch in Reihe zu verschalten, um ein geeignetes Strom-Spannungs- Verhältnis für das Modul zu erreichen.

Als weiterbildende Maßnahme wird vorgeschlagen, dass in der Versorgungsleitung eines mehrere Stacks aufweisenden Moduls ein Massenstromsensor integriert ist. Der Massenstromsensor kann beispielsweise mit einem Drosselventil kombiniert werden. In dieser Kombination kann mit Hilfe des Massenstromsensors und des Drosselventils ein gleichmäßiger Medienstrom über die Stacks eingestellt werden. Dabei kann ein Massenstromsensor pro Modul oder ein Massenstromsensor pro Stack zum Einsatz gelangen.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektrochemischen Anlage,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen elektrochemischen Anlage,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Moduls für eine erfindungsgemäße elektrochemische Anlage und

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines weiteren Moduls für eine erfindungsgemäße elektrochemische Anlage.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Bei der in der Figur 1 dargestellten erfindungsgemäßen elektrochemischen Anlage 1 handelt es sich um eine Elektrolyseanlage zur Erzeugung von Wasserstoff und dem Nebenprodukt Sauerstoff. Die Anlage 1 umfasst hierzu mehrere Module 2 bzw. Elektrolysemodule mit jeweils einem Stack 19. Die Anzahl der Module 2 kann variieren und ist nicht auf zwei begrenzt.

Im Betrieb der Anlage 1 wird den Modulen 2 über eine Hauptversorgungsleitung 4, die sich in den Modulen 2 zugeordnete Versorgungsleitungen 3 aufsplittet, Wasser zugeführt. In die Hauptversorgungsleitung 4 ist hierzu eine Pumpe 14 integriert. Zur Wasseraufbereitung sind des Weiteren ein Wärmetauscher 15 und ein lonentauscher 16 in die Hauptversorgungsleitung 4 integriert. Erst dann splittet sich die Hauptversorgungsleitung 4 in die Versorgungsleitungen 3 auf. In den Versorgungsleitungen 3 sind als 3-Wegeventile ausgeführte Ventile 5 zum Schalten von Bypässen 8 angeordnet, die eine Umgehung des jeweiligen Moduls 2 ermöglichen. Die über die Versorgungsleitungen 3 zugeführte Wassermenge kann somit dem jeweiligen Modul 2 zugeführt oder über den Bypass 8 geleitet werden, wobei vorzugsweise die über den Bypass 8 geleitete Wassermenge bzw. die dem Modul 2 zugeführte Wassermenge über das Ventil 5 variabel einstellbar ist. Ob und/oder wann ein Bypass 8 geschaltet wird, hängt insbesondere von den Sensordaten einer ebenfalls in die Versorgungsleitungen 3 integrierten Sensorik 9 ab, mittels welcher mindestens ein funktionsrelevanter Parameter erfassbar ist. Zur Reduzierung der Sensoranzahl kann die Sensorik 9 auch in die Hauptversorgungleitung 4 integriert werden.

Die elektrochemische Reaktion in den Stacks 19 produziert Wasserstoff und Sauerstoff, die getrennt über entsprechende Medienleitungen abgeführt und über Mediensammelleitungen jeweils einem Gas-Flüssigkeit-Separator 12 zugeführt werden. Die Medienleitungen 10, die den Sauerstoff zusammen mit dem zugeführten Wasser aufnehmen, vereinigen sich zu einer Mediensammelleitung 11 , über welche die Module 2 mit einem ersten Gas-Flüssigkeit-Separator 12 verbunden sind. Im Gas- Flüssigkeit-Separator 12 werden Sauerstoff und Flüssigwasser separiert und das Flüssigwasser erneut in die Hauptversorgungsleitung 4 eingeleitet, so dass es den Modulen 2 wieder zur Verfügung gestellt werden kann. Da vorliegend in die Hauptversorgungsleitung 4 ein weiteres Ventil 17 zum Schalten eines weiteren Bypasses 18 integriert ist, kann die Hauptversorgungsleitung 4 - unter Umgehung aller Module 2 - direkt mit der Mediensammelleitung 11 bzw. dem hieran angeschlossenen Gas-Flüssigkeit-Separator 12 verbunden werden. Das weitere Ventil 17 sowie der weitre Bypass 18 sind jedoch optional und damit nicht zwingend erforderlich.

Der Umfang eines Moduls 2 kann sich - wie beispielhaft in der Figur 1 dargestellt - im Wesentlichen auf einen Stack 19 beschränken. Die Leitungen 3, 10, das Ventil 5, der Sensor 9 sowie der Bypass 8 sind dann außerhalb des Moduls 2 angeordnet. Optional kann bzw. können die Leitungen 3, 10, das Ventil 5, der Sensor 9 und/oder der Bypass 8 in das Modul 2 integriert sein.

Der Figur 2 ist eine Abwandlung der Anlage 1 der Figur 1 zu entnehmen. Die Module 2 der Anlage 1 der Figur 2 weisen nicht nur einen Stack 19, sondern mehrere Stacks 19 auf. Die Anzahl der Stacks 19 kann variieren und ist nicht auf zwei beschränkt. Die Stacks 19 eines Moduls 2 sind hydraulisch parallelgeschaltet, so dass die über die Versorgungsleitungen 3 den Modulen 2 zugeführte Wassermenge jeweils auf die mehreren Stacks 19 aufgeteilt wird. Die Versorgungsleitung 3 splittet sich hierzu in weitere Leitungen auf, allerdings erst stromabwärts des in der Versorgungsleitung 3 angeordneten Ventils 5 zum Schalten des Bypasses 8. Das heißt, dass bei geöffnetem Bypass 8 kein Stack 19 mit Wasser versorgt wird oder die Wassermenge für alle Stacks 19 limitiert wird. Die Stacks 19 eines Moduls 2 können elektrisch in Reihe geschaltet sein. Es ist weiterhin möglich, dass die Aufteilung der Wassermenge auf die Stacks 19 eines Moduls 2 durch zusätzliche Drosselventile (nicht dargestellt) vor allen oder einzelnen Stacks 19 gesteuert werden kann.

