用于運行電解系統的方法以及電解系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及提高用于通過在PEM電解池(2)中分解水來產生氫氣和氧氣的電解系統(1)的效率，通過-將工藝用水(PW)輸送給PEM電解池，-將在PEM電解池(2)中分解工藝用水(PW)時產生的廢熱存儲在載熱介質(WM)中，將載熱介質(WM)輸送給低溫-蒸餾設備(10)，并且-在低溫-蒸餾設備(10)中借助廢熱在工作溫度在60°和100°之間時由原水(RW)制造去離子水(DW)，其中僅將一部分、特別是小于50％的去離子水(DW)作為工藝用水(PW)輸送給PEM電解池(2)，并且在低溫-蒸餾設備(10)之后和PEM電解池(2)之前從電解系統(1)中導出特別是包括多于50％的去離子水(DW)的工業水流(IW)。
【專利說明】用于運行電解系統的方法以及電解系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于運行通過分解水來產生氫氣和氧氣的電解系統的方法和一 種電解系統。
【背景技術】
[0002] 借助電解液將水分解成氫氣和氧氣，能夠存儲以氫氣或氧氣的形式的流體。在反 應之后，在制品氫氣和氧氣（die Produkte Wasserstoff und Sauerstoff)的化學能中重 新尋獲絕大部分的所輸入的電能。然而，在電解過程中，除制品氫氣和氧氣之外，也形成以 反應熱形式產生的損耗。
[0003] 電解工藝以新鮮水來供給，其中新鮮水通常涉及完全脫鹽的、特別是蒸餾的水。為 了防止礦物和其他的雜質覆蓋電解池的電極表面，甚至在將自來水輸送給電解池之前對其 進行清潔并去離子化。為了避免腐蝕和減活催化劑，在水中還不應當包含氯化物。在運行 電解池時，僅部分地分解去離子化的工藝用水，大部分的工藝用水保留在工藝用水循環中。 然而，必須補充額外的去離子水，以便補償電解池中的工藝用水損耗。
[0004] 在電解池中用作工藝用水的去離子水必須事先從原水源（例如自來水、河水、湖 水還有海水或者苦咸水）中獲取。根據對高質量的和低質量的水源的存取，獲取水以高的 能量成本和設備耗費來進行。這降低了電解工藝的總效率。
[0005] -般與實際的電解工藝分開地進行對于用于通過電解制造氫氣所需要的水的處 理，并且因此在研究電解工藝的效率時通常也沒有考慮到它。當在電解設備之外進行一部 分的水處理時，例如通過使用來自由當地市政機構運行的飲用水管路的飲用水的方式，對 于這種高度調節處理了的水必須支付與提取河水相比更高的價格。因此，能量成本在處理 飲用水的運營商處上升，而不是計入到總效率中。
[0006] 用于提供去離子的和脫鹽的水的能量消耗降低了電解工藝的效率。此時，或者使 用飲用水，或者在沒有可用的飲用水的地點必須提供相應的設備以處理低質量的原水。這 兩者都提高了電解工藝的成本。與此相關的要注意的是，在電解期間，可觀數量的電能轉換 成熱能/廢熱，如今絕大部分的熱能/廢熱未被利用地被排出。
[0007] 從DE 10 2005 011 316 A1中例如已知，將電解池中產生的氫氣流和氧氣流的熱 量輸出到電解所需的水處，以便預熱。
【發明內容】
[0008] 本發明基于下述目的，即提高電解工藝的效率。
[0009] 根據本發明，借助用于運行通過在PEM電解池中分解水來產生氫氣和氧氣的電解 系統的方法來實現該目的，其中
