WO2019057593A1 - Elektrolyseuranordnung - Google Patents

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WO2019057593A1
WO2019057593A1 PCT/EP2018/074697 EP2018074697W WO2019057593A1 WO 2019057593 A1 WO2019057593 A1 WO 2019057593A1 EP 2018074697 W EP2018074697 W EP 2018074697W WO 2019057593 A1 WO2019057593 A1 WO 2019057593A1
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circuit
volume flow
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electrolyzer
cathode
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Marc Hanebuth
Günter Schmid
Katharina Stark
Dan Taroata
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Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Definitions

  • the invention relates to an electrolyzer arrangement according to claim 1 and to a method for operating a
  • a technical challenge is to get out carbon dioxide, CO2, using over Schu Sener ⁇ gies that occur especially if more renewable energy sources are fed in the network, provide value-added products hither ⁇ .
  • One approach is the production of gaseous products of value such as carbon monoxide, CO or ethylene, C2H 4, by electrochemical reduction of carbon dioxide. This re ⁇ actions, for example, within the so-called CO2 - performed electrolyzers.
  • a typical design of C02 electrolyzers is based on aqueous electrolytes containing a conducting salt, that is, a salt that is dissolved in the electrolyte and is electrically effective.
  • the C02 electrolyzers are treated here by way of example for all electrolysis devices which have a liquid electrolyte.
  • anode space and cathode space are kept separate. This prevents that at the cathode ge ⁇ formed gaseous recyclable material can reach the anode side.
  • an image formed on the anode side gas typically oxygen reaches the Ka ⁇ Thode page. It is thus avoided a mutual Vermi ⁇ rule of the two gases. This is necessary to dangerous operating conditions, eg by the formation of explosive Gas mixtures, exclude.
  • there are other reasons to avoid mixing the gases For example, depending on the application, there are requirements for gas purities of the product gas. For example, CO, which is used in an anaerobic gas fermentation, may contain only traces of oxygen.
  • the membranes used are virtually impermeable to gases, they must be permeable to ionic charge carriers.
  • a supporting electrolyte such as potassium ⁇
  • the transport of the cations of the supporting electrolyte, such as potassium ⁇ is common to, in the foreground, that is, the potassium cation diffuses through the membrane from the anode side to the cathode side.
  • Hie ⁇ out in turn results in a difference in concentration of Ka functions between the electrolyte on the anode side and the cathode side.
  • both electrolytes can be mixed with one another in a common storage container, so that after passing through the electrolyte
  • Electrolysers the concentration equalization is ensured both on ions and the water. Since in a ⁇ individual electrolyte fluids, however, always Gasverunreinigun- gene are resulting from the electrolysis, and consist essentially of the product gas and hydrogen and oxygen concentration, this common compensation also involves certain risks. In addition, a frequently required Product purity made difficult by contamination of the product by hydrogen or by oxygen.
  • the object of the invention is to provide an electrolyzer arrangement or a method for operating an electrolyzer arrangement which are suitable for ensuring a necessary concentration compensation between an anolyte and a catholyte in the electrolyzer and thereby reducing gas contamination.
  • the object is achieved in an electrolyzer, with the features of claim 1, and in a method for operating the electrolyzer with the features of Pa ⁇ tent tapees 12th
  • the electrolyzer according to the invention according to claim 1 comprises at least one electrolysis cell, which in turn comprises two electrodes, namely an anode and a cathode. Je ⁇ de of the two electrodes is in communication with a so-called electrode space.
  • the electrode space is adapted to be filled with a liquid electrolyte.
  • the two electrode spaces are separated by a membrane, wherein both electrodes comprise a conveying device for conveying the electrolyte in each case in a circuit, a cathode circuit and an anode circuit.
  • the invention is characterized in that outside the electrolytic cell, a conveying device for conveying a secondary volume flow between the cathode circuit and the anode circuit is provided outside the electrolytic cell.
  • anode circuit and the cathode circuit is in each case understood to be a device, in particular a pipeline ⁇ device, understood in particular to a pumping device which is adapted to have formed therein an appropriate electrolyte is circulated or recirculated.
  • each case one collecting container is provided for each of the two circuits.
  • the collecting container is subdivided into at least two sub-containers, wherein a first sub-container communicates with the cathode circuit and a second sub-container communicates with the anode circuit and the secondary volume flow is between the first sub-container and the second sub-container.
  • a compensation of the electrolytes, so the anolyte and the catholyte outside of the electrolytic cell in two separate containers via a defined secondary flow, for example through a pipe with a targeted flow, which is controlled by a pump, is particularly useful because the electrolyte collected in this sub-tank is and the volume flow can be well regulated.
  • a second conveying device for generating a second secondary volume flow between the two circuits is provided. This takes place in the opposite direction to the first secondary flow.
  • This may be expedient if, for example, water and cations are passed from a first to a second sub-container through the first sub-volume flow, and an equalization of anions can take place in the second sub-volume flow.
  • the conveying device between the two circuits for generating the second secondary flow in the form of a membrane module ⁇ staltet.
  • the membrane module prefferably be both a constituent part of the cathode circulation and a component of the
  • Anodenniklaufes is.
  • a membrane also as between the two electrode chambers, arranged, which is available as a replacement area for the dissolved ions to Ver ⁇ addition. These are cations and anions.
  • the membrane between the electrode spaces is preferably a cation-permeable membrane.
  • This is in contrast to a porous membrane to den nourish gases from the individual electrical occurring there during the electrolysis to keep vonei ⁇ Nander separately.
  • cations such as potassium, which is part of the conducting salt, to migrate through the membrane.
  • an increased concentration balance between the catholyte and the anolyte outside the electrolysis cell is necessary.
  • Ver ⁇ application of a cation permeable membrane of the secondary flow is preferably carried out from the cathode to the anode circulation circuit ⁇ run.
  • Another aspect of the invention is a method having the features of claim 12 which is suitable for operating an electrolyzer assembly.
  • the electrolysis uranium order on an electrolytic cell comprising the re ⁇ rum two electrodes, namely an anode and a Thode Ka.
  • the electrodes each have an electrode space through which a liquid electrolyte with a conductive salt dissolved therein is conveyed into a respective circuit, namely a cathode circuit and an anode circuit. Since ⁇ at the electrode spaces and thus also contained therein electrolytes are separated by a membrane.
  • the invention is characterized in that the electrolyte is conveyed from one circuit to the second circuit in a secondary volume flow.