Figur 3 zeigt ein einzelnes Modul 2 für eine erfindungsgemäße Anlage 1. Das Modul 2 wird über eine Versorgungsleitung 3 mit Wasser versorgt. In der Versorgungsleitung 3 ist eine Sensorik 9 integriert, die mindestens einen funktionsrelevanten Parameter erfasst. Abhängig von den erfassten Werten des mindestens einen Parameters wird ein Ventil 5 angesteuert, das wiederum als 3-Wegeventil ausgeführt ist und dem Schalten eines Bypasses 8 dient. Abhängig von der Schaltstellung des 3-Wegeventils wird die gesamte Wassermenge oder ein variabel einstellbarer Teilstrom über den Bypass 8 geleitet. Stromabwärts des Ventils 5 ist ein weiteres Ventil angeordnet, bei dem es sich um ein Drosselventil 6 oder um ein Absperrventil 7 handeln kann. Im Fall eines Absperrventils 7 kann die Versorgungsleitung 3 gänzlich abgesperrt werden, beispielsweise für den Ausbau des Moduls 2. Ein auslassseitig in einer Medienleitung 10 angeordnetes weiteres Ventil 13 in Form eines Rückschlagventils verhindert, dass Wasser vom Bypass 8 zurück in das Modul 2 strömt.

Figur 4 zeigt ein einzelnes Modul 2 für eine erfindungsgemäße Anlage 1 mit mehreren Stacks 19. Die Versorgungsleitung 3 teilt sich weiter auf, um jeden Stack 19 mit Wasser zu versorgen. Um die gleichmäßige Verteilung des Wassers auf alle Stacks 19 sicherzustellen, kann vor jedem Stack 19 ein Drosselventil (nicht dargestellt) mit einem Massenstromsensor (nicht dargestellt) verbaut werden. Über diese Komponenten kann bei Inbetriebnahme ein gleichmäßiger Volumenstrom über alle Stacks 19 eingestellt werden.

Claims

Ansprüche

1. Elektrochemische Anlage (1), insbesondere Elektrolyseanlage, mit mindestens zwei Modulen (2), insbesondere Elektrolysemodulen, die jeweils mindestens einen Stack (19) umfassen, der über eine Versorgungsleitung (3) zur Versorgung mit einem Medium, insbesondere mit Wasser, an eine Hauptversorgungsleitung (4) angeschlossen ist, wobei in den Versorgungsleitungen (3) jeweils mindestens ein Ventil (5, 6, 7) zum Schalten eines Bypasses (8) a) zur Umgehung des jeweiligen Moduls (2) und/oder des mindestens einen Stacks (19) des Moduls (2) und/oder b) zur Limitierung, insbesondere Drosselung, des Durchflusses in Richtung des jeweiligen Moduls (2) bzw. des mindestens einen Stacks (19) angeordnet ist.

2. Elektrochemische Anlage (1), insbesondere Elektrolyseanlage, nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Ventil ein Wegeventil (5), beispielsweise ein 3-Wegeventil, ein Drosselventil (6) und/oder ein Absperrventil (7) ist.

3. Elektrochemische Anlage (1), insbesondere Elektrolyseanlage, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Hauptversorgungsleitung (4) und/oder in die Versorgungsleitungen (3) und/oder in die Stacks (19) eine Sensorik (9) zur Erfassung mindestens eines funktionsrelevanten Parameters integriert ist.

4. Elektrochemische Anlage (1), insbesondere Elektrolyseanlage, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Hauptversorgungsleitung (4) eine Pumpe (14) und/oder ein Wärmetauscher (15) und/oder mindestens eine Komponente zur Medienaufbereitung, beispielsweise ein lonentauscher (16), angeordnet ist bzw. sind. 5. Elektrochemische Anlage (1), insbesondere Elektrolyseanlage, nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Module (2) und/oder der mindestens eine Stack (19) der Module (2) auslassseitig jeweils über eine Medienleitung (10) an eine Mediensammelleitung (11) angeschlossen sind.

6. Elektrochemische Anlage (1), insbesondere Elektrolyseanlage, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypässe (8) zur Umgehung der Module (2) und/oder des mindestens einen Stacks (19) der Module (2) jeweils in eine auslassseitige Medienleitung (10) münden, vorzugsweise stromabwärts eines in die Medienleitung (10) integrierten Ventils (13), insbesondere Rückschlagventils

7. Elektrochemische Anlage (1), insbesondere Elektrolyseanlage, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Hauptversorgungsleitung (4) ein Ventil

(17) zum Schalten eines Bypasses (18) zur Umgehung aller Module (2) angeordnet ist.

8. Elektrochemische Anlage (1), insbesondere Elektrolyseanlage, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Modul (2), vorzugsweise alle Module (2), mehrere Stacks (19) umfassen, die vorzugsweise hydraulisch parallelgeschaltet sind.

9. Elektrochemische Anlage (1), insbesondere Elektrolyseanlage, nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Versorgungsleitung (3) eines mehrere Stacks (19) aufweisenden Moduls (2) ein Massenstromsensor integriert ist.