[0010] -將工藝用水輸送給PEM電解池，
[0011] -將在分解工藝用水時在PEM電解池中產生的廢熱存儲在載熱介質中，
[0012] -將載熱介質輸送給低溫-蒸饋設備（Niedertemperatur-Destillationsanlag e)，并且
[0013] -在低溫-蒸餾設備中，借助于廢熱在工作溫度在60°和100°之間時由原水制造 去離子水，其中
[0014] -僅將一部分、特別是小于50%的去離子水作為工藝用水輸送給PEM電解池，并且
[0015] -在低溫-蒸餾設備之后并且在PEM電解池之前從電解系統中導出特別是包括大 于50%的去離子水的工業水流。
[0016] 此外，根據本發明，該目的由用于借助下述方法通過電解水來產生氫氣和氧氣的 電解系統來實現。下面所指出的關于該方法的優點和優選的設計方案就其含義而言能夠傳 遞給電解系統。
[0017] 在此，將低溫-蒸餾設備理解為水處理設備，其中在低于100°C的溫度下制造蒸餾 水。例如在DE 10 2008 051 731 A1中描述了這種基于汽化（即低于沸點溫度發生的過 程）和再冷凝的工藝。
[0018] 在此，蒸餾水被標記為工藝用水，將其輸送給PEM電解池以分解成氫氣和氧氣。工 藝用水既能夠包括新鮮蒸餾水也能夠包括穿流過PEM電解池之后未被消耗的且重新導入 至lj PEM電解池中的水。
[0019] 在此，在低溫-蒸餾設備中處理的、但是不作為輸送給PEM電解池的工藝用水的水 被標記為工業水流。工業水流通常大于在低溫-蒸餾設備中制造的工藝用水的水流，特別 地，工業水流大于在低溫-蒸餾設備中蒸餾的水的50%。工業水流從電解系統中導出，并且 未被處理，或者其在后續的處理步驟之后用于工業工藝中、農業中或者用作飲用水。
[0020] 水的分解通過PEM電解池中的膜-電極-單元（Membran-Elektroden-Einheit) (MAE-英語membrane electrode assembly)來進行。其中所包含的膜的特征在于其質子傳 導能力（PEM-英語protone exchange membrane質子交換膜hPEM電解池在50°C和130°C 之間的溫度下、典型地在70°C和90°C之間的溫度下工作。在這種溫度水平上能夠直接地 利用電解工藝的廢熱，以便"燃燒"熱運行的水處理設備。相應地，載熱介質的溫度在60°C 和100°C之間、特別是70°C和80°C之間，并且在低溫-蒸餾設備中，工作溫度設定在60°C和 100°C之間、特別是70°C和80°C之間。現今，已知下述水處理工藝，與傳統的蒸餾相反的，在 大氣壓力下，其在60°C至70°C的溫度下也還能夠以極其良好的質量工作。
[0021] 本發明基于下述考慮，在PEM電解池中將電能轉換成制品氫氣和氧氣時，以反應 熱的形式所產生的廢熱用于制造去離子水。為了該目的，設置低溫-蒸餾設備，其以流體技 術的方式與PEM電解池耦合。通過特別是液體的載熱介質，特別的連續排出來自PEM電解 池的廢熱并且將其輸送給集成在低溫-蒸餾設備中的熱交換器。此外，將原水導入到熱交 換器中，該原水在熱處理工藝的范圍中借助于來自PEM電解池的廢熱脫鹽并去離子化。因 此，在熱交換器中載熱介質是熱傳遞時的熱源。載熱介質的循環既能夠是斷開的也能夠是 閉合的。