  • the method has the same advantages already be ⁇ wag the electrolysis arrangement are discussed.
  • the secondary volume flow is designed such that it has at least 0.01% at most 10%, preferably between 0.1% and 1% of the larger of the two main volume flows, ie either the volume flow of the cathode circuit or of the anode circuit.
  • secondary flow both in terms of the method and with respect to the electrolyzer arrangement, a stream of molecules and ions is understood.
  • the secondary volume flow can take place in corresponding pipelines, hoses or channels, in the form of a stream of the electrolyte, in particular an aqueous base with conductive salt or the corresponding ions contained therein.
  • it can also take the form of a diffusion through a membrane.
  • the term secondary volumetric flow device is understood to mean any device which is suitable for providing said stream of molecules and ions. This includes, on the one hand, in particular a corresponding pump, but also a corresponding line or channel, which on the basis of
  • delivery device also includes a membrane which causes ions to be transferred from one cycle to the other cycle.
  • a gas separation container to be provided in the cathode circuit and / or in the anode circuit, and a connection line of at least one of the gas discharge containers be provided. Separation container is provided to Eduktzu Crystalvoriques. This allows the anode gas and / or cathode gas as ⁇ derum process reasons a starting gas may represent the actual electrolysis process be recycled. This positively influences the cost-effectiveness of the process.
  • FIG. 1 electrolyzer arrangement with a secondary volume flow between anode circuit and cathode circuit
  • FIG. 2 electrolyzer arrangement as in FIG. 1 with additional separation vessels
  • FIG. 3 shows an electrolyzer arrangement with two possibilities for the representation of devices for a secondary volume flow with two collecting containers
  • FIG. 4 shows an electrolyzer arrangement with two possibilities for the representation of devices for a secondary volume flow
  • Figure 5 is a schematic representation of an electrolyzer, with two headers in the foreground and
  • FIG. 6 shows a membrane module
  • an electrolyzer assembly 2 is shown schematically having an electrolytic cell 4, in which an electrolyte 5 is arranged.
  • the electrolysis cell 4 has two electrodes, a cathode 7, which is designed in this case in the form of a gas-permeable electrode and an anode 6.
  • the two electrodes, namely the anode 6 and the cathode 7, each adjoin an electrode space, wherein under an electrode space 8 for the anode 6 and an electrode space 9 for the cathode 7 differs.
  • Both electrode chambers 8, 9 are separated from each other by a membrane 10.
  • the electrolyte 5 which is referred to depending on the location in the electrolytic cell 4 as anolyte 38 when it is present in the electrode chamber 8 of the anode 6 and which is referred to as the catholyte 40 when in the electrode chamber 9 of the cathode is present.
  • the electrolyte 5 or 38 and 40 is not stationary in the electric ⁇ denriz 8 and 9, but it is in a circuit 14, 15.
  • conveyors 12 and 13 are provided, each for an anode circuit 14 and a cathode circuit 15 provide the corresponding volume flow of electrolyte 5 or 38 and 40.
  • the electrolyte 5 is moved along the respective circuit 14 (anode circuit) and 15 (cathode circuit).
  • Betrach ⁇ is now exemplarily tet the cathode circuit 15, so the catholyte is pumped 40 from the electrode chamber 9, the cathode 7 on the drawing provided with the reference line 15 by the conveyor. 13
  • uranium assembly further exists a reactant supply 42, through which a reactant, for example Kohlendio ⁇ dioxide is introduced into the electrolytic cell 4, and a process duktab effet 44.
  • a reactant for example Kohlendio ⁇ dioxide
  • a process duktab effet 44 During the electrolysis, in which at the Ka ⁇ Thode 7 and at the anode 6 electric current is applied, in this example, the carbon dioxide to carbon monoxide redu ⁇ graces, which comes out via the product discharge 44 from the electrolysis ⁇ cell 4 again.
  • both protons and the cations of a conducting salt dissolved in the electrolyte 5, for example potassium migrate through the membrane 10, which in this embodiment is in the form of a cation-permeable membrane.
  • the anolyte 38 and the catholyte 40 have different concentrations of cations, in particular cations of the conductive salt, with increasing electrolysis activity. To a degree of about 2% difference, this can be tolerated, starting from a certain concentration difference the cost- effectiveness and profitability of the electrolysis ⁇ process no longer guaranteed. For this reason, it is expedient to carry out a continuous exchange between the anolyte 38 and the catholyte 40.
  • a single collection vessel is used in a simple form which is both part of the circuit 14, the anode circuit and the cathode circuit 15.
  • a secondary volume flow 20 takes place, which takes place via a secondary volume flow device 18. Due to the secondary volume flow, there is an exchange of concentration between the anode circuit and the cathode circuit or vice versa.
  • the direction in which the secondary flow rate depends depends on the respective process control.
  • the secondary flow rate is preferably at most 10% of the volume of electrolyte flows in Katho ⁇ thinking rice marker 15, or in the anode circuit 14, minimum low flow rate is 0.01% of the electrolyte volume flow, in particular, the interval in which the Crowvolu ⁇ volume flow 20 moving between 0.1% and 1% of Elektrolytvolu ⁇ volume flows.
  • the cathode circuit 15 has ei ⁇ NEN collection container 23 in which the catholyte 40 is trans- ferred and the anode circuit 14 comprises a collection container 22 into which the anolyte is brought 38th
  • Both Sam ⁇ mel matterser 23 and 22 are generally separated from each other, but also they have, in another Substituted ⁇ staltungsform a device 18 which is used to produce egg nes addition to volume flow twentieth
  • This device 18 is shown very schematically in Figure 3, it may for example be configured in the form of an overflow channel, in which a small amount, can move containers through a defined pitch or a defi ⁇ ned gradient from one container to the other collective term. It can also be caused by a corresponding, not shown here pipeline or a corresponding hose, a secondary volume flow 20 between the containers 22 and 23, which is effected for example by gravity or a pressure difference.
  • FIG 5 shows a device 18 for generating the sub-volume stream 20 is shown which he ⁇ follows in the form of pipes, in which a pump is integrated 30th It may also be expedient ge ⁇ Gurss Figure 5 to a Konzentrationsaus- equal between the anolyte 38 and to ensure the catholyte 40 in terms of the anions, that a second secondary flow 26 is provided by a second conveyor device 24, for example in the Pumping device 30 according to FIG 5 is generated. It is also expedient that the two sub-containers 22, 23 contain agitators 27, which ensure a uniform mixing of the electrolyte 38, 40 in the respective containers 22 and 23. It is of course also possible to achieve a good mixing within the sub-tank without active stirring devices, eg. B. by a suitable flow guidance.