[0022] 在本發明中將公知在PEM電解池和低溫-蒸餾設備之間的最佳協同效應。在此， 重要的認知是，在PEM電解池中產生的廢熱明顯大于低溫-蒸餾設備所需的熱量，因此由低 溫-蒸餾設備對PEM電解池中的水自身消耗進行過量補償。因此確保，小股的蒸餾水流、特 別是50%的新鮮蒸餾水作為工藝用水輸送回PEM電解池，然而，較大部分的新鮮蒸餾水用 于其他的工藝。
[0023] 借助于最佳的電解系統的熱利用確保，對于電解運行存在充足的水，以及確保了 制造設計用于其他工業的或農業工藝的工業水流。這意味著，在吸收了來自PEM電解池的 廢熱之后，載熱介質的溫度水平足以能夠直接使用低溫-蒸餾設備中的廢熱。在上述方法 中，可以節省除了例如用于泵的電能之外的用于制造蒸餾水的能量，因為所述能量已經被 引入到電解系統中，因此降低了系統的總能量需求。在1MW電解設備的情況中，例如在額定 運行中每小時需要至少1601的去礦物化的或者說去離子的工藝用水。熱的水處理具有大 約0. 25kWh/l的能量消耗，在膜脫鹽的情況中，對于海水而言的能量消耗為0. lkWh/Ι。這意 味著，在使用電解池的廢熱流的情況下，對于僅是熱學的處理設備、例如低溫-蒸餾設備， 能夠為電解系統輸送每小時直至20001的脫鹽水。
[0024] 因為在低溫-蒸餾設備中為PEM電解池輸送了一部分的去離子水，因此自動獲得 了與需求匹配的介質流平衡。如果通過更多地輸入電能將大量的工藝用水分解成其元素， 如此也產生數量更大的廢熱，該廢熱在水處理設備中又引起了去離子水的產量的提高。去 離子水反而能夠覆蓋PEM電解池中的提高了的水消耗。
[0025] 所說明的過程具有三個顯著優點。一方面，由于在載熱介質中存儲了來自電解工 藝中的廢熱，可以節約關于在電解運行期間的水冷卻或空氣冷卻的成本，因為排出了來自 PEM電解池中的所形成的廢熱。另一方面，在低溫-蒸餾設備中在熱學地處理水時繼續使用 廢熱，以便制造去離子水。第三，以這種方式能夠處理大量的原水，使得不僅覆蓋了電解工 藝對工藝用水的需求，而且也保留了可以在其他方面使用的剩余的處理水。
[0026] 有利地，在PEM電解池中仍然是未分解的工藝用水作為剩余的工藝用水從PEM電 解池中導出，其中剩余的工藝用水稍后重新輸送給PEM電解池。特別的，剩余的工藝用水 可以與新鮮蒸餾水混合，以便形成工藝用水流。一方面，因此不產生水損耗，而且工藝用水 回流到PEM電解池中。另一方面，特別是對于高壓電解設備，保持剩余的工藝用水的壓力不 變，從而不必將所有的輸送給PEM電解池的水置于高壓力上。
[0027] 根據第一優選實施變體，使用去離子水作為低溫-蒸餾設備中的載熱介質。去離 子水能夠是新鮮去離子水，或者是已經在工藝中使用了的去離子水，例如剩余的工藝用水。
[0028] 優選地，將剩余的工藝用水用作載熱介質。由此，特別是不需要單獨的載熱介質， 而是將在電解之后總歸必須冷卻的剩余工藝用水作為直接熱源輸送給低溫-蒸餾設備。優 選地，此時在低溫-蒸餾設備中散熱之后，將至少一部分的剩余工藝用水，可能在附加的清 潔步驟之后，引回到PEM電解池中。通過在電解工藝中繼續使用剩余的工藝用水，僅需要極 少量的新鮮去尚子水。
[0029] 根據第二優選實施變體，在PEM電解池和低溫-蒸餾設備之間的閉合循環中循環 泵送載熱介質。在這種情況下，載熱介質不是在電解工藝之后的剩余工藝用水或者在低 溫-蒸餾設備中去離子化的水，并且在上述介質之間僅進行熱交互作用。這種實施方案的 主要優點是，工藝用水的壓力調節獨立于載熱介質-循環地進行，即在高壓下能夠沒有任 何問題地運行PEM電解池。該實施方案的其他優點是，通過數量恒定的載熱介質連續地執 行熱傳遞過程，并且因此通常不需要輸入附加的載熱介質。此時，用作載熱介質的不僅是水 也有適合的冷卻劑或者導熱油。