  • the second secondary volume flow then serves to compensate for anions which take place between the container 22 and the container 23 via the second secondary volume flow 26.
  • a further possibility of a secondary flow to erzeu ⁇ gene is in the form of a membrane module 28, in which a diaphragm 29 is arranged (cf. FIG. 3 and 4). Both the cathode circuit 15 and the anode circuit 14 pass through this membrane module 28 according to FIG. 3.
  • the membrane module 28 has, in addition to the membrane 29, two module chambers, a first module chamber 46 through which the anode circuit 14 extends and a second module chamber 47 the Katho ⁇ den Vietnameselauf 15 takes place.
  • the catholyte 40 is thus located in the module chamber 47, and the anolyte 38 is located in the module chamber 46.
  • the membrane 29 provides an exchange face for the dissolved ions in the electrolytes 38 and 40, namely for cations and for anions.
  • the task is porous membranes that are as thin as possible, be ⁇ particularly well suited. These bring a relatively low transport resistance, so that relatively small Memb ⁇ ran lake are sufficient.
  • the transport in porous membranes (permeation) is caused by two different mechanisms, an externally forced transport through pores, ie a purely convective transport, or a transport due to diffusion of a dissolved component.
  • the transport mechanism of the ions through the porous membrane corresponds to the diffusion, which proceeds without energy consumption.
  • the so-called drag water can also be forced in principle by convection through the membrane by applying a small differential pressure.
  • the required size of the porous membrane 29 can be determined via the maximum expected mass flow rate of cations within the electrolysis cell by simultaneously defining a maximum tolerable concentration difference between anolyte 38 and catholyte 40 (for example 0.2 mol / L).
  • a maximum tolerable concentration difference between anolyte 38 and catholyte 40 for example 0.2 mol / L.
  • Electrolysis cell surface of the membrane 10 is is min ⁇ least one hundredth 10. Particularly advantageous from the membrane surface of the membrane has a ratio of 1:20 between the membrane 29 and membrane 10 to about 1: 5 between the membrane 29 and membrane 10 degrees.
  • water can also be transported through the porous membrane 29 in that a small differential pressure prevails within the membrane module 28. This is preferably less than 100 mbar.
  • the catholyte 40 does not contain any oxygen which contaminates the catholyte product gas.
  • starting gas such as carbon dioxide through the anolyte 38 (at ⁇ play as carbon monoxide, methane or hydrogen) neither product gas.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrolyseuranordnung mit mindestens einer Elektrolysezelle, die zwei Elektroden, nämlich eine Anode und eine Kathode umfasst, wobei jede der beiden Elektroden mit einem Elektrodenraum zur Befüllung mit einem flüssigen Elektrolyten in Kontakt steht, wobei die beiden Elektrodenräume durch eine Membran getrennt sind und wobei für beide Elektroden jeweils eine Fördervorrichtung zur Beförderung des Elektrolytens in jeweils einem Kreislauf, einem Kathodenkreislauf und einem Anodenkreislauf, durch den Elektrodenraum über mindestens einen Sammelbehälter pro Kreislauf zurück in den Elektrodenraum vorgesehen ist. Der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass außerhalb der Elektrolysezelle eine Vorrichtung zur Förderung eines Nebenvolumenstroms zwischen dem Kathodenkreislauf und dem Anodenkreislauf vorgesehen ist.

Description

Beschreibung
Elektrolyseuranordnung Die Erfindung betrifft eine Elektrolyseuranordnung nach Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines
Elektrolyseurs nach Patentanspruch 12.
Derzeit sind auf dem Energiemarkt große Änderungen zu be- obachten. Der Einsatz von fossilen Energieträgern wird im
Rahmen einer Energiewende möglichst reduziert, da sie einen großen Teil des Kohlenstoffdioxidausstoßes verursachen.
Gleichzeitig stehen große Leistungen an erneuerbaren Energien zur Verfügung, jedoch nicht immer am gewünschten Ort und zur gewünschten Zeit. Eine technische Herausforderung ist es, aus Kohlenstoffdioxid, CO2 , unter Verwendung von Überschussener¬ gien, die insbesondere dann auftreten, wenn im Netz verstärkt erneuerbare Energien eingespeist werden, Wertprodukte herzu¬ stellen. Ein Ansatz ist die Herstellung von gasförmigen Wert- produkten wie z.B. Kohlenmonoxid, CO oder Ethylen, C2H4 , durch elektrochemische Reduktion von Kohlendioxid. Diese Re¬ aktionen werden beispielsweise innerhalb von sogenannten CO2 - Elektrolyseuren durchgeführt. Ein typisches Design von C02-Elektrolyseuren basiert auf wässrigen Elektrolyten, die ein Leitsalz, also ein Salz, das in dem Elektrolyten gelöst ist und elektrisch wirksam ist, enthalten. Die C02-Elektrolyseure werden hier beispielhaft behandelt für alle Elektrolysevorrichtungen, die einen flüs- sigen Elektrolyten aufweisen. Mit einer kationenpermeablen Membran werden Anodenraum und Kathodenraum voneinander getrennt gehalten. Dies verhindert, dass ein an der Kathode ge¬ bildeter gasförmiger Wertstoff auf die Anodenseite gelangen kann. Es wird aber auch verhindert, dass ein auf der Anoden- seite gebildetes Gas, typischerweise Sauerstoff, auf die Ka¬ thodenseite gelangt. Es wird also ein gegenseitiges Vermi¬ schen der beiden Gase vermieden. Dies ist nötig um gefährliche Betriebszustände, z.B. durch die Bildung von explosiven Gasgemischen, auszuschließen. Es gibt jedoch weitere Gründe, um ein Vermischen der Gase zu vermeiden. Beispielsweise gibt es je nach Anwendungsfall Anforderungen an Gasreinheiten des Produktgases. Beispielsweise darf CO, welches in einer anae- roben Gasfermentation verwendet wird, nur Spuren von Sauerstoff enthalten.
Obwohl die verwendeten Membranen für Gase praktisch undurchlässig sind, müssen sie durchlässig für ionische Ladungsträ- ger sein. Bei Verwendung eines Leitsalzes tritt dabei jedoch häufig der Transport der Kationen des Leitsalzes, z.B. Kali¬ um, in den Vordergrund, d.h. das Kaliumkation diffundiert durch die Membran von der Anodenseite zur Kathodenseite. Hie¬ raus resultiert wiederum ein Konzentrationsunterschied an Ka- tionen zwischen den Elektrolyten auf der Anodenseite und der Kathodenseite .
Insgesamt lässt sich festhalten, dass ein Übertreten von Kationen, mit Ausnahme von Protonen, zu vielen Nachteilen führt. Es ist also erstrebenswert, dass die Zusammensetzung von Anolyt, also dem Elektrolyten auf der Anodenseite und Ka- tholyt, möglichst identisch gehalten werden. Gemeinsam zu dem bereits erwähnten Übertritt der Kationen gelangt Wasser durch die Membran, was zu einer Verdünnung des Katholyts, also des Elektrolyten auf der Kathodenseite, führt, während der Anolyt aufkonzentriert wird. Dieser Effekt erschwert ein gewünschtes Gleichhalten der Zusammensetzung von Anolyt und Katholyt.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass beide Elektroly- ten in einem gemeinsamen Vorratsbehälter miteinander vermischt werden können, sodass nach dem Durchlaufen des
Elektrolyseurs, der Konzentrationsausgleich sowohl an Ionen als auch des Wassers gewährleistet ist. Da sich in den ein¬ zelnen Elektrolytflüssigkeiten jedoch immer Gasverunreinigun- gen befinden, die aus der Elektrolyse resultieren und im Wesentlichen aus dem Produktgas bzw. Wasserstoff und Sauerstoff bestehen, birgt dieser gemeinsame Konzentrationsausgleich auch gewisse Gefahren. Außerdem wird eine häufig geforderte Produktreinheit durch eine Kontamination des Produktes durch Wasserstoff bzw. durch Sauerstoff erschwert.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Elektrolyseur- anordnung bzw. ein Verfahren zum Betreiben einer Elektrolyseuranordnung bereitzustellen, die dazu geeignet sind, einen notwendigen Konzentrationsausgleich zwischen einem Anolyten und einem Katholyten in dem Elektrolyseur zu gewährleisten und dabei Gaskontaminationen zu reduzieren.
Die Lösung der Aufgabe besteht in einem Elektrolyseur, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie in einem Verfahren zum Betreiben des Elektrolyseurs mit den Merkmalen des Pa¬ tentanspruches 12.
Der erfindungsgemäße Elektrolyseur nach Patentanspruch 1 um- fasst mindestens eine Elektrolysezelle, die wiederum zwei Elektroden, nämlich eine Anode und eine Kathode, umfasst. Je¬ de der beiden Elektroden steht dabei mit einem sogenannten Elektrodenraum in Verbindung. Der Elektrodenraum ist dazu geeignet, mit einem flüssigen Elektrolyt befüllt zu sein. Die beiden Elektrodenräume sind durch eine Membran voneinander getrennt, wobei beide Elektroden eine Fördervorrichtung zur Beförderung des Elektrolyten in jeweils einem Kreislauf, ei- nem Kathodenkreislauf und einem Anodenkreislauf, umfassen. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass außerhalb der Elektrolysezelle eine Fördervorrichtung zur Beförderung eines Nebenvolumenstroms zwischen dem Kathodenkreislauf und dem Anodenkreislauf vorgesehen ist.
Der Vorteil der beschriebenen Erfindung besteht darin, dass durch einen Nebenvolumenstrom ein Ausgleich an Kationen bzw. Anionen zwischen den beiden Kreisläufen stattfinden kann. Ferner kann auch eine größere Menge an Wasser ausgeglichen werden, ohne, dass dabei erhebliche Mengen an Produktgasen, wie Wasserstoff oder Sauerstoff zwischen den einzelnen Kreis¬ läufen verschoben werden, sodass übermäßige Kontaminationen bzw. reaktionsfähige Mischungen vermieden werden. Unter den Begriffen Anodenkreislauf und Kathodenkreislauf wird jeweils eine Vorrichtung verstanden, insbesondere eine Rohrleitungs¬ vorrichtung, insbesondere mit einer Pumpvorrichtung verstanden, die dazu geeignet ist, dass in ihr ein entsprechender Elektrolyt zirkuliert bzw. umgewälzt wird.
In einer Ausgestaltungsform der Erfindung sind für jeden der beiden Kreisläufe jeweils ein Sammelbehälter vorgesehen. Dies hat einen prozesstechnischen Vorteil da dafür Sorge getragen wird, dass stets genügend Elektrolyt für die beiden Elektro¬ lytkreisläufe zur Verfügung steht.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Sammelbehälter in mindestens zwei Teilbehälter unterteilt, wobei ein erster Teilbehälter mit dem Kathodenkreislauf in Verbindung steht und ein zweiter Teilbehälter mit dem Anodenkreislauf in Verbindung steht und der Nebenvolumenstrom zwischen dem ersten Teilbehälter und dem zweiten Teilbehälter erfolgt. Ein Ausgleich der Elektrolyte, also des Anolyten und des Katholyten außerhalb der Elektrolysezelle in zwei getrennten Behältern über einen definierten Nebenvolumenstrom, beispielsweise durch eine Rohrleitung mit einem gezielten Durchfluss, der durch eine Pumpe steuerbar ist, ist besonders zweckmäßig, da der Elektrolyt in diesem Teilbehälter gesammelt ist und der Volumenstrom gut reguliert werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist eine zweite Fördervorrichtung zur Erzeugung eines zweiten Nebenvolumenstroms zwischen den beiden Kreisläufen vorgesehen. Dieser erfolgt in entgegengesetzter Richtung zum ersten Nebenvolumenstrom. Dies kann zweckmäßig sein, wenn durch den ersten Nebenvolumenstrom beispielsweise Wasser und Kationen von einem ersten in einen zweiten Teilbehälter geführt werden und in dem zweiten Nebenvolumenstrom ein Aus- gleich an Anionen stattfinden kann.
In einer Ausgestaltungsform der Erfindung ist die Fördervorrichtung zwischen den beiden Kreisläufen zur Erzeugung des zweiten Nebenvolumenstroms in Form eines Membranmodul ausge¬ staltet .