[0030] 根據第三優選實施變體，使用原水作為載熱介質。在此，在第一方法步驟中，將原 水輸送給低溫-蒸餾設備并且被預熱。預熱了的水隨后輸送給PEM電解池，其中特別的使 水不與Ι?Μ電解池的工藝用水混合。在Ι?Μ電解池中，預熱了的水被特別的加熱到Ι?Μ電 解池的工作溫度，其中水直接吸收了來自運行在ΡΕΜ電解池中的過程中的廢熱。隨后，加熱 了的水重新輸送給低溫-蒸餾設備的熱交換器，其中現在執行去離子化。新鮮的去離子水 (新鮮水）作為工藝用水輸送給ΡΕΜ電解池。
[0031] 優選地，重新礦化至少一部分的在低溫-蒸餾設備中去離子化的水。通過重新礦 化去離子水，能夠制造飲用水、灌溉用水以及用于其他的工業工藝的水。
[0032] 為了將工業-或飲用水需求和用于ΡΕΜ電解池的去離子水的需求在時間波動方面 脫離開，中間存儲至少一部分在低溫-蒸餾設備中去離子化的水。附加地，由此實現了一定 程度的與原水可用性的波動的不相關性。
[0033] 根據優選的實施方案，使用薄膜蒸餾器作為用于制造去離子水的低溫-蒸餾設 備。薄膜蒸餾是一種熱運行的分離過程，其中疏水的膜片是水流的流動狀態的阻擋物，而蒸 汽狀態則穿透過膜片。通常由于溫差而引起的局部蒸汽壓力落差形成了用于該過程的驅動 力。
[0034] 優選地，ΡΕΜ電解池獨立于飲用水供給裝置來運行。在此，原水不是飲用水，而且 在高質量的飲用水供給裝置的接口旁邊進行電解。此處，將自來水供給裝置標記為飲用水 供給裝置，其特別是由本地的水供給商來提供的。
[0035] 關于自給自足地運行ΡΕΜ電解池，適宜將海水、工業或市政廢水（例如來自凈化 設備）或者苦咸水作為原水輸送給低溫-蒸餾設備。由此，也滿足了對于自給自足的電解 設備的基礎設施前提。在此，使得"差"水源也可以用于供給ΡΕΜ電解池。電解工藝制造了 充足的廢熱以便處理大量的來自原水源的去離子水，使得不僅因此能夠完全供給ΡΕΜ電解 池，而且在相應的調節處理之后為飲用水供給裝置提供高純度的水。此外，低溫蒸餾技術、 例如薄膜蒸餾產生具有如此高純度的水（鹽度〈lOppm)，使得與使用飲用水相反的，在水應 用于PEM電解池中之前不需要其他的預調節。已經存在于不同的工業中處理海水、苦咸水 以及工藝用水時利用該技術的經驗，使得該工藝能夠應用于廣泛的原水源的種類上。
[0036] 通常，通過強制冷卻排出PEM電解池的損耗熱量。為此，在冷卻設備處設置相應的 冷卻面。有利地，在PEM電解池的冷卻設備中執行剩余工藝用水的冷卻，冷卻設備集成在低 溫-蒸餾設備中。通過使冷卻設備形成低溫-蒸餾設備的組成構件，實現了附加的優點，即 更好地使用所投入的資本。此時，特別地可以通過更換現有的PEM電解池的冷卻設備來構 造低溫-蒸餾設備。
[0037] 優選地，根據來自PEM電解池的廢熱的量調節所處理的原水的量。由此確保，為 PEM電解池輸送充足的新鮮水，從而排出所產生的廢熱并且此時PEM電解池中的溫度特別 地恒定地保持在對于電解工藝合理的溫度范圍之內。