Dabei ist es zweckmäßig, dass das Membranmodul sowohl Be- standteil des Kathodenkreislaufes als auch Bestandteil des
Anodenkreislaufes ist. In dem Membranmodul ist ebenfalls, wie zwischen den beiden Elektrodenräumen, eine Membran angeordnet, die als Austauschfläche für die gelösten Ionen zur Ver¬ fügung steht. Hierbei handelt es sich um Kationen und um An- ionen.
Die Membran zwischen den Elektrodenräumen ist bevorzugt eine kationenpermeable Membran. Diese eignet sich im Gegensatz zu einer porösen Membran dazu, Gase aus den einzelnen Elektro- denräumen, die dort während der Elektrolyse auftreten, vonei¬ nander getrennt zu halten. Dies führt jedoch auch dazu, dass Kationen, wie beispielsweise Kalium, das Teil des Leitsalzes ist, durch die Membran wandern. Hierdurch wird wiederum ein verstärkter Konzentrationsausgleich zwischen dem Katholyt und dem Anolyt außerhalb der Elektrolysezelle notwendig. Bei Ver¬ wendung einer kationenpermeablen Membran erfolgt der Nebenvolumenstrom bevorzugt vom Kathodenkreislauf zum Anodenkreis¬ lauf . Ein weiterer Bestandteil der Erfindung ist ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 12, das zum Betreiben einer Elektrolyseuranordnung geeignet ist. Dabei weist die Elektrolyseuranordnung eine Elektrolysezelle auf, die wiede¬ rum zwei Elektroden aufweist, nämlich eine Anode und eine Ka- thode . Die Elektroden weisen jeweils einen Elektrodenraum auf, durch den ein flüssiger Elektrolyt mit einem darin gelösten Leitsalz in jeweils einen Kreislauf, nämlich einen Kathodenkreislauf und einen Anodenkreislauf gefördert wird. Da¬ bei sind die Elektrodenräume und somit auch die darin enthal- tenen Elektrolyte durch eine Membran getrennt. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass in einem Nebenvolumenstrom der Elektrolyt von einem Kreislauf in den zweiten Kreislauf gefördert wird. Das Verfahren weist dieselben Vorteile auf, die bereits be¬ züglich der Elektrolyseanordnung erörtert sind. Durch den beschriebenen Nebenvolumenstrom wird sowohl ein Konzentrations- ausgleich an Ionen, Anionen und Kationen, erzielt, ebenso wird auch Wasser, das in einem Kreislauf überschüssig sein kann, in den anderen Kreislauf zurückgeführt ohne dabei eine zu starke Vermischung von Produktgasen, wie Sauerstoff und Wasserstoff bzw. auch Kohlenmonoxid in einem gemeinsamen Sam- melbehälter zu erzeugen.
In einer besonderen Ausgestaltungsform der Erfindung ist der Nebenvolumenstrom derart ausgelegt, dass er mindestens 0,01 % maximal 10 %, bevorzugt zwischen 0,1 % und 1 % des größeren der beiden Hauptvolumenströme also entweder des Volumenstroms des Kathodenkreislaufes oder des Anodenkreislaufes aufweist. Dabei ist anzumerken, dass unter dem Begriff Nebenvolumenstrom, sowohl bezüglich des Verfahrens als auch bezüglich der Elektrolyseuranordnung, ein Strom von Molekülen und Ionen verstanden wird. Der Nebenvolumenstrom kann dabei in entsprechenden Rohrleitungen, Schläuchen oder auch Rinnen, in Form eines Stroms des Elektrolyten, insbesondere wässriger Basis mit darin enthaltendem Leitsalz bzw. den entsprechenden Ionen, erfolgen. Andererseits kann er auch in Form einer Diffu- sion durch eine Membran erfolgen. Somit wird unter dem Begriff Fördervorrichtung für einen Nebenvolumenstrom jegliche Vorrichtung verstanden, die dazu geeignet ist, den genannten Strom an Molekülen und Ionen bereitzustellen. Dazu gehört einerseits insbesondere eine entsprechende Pumpe, aber auch ei- ne entsprechende Leitung, bzw. Rinne, die auf der Basis von
Druckunterschieden oder Schwerkraft den Nebenvolumenstrom erzeugt. Ferner gehört unter den Begriff Fördervorrichtung auch eine Membran, die bewirkt, dass Ionen von einem Kreislauf in den anderen Kreislauf übergeführt bzw. zurückgeführt werden.
Ferner ist es zweckmäßig, dass im Kathodenkreislauf und/oder im Anodenkreislauf ein Gasabscheidebehälter vorgesehen ist und eine Verbindungsleitung von zumindest einem der Gasab- scheidebehälter zu einer Eduktzuführvorrichtung vorgesehen ist. Hierdurch kann Anodengas und/oder Kathodengas, das wie¬ derum prozessbedingt ein Eduktgas darstellen kann, dem eigentlich Elektrolyseprozess wieder zugeführt werden. Dies be- einflusst die Wirtschaftlichkeit des Prozesses positiv.
Weitere Ausgestaltungsformen und weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen. Diese stellen keine Einschränkung der Erfindung dar, da sie lediglich vorteilhaf- te Ausgestaltungsformen beschreiben. Dabei zeigen:
Figur 1 Elektrolyseuranordnung mit einem Nebenvolumenstrom zwischen Anodenkreislauf und Kathodenkreislauf, Figur 2 Elektrolyseuranordnung wie in Figur 1 mit zusätzlichen Abscheidebehältern,
Figur 3 eine Elektrolyseuranordnung mit zwei Möglichkeiten zur Darstellung von Vorrichtungen für einen Nebenvolumenstrom mit zwei Sammelbehältern,
Figur 4 eine Elektrolyseuranordnung mit zwei Möglichkeiten zur Darstellung von Vorrichtungen für einen Nebenvolumenstrom,
Figur 5 eine schematische Darstellung einer Elektrolyseuranordnung, wobei zwei Sammelbehälter im Vordergrund stehen und
Figur 6 ein Membranmodul.
In Figur 1 ist eine Elektrolyseuranordnung 2 schematisch dargestellt, die eine Elektrolysezelle 4 aufweist, in der ein Elektrolyt 5 angeordnet ist. Die Elektrolysezelle 4 weist zwei Elektroden auf, eine Kathode 7, die in diesem Fall in Form einer gasdurchlässigen Elektrode ausgestaltet ist und eine Anode 6. Die beiden Elektroden, nämlich die Anode 6 und die Kathode 7, grenzen jeweils an einen Elektrodenraum an, wobei man unter einem Elektrodenraum 8 für die Anode 6 und einem Elektrodenraum 9 für die Kathode 7 unterscheidet. Beide Elektrodenräume 8, 9 sind durch eine Membran 10 voneinander getrennt. In den Elektrodenräumen befindet sich der Elektrolyt 5, den man je nach Aufenthaltsort in der Elektrolysezelle 4 als Anolyt 38 bezeichnet, wenn er in dem Elektrodenraum 8 der Anode 6 vorliegt und den man als Katholyt 40 bezeichnet, wenn er in dem Elektrodenraum 9 der Kathode 7 vorliegt.
Der Elektrolyt 5 bzw. 38 und 40 befindet sich in den Elektro¬ denräumen 8 und 9 nicht stationär, sondern er befindet sich in einem Kreislauf 14, 15. Hierzu sind Fördervorrichtungen 12 und 13 vorgesehen, die jeweils für einen Anodenkreislauf 14 bzw. einen Kathodenkreislauf 15 den entsprechenden Volumenstrom an Elektrolyt 5 bzw. 38 und 40 bereitstellen. Hierbei wird der Elektrolyt 5 entlang des jeweiligen Kreislaufes 14 (Anodenkreislauf) und 15 (Kathodenkreislauf) bewegt. Betrach¬ tet man nun exemplarisch den Kathodenkreislauf 15, so wird der Katholyt 40 von dem Elektrodenraum 9 der Kathode 7 über die mit dem Bezugszeichnung 15 versehene Leitung durch die Fördervorrichtung 13 gepumpt.
Ferner existiert in der Elektrolyseuranordnung eine Edukt- zuführung 42, durch die ein Edukt, beispielsweise Kohlendio¬ xid, in die Elektrolysezelle 4 eingebracht wird und eine Pro- duktableitung 44. Während der Elektrolyse, bei der an der Ka¬ thode 7 und an der Anode 6 elektrischer Strom anliegt, wird in diesem Beispiel das Kohlendioxid zu Kohlenmonoxid redu¬ ziert, das über die Produktableitung 44 aus der Elektrolyse¬ zelle 4 wieder herausgelangt. Während dieser Elektrolyse wan- dern durch die Membran 10, die in dieser Ausgestaltungsform in Form einer kationenpermeablen Membran vorliegt, sowohl Protonen, als auch die Kationen eines in dem Elektrolyten 5 gelösten Leitsalzes, beispielsweise Kalium. Dies führt dazu, dass der Anolyt 38 und der Katholyt 40 mit zunehmender Elekt- rolysetätigkeit unterschiedliche Konzentrationen an Kationen, insbesondere Kationen des Leitsalzes, aufweisen. Bis zu einem gewissen Grad von etwa 2% Unterschied kann dies toleriert werden, ab einem bestimmten Konzentrationsunterschied sind die Wirtschaftlichkeit und die Rentabilität des Elektrolyse¬ prozesses nicht mehr gewährleistet. Aus diesem Grund ist es zweckmäßig, einen stetigen Austausch zwischen dem Anolyt 38 und dem Katholyt 40 vorzunehmen. Gemäß des Standes der Tech¬ nik wird in einer einfachsten Form ein einzelner Sammelbehälter verwendet, der sowohl Bestandteil des Kreislaufes 14, dem Anodenkreislauf und dem Kathodenkreislauf 15, ist. In einem gemeinsamen Sammelbehälter, der hier nicht dargestellt ist, erfolgt ein guter Konzentrationsausgleich und eine vollständige Durchmischung des in der Elektrolysezelle an- bzw. abge- reicherten Elektrolyten 5. Es werden jedoch auch Produktgase, insbesondere Wasserstoff in dem Kathodenkreislauf 15 und Sau¬ erstoff aus dem Anodenkreislauf 14, in diesem hier nicht dar¬ gestellten gemeinsamen Sammelbehälter überführt. Dies kann zu einem explosiven Gemisch führen, außerdem werden Produktgase, wie Kohlemonoxid, die ebenfalls in geringen Mengen in dem ge¬ meinsamen Sammelbehälter vorliegen, durch die Gase Sauerstoff und Wasserstoff kontaminiert.
Zur Lösung dieser Problemstellung ist vorgesehen, dass ein Nebenvolumenstrom 20 erfolgt, der über eine Nebenvolumen- Stromvorrichtung 18 erfolgt. Durch den Nebenvolumenstrom erfolgt ein Konzentrationsaustausch zwischen dem Anodenkreislauf und dem Kathodenkreislauf bzw. umgekehrt. In welche Richtung der Nebenvolumenstrom verläuft, hängt von der jeweiligen Prozessführung ab. Der Nebenvolumenstrom beträgt dabei bevorzugt maximal 10 % der Elektrolytvolumenströme im Katho¬ denkreislauf 15 oder im Anodenkreislauf 14. Minimal beträgt der Nebenvolumenstrom 0,01 % des Elektrolytvolumenstroms, insbesondere liegt das Intervall, in dem sich der Nebenvolu¬ menstrom 20 bewegt zwischen 0,1 % und 1 % der Elektrolytvolu¬ menströme. Sind die beiden Elektrolytvolumenströme unter¬ schiedlich groß, so wird der größere der beiden Elektrolytvo¬ lumenströme als Referenz für den Nebenvolumenstrom herangezogen . Es ist dabei zweckmäßig, dass im stationären Betrieb der pH- Wert des Anolyt zwischen 4 und 5 liegt und der pH-Wert des Katholyt zwischen 7 und 9 liegt. In Figur 2 ist eine analoge Ausgestaltung der Vorrichtung gemäß Figur 1 gegeben, wobei sowohl im Kathodenkreislauf 15 als auch im Anodenkreislauf 14 jeweils ein Abscheidebehälter 53, 55 vorgesehen ist, in dem jeweils gasförmige Bestandteile des Elektrolyten abgetrennt werden können. Im Falle des Abschei- debehälters 53 kann beispielsweise abgeschiedenes Kohlendio¬ xid der Edukt-Zuführvorrichtung 42 wieder zugeführt werden.
In Figur 3 ist vorgesehen, dass der Kathodenkreislauf 15 ei¬ nen Sammelbehälter 23 aufweist, in dem der Katholyt 40 geför- dert wird und das der Anodenkreislauf 14 einen Sammelbehälter 22 aufweist, in den der Anolyt 38 gebracht wird. Beide Sam¬ melbehälter 23 und 22 sind grundsätzlich voneinander getrennt, sie weisen ebenfalls, jedoch in einer anderen Ausge¬ staltungsform eine Vorrichtung 18 auf, die zur Erzeugung ei- nes Nebenvolumenstroms 20 dient. Diese Vorrichtung 18 ist in Figur 3 sehr schematisch dargestellt, sie kann beispielsweise in Form einer Überlaufrinne ausgestaltet sein, bei der eine geringe Menge, durch eine definierte Steigung bzw. ein defi¬ niertes Gefälle von einem Behälter in den anderen Sammelbe- hälter gelangen kann. Es kann auch durch eine entsprechende, hier nicht dargestellte Rohrleitung bzw. einen entsprechenden Schlauch, ein Nebenvolumenstrom 20 zwischen den Behältern 22 und 23 hervorgerufen werden, der beispielsweise durch die Schwerkraft oder auch einen Druckunterschied bewirkt wird.
In Figur 5 ist eine Vorrichtung 18 zur Erzeugung des Nebenvolumenstroms 20 dargestellt, die in Form von Rohrleitungen er¬ folgt, in die eine Pumpe 30 integriert ist. Dabei kann es ge¬ mäß Figur 5 auch zweckmäßig sein, um einen Konzentrationsaus- gleich zwischen dem Anolyt 38 und dem Katholyt 40 in Hinblick der Anionen, zu gewährleisten, dass ein zweiter Nebenvolumenstrom 26 vorgesehen ist, der durch eine zweite Fördervorrichtung 24 beispielsweise in der Pumpvorrichtung 30 gemäß Figur 5 erzeugt wird. Dabei ist es auch zweckmäßig, dass die beiden Teilbehälter 22, 23 Rührvorrichtungen 27 enthalten, die eine gleichmäßige Durchmischung des Elektrolyten 38, 40 in den jeweiligen Behältern 22 und 23 gewährleisten. Es ist selbstver- ständlich ebenfalls möglich eine gute Vermischung innerhalb der Teilbehälter ohne aktive Rührvorrichtungen zu erzielen, z. B. durch eine geeignete Strömungsführung.
Wird als Membran 10 eine kationenpermeable Membran angewandt, wandern besonders viel Kationen aus dem Leitsalz von der Anodenseite, also vom Anolyt 38, der im Elektrodenraum 8 der Anode 6 vorliegt, durch die Membran 10 in den Elektrodenraum 9 der Kathode 7. Gemeinsam mit den Kationen wandert auch Wasser sogenannter Drag-Wasser, durch die Membran, sodass ein Ausgleich insbesondere vom Kathodenkreislauf 15 in den Ano¬ denkreislauf 14 notwendig ist. Somit erfolgt in diesem Fall, bei Einsatz einer kationenpermeablen Membran der erste Nebenvolumenstrom vom Kationenkreislauf 15 in den Anodenkreislauf 14. Dieser erfolgt bevorzugt zwischen dem Sammelbehälter 23 des Kathodenkreislaufes 15 und dem Sammelbehälter 22 des Ano¬ denkreislaufes 14 und zwar in der beschriebenen Richtung. Der zweite Nebenvolumenstrom dient dann zum Ausgleich von Anio- nen, die zwischen dem Behälter 22 und dem Behälter 23 über den zweiten Nebenvolumenstrom 26 erfolgen.
Eine weitere Möglichkeit, einen Nebenvolumenstrom zu erzeu¬ gen, besteht in Form eines Membranmoduls 28, in dem eine Membran 29 angeordnet ist (vgl. Figur 3 und 4) . Sowohl der Kathodenkreislauf 15 als auch der Anodenkreislauf 14 durch- laufen dieses Membranmodul 28 gemäß Figur 3. Dabei weist das Membranmodul 28 neben der Membran 29 zwei Modulkammern auf, eine erste Modulkammer 46, durch die der Anodenkreislauf 14 verläuft und eine zweite Modulkammer 47, durch die der Katho¬ denkreislauf 15 erfolgt. In der Modulkammer 47 befindet sich somit der Katholyt 40 und in der Modulkammer 46 befindet sich der Anolyt 38. Die Membran 29 stellt dabei eine Austauschflä¬ che für die gelösten Ionen in den Elektrolyten 38 und 40 zur Verfügung und zwar für Kationen und für Anionen. Für diese Aufgabe sind poröse Membranen, die möglichst dünn sind, be¬ sonders gut geeignet. Diese bringen einen relativ geringen Transportwiderstand auf, sodass verhältnismäßig kleine Memb¬ ranflächen ausreichend sind. Der Transport in porösen Membra- nen (Permeation) wird durch zwei unterschiedliche Mechanismen verursacht, einen von außen erzwungenen Transport durch Poren, also ein rein konvektiver Transport, oder ein Transport aufgrund von Diffusion einer gelösten Komponente. Der Transportmechanismus der Ionen durch die poröse Membran entspricht der Diffusion, welche ohne Energieverbrauch abläuft. Das sogenannte Drag-Wasser lässt sich auch prinzipiell per Konvek- tion durch die Membran durch Anlegen eines kleinen Differenzdruckes drücken. Die nötige Größe der porösen Membran 29 lässt sich über den maximal zu erwartenden Stoffmengenstrom an Kationen innerhalb der Elektrolysezelle ermitteln, indem man gleichzeitig eine maximal tolerierbare Konzentrationsdifferenz zwischen Anolyt 38 und Katholyt 40 (beispielsweise 0,2 mol/L) festlegt. Mit Hilfe von bekannten Durchtrittskoeffizienten lässt sich abschätzen, dass bei der Verwendung von dünnen porösen Membranen 29, das Membranmodul 28 deutlich kleiner ausgestaltet sein kann, als die dafür vorgesehene Fläche in der Elektroly¬ sezelle 4 bzw. die darin aufgespannte Membran 10. Die gesamte Membranfläche der Membran 29 ist kleiner als die gesamte
Elektrolysezellfläche der Membran 10, sie beträgt jedoch min¬ destens ein Hundertstel von der Membranfläche der Membran 10. Besonders vorteilhaft ist ein Verhältnis von 1:20 zwischen Membran 29 und Membran 10 bis zu 1:5 zwischen Membran 29 und Membran 10.
Durch die poröse Membran 29 kann prinzipiell auch Wasser transportiert werden, indem ein geringer Differenzdruck innerhalb des Membranmoduls 28 vorherrscht. Dieser ist bevor- zugt kleiner als 100 mbar.
Durch die gesamte beschriebene Anordnung kann eine Quervermischung, der während der Kohlendioxidelektrolyse der Elektro- lysezelle 4 entstehenden Gase, vermieden werden, wodurch eine aufwendige Aufbereitung des Elektrolyten 5 oder der entstehenden Gase entfällt. Beispielsweise enthält somit der Katho- lyt 40 keinen Sauerstoff, der das Katholytproduktgas verun- reinigt. Zusätzlich geht praktisch weder Produktgas (bei¬ spielsweise Kohlenmonoxid, Methan oder Wasserstoff) noch Eduktgas wie Kohlendioxid über den Anolyten 38 verloren.
Durch Verwendung zweier getrennter Elektrolysekreisläufe näm- lieh des Anodenkreislaufs 14 und des Kathodenkreislaufs 15 lässt sich ein gewisses Auseinanderdriften der Zusammensetzungen und somit auch der pH-Werte von Anolyt 38 und Katholyt 40 nicht vermeiden. Desweiteren gelangt Drag-Wasser aus dem Anolyt 38 in den Katholyt 40. Eine konventionelle Aufberei- tung wäre mit einem hohen energetischen Aufwand z.B. durch thermische Entgasung oder Vakuumentgasung verbunden. Alternativ kann dem Prozess auch ein Additiv zugesetzt werden, das ungewünschte Gase chemisch bindet. Allerdings ist der Einsatz eines Additivs mit Kosten verbunden. Desweiteren ist nicht absehbar in wie weit mögliche Additive den elektrochemischen Prozess beeinflussen. Die katalytische Entfernung unerwünschter Gase ist ebenfalls mit einem hohen energetischen Aufwand verbunden. Somit zeigt die beschriebene Anordnung eine einfa¬ che technische Lösung, einen entsprechenden Ausgleich an Io- nen und Wasser zwischen dem Anodenkreislauf 14 und dem Katho¬ denkreislauf 15, zu gewährleisten.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrolyseuranordnung (2) mit mindestens einer Elektrolysezelle (4), die zwei Elektroden (6, 7), nämlich eine Anode (6) und eine Kathode (7) umfasst, wobei jede der beiden Elektroden (6, 7) mit einem Elektrodenraum (8, 9) zur Befüllung mit einem flüssigen Elektrolyten (5) in Kontakt steht, wobei die beiden Elektrodenräume (8, 9) durch eine Membran (10) getrennt sind und wobei für beide Elektroden (6, 7) eine Fördervorrichtung (12, 13) zur Beförderung des Elektrolyten (5) in jeweils einem Kreislauf (14, 15), einem Kathodenkreislauf (15) und einem Anoden¬ kreislauf (14), durch den Elektrodenraum (8, 9) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb der
Elektrolysezelle (4) eine Vorrichtung (18) zur Förderung eines Nebenvolumenstroms (20) zwischen dem Kathodenkreis¬ lauf (15) und dem Anodenkreislauf (14) vorgesehen ist.
2. Elektrolyseuranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Kathodenkreislauf und der Anodenkreis¬ lauf jeweils einen Sammelbehälter (22, 23) aufweist.
3. Elektrolyseuranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Nebenvolumenstrom zwischen ei- nem ersten Sammelbehälter (22, 23) und dem zweiten Sammelbehälter (22, 23) erfolgt.
4. Elektrolyseuranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Fördervorrichtung (24) zur Er- zeugung eines zweiten Nebenvolumenstroms (26) zwischen den beiden Kreisläufen (14, 15) vorgesehen ist, der in entgegengesetzter Richtung zum ersten Nebenvolumenstrom (20) erfolgt. 5. Elektrolyseuranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Fördervorrichtung (24) zur Erzeugung des zweiten Nebenvolumenstroms (26) in Form eines Membranmoduls (28) ausgestaltet ist. Elektrolyseuranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Kathodenkreislauf (15) als auch der Anodenkreislauf (14) das Membranmodul (28) durchlau¬ fen .
Elektrolyseuranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewirkung des zweiten Nebenvolumenstroms (26) eine Pumpvorrichtung (30) zwischen den Sammelbehältern (22, 23) vorgesehen ist.
Elektrolyseuranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewirkung des ersten Teilvolumenstroms (20) ein Überlauf (32) oder eine Pump¬ vorrichtung (34) zwischen den beiden Sammelbehältern (22,23) vorgesehen ist.
Elektrolyseuranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (10) zwischen den Elektrodenräumen (8, 9) eine Kationenperme- able Membran ist.
Elektrolyseuranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenvolumenstrom (20) vom Kathodenkreislauf (15) zum Anodenkreislauf (14) erfolgt.
Elektrolyseuranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Kathodenkreis¬ lauf (15) und/oder im Anodenkreislauf (14) ein Gasab¬ scheidebehälter (53, 55) vorgesehen ist und eine Verbindungsleitung (54) von einem der Gasabscheidebehälter zu einer Eduktzuführvorrichtung (42) vorgesehen ist.
Verfahren zum Betreiben eines Elektrolyseurs mit mindes¬ tens einer Elektrolysezelle (4), die wiederum zwei Elekt¬ roden (6, 7) aufweist, eine Anode (6) und eine Kathode (7), wobei jede Elektrode (6, 7) einen Elektrodenraum (8, 9) aufweist, durch den jeweils in einem Hauptvolumenstrom ein flüssiger Elektrolyt (5) mit einem darin gelösten Leitsalz in jeweils einem Förderkreislauf (14, 15), in einem Kathodenkreislauf (15) und einem Anodenkreislauf (14), gefördert wird und wobei die beiden Elektrodenräume (8, 9) und somit die darin enthaltenen Elektrolyte (5) durch eine Membran (10) getrennt werden, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Nebenvolumenstrom (20) Elektrolyt (5) von einem Kreislauf (14, 15) in einen zweiten Kreislauf (14, 15) gefördert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenvolumenstrom mindestens 0,01 und höchstens 10 % des größeren der beiden Hauptvolumenströme beträgt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenvolumenstrom mindestens 0,1 und höchstens 1 % des größeren der beiden Hauptvolumenströme beträgt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem der beiden Kreisläufe (14, 15) ein Sammelbehälter (22, 23) vorgesehen ist und der Elektrolyt im Nebenvolumenstrom (20) von einem ersten Sammelbehälter (22, 23) in einen zweiten Sammelbehälter (22, 23) befördert wird.
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