[0038] 根據優選的實施變體，根據低溫-蒸餾設備中的溫度來控制或調節原水的流入。 為此，借助于溫度傳感器測量低溫-蒸餾設備中的溫度。如此地調節原水的流入，使得低 溫-蒸餾設備中的工作溫度不低于對于蒸餾原水所必需的最小值并且如有可能保持在最 大值之下，在最大值時水清潔的質量下降。最小值與低溫-蒸餾設備的設計相關，其中最小 值越低，載熱介質的所需的體積流就越大。最小值特別的不應當低于60°。最大值又與存 在于原水中的雜質和其與溫度成函數的蒸汽壓力相關。此時特別的，最大值最高能夠與熱 交換器的初級側上的溫度一樣大（如果不設置附加的加熱裝置）。
[0039] 根據其他優選實施變體，根據PEM電解池中的工作溫度控制載熱介質的通流量。 為此也設置溫度傳感器，其特別的連續測量PEM電解池中的工作溫度。在PEM電解池中的 溫度與期望的工作溫度不同時，相應地調整載熱介質的流動性。
[0040] 除了溫度傳感器之外，也能夠設置適當的電化學傳感器，其監控在低溫-蒸餾設 備中蒸餾的水的水質。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0041] 根據附圖詳細闡述本發明的實施例。其中示意地且極度簡化地示出：
[0042] 圖1是電解系統的第一實施例，
[0043] 圖2是電解系統的第二實施例，以及
[0044] 圖3是電解系統的第三實施例。
[0045] 相同的參考標號在不同的附圖中具有相同的意義。
【具體實施方式】
[0046] 在圖1中示出具有用于產生氫H2和氧氣02的PEM電解池2的電解系統1。在所 示出的實施例中進行高壓電解。然而PEM電解池2也可以在大氣壓下運行。
[0047] PEM電解池2的組成部分是在此沒有詳細示出的可穿透質子的聚合物膜 (Proton-Exchange-Membrane質子交換膜），其在兩側上與涂覆了催化劑的電極（陽極、陰 極）相接觸。外部電壓施加到電極上并且在PEM電解池2的陽極側上輸送水。在分解水時 形成氧氣、電子和帶正電的氫離子。氫離子通過傳導質子的膜片擴散到陰極側上，在那里該 氫離子借助來自外部電路的電子組合成氫分子H 2。從PEM電解池2中，在各自的氣體排出 管路4,6中排出每個所產生的產品氣體H2和0 2。
[0048] 在圖1中，通過高壓泵9為電解工藝供給所需的工藝用水PW。其在此涉及具有小 于1 μ S的電導率的完全脫鹽的蒸餾水。陽極側或氧氣側的水循環環繞沖刷著膜片，為電化 學工藝供給所需的分解了的水，并且除了所形成的反應熱之外也輸出所制造的氧氣。
[0049] 在電解工藝中未分解的剩余工藝用水EPW借助于工藝用水排出管路8從ΡΕΜ電解 池2中排出，因為基于聚合物的ΡΕΜ電解池2的工作溫度被限制在50°C至130°C的溫度范 圍上，并且因此需要連續地排出在PEM電解池2中形成的反應熱。在此，工藝用水排出管路 8是用于PEM電解池2的工藝用水循環的一部分。
[0050] 根據圖1的電解系統1包括附加的低溫-蒸餾設備10。低溫-蒸餾設備10具有 熱交換器12,其中在初級側上通過工藝用水排出管路8從PEM電解池2中導入剩余的工藝 用水EPW。通過原水管路14為低溫-蒸餾設備10輸送原水RW、特別是來自原水源的、例如 海水、苦咸水或者湖水。替選地，通過原水管路14也能夠輸送來自工業設備的水、來自凈化 設備的市政廢水或者還有飲用水或自來水。
[0051] 低溫-蒸餾設備10例如是薄膜蒸餾設備，其中從剩余的工藝用水EPW中提取熱量 并且該熱量用于處理次級側的原水RW。因此，在根據圖1的實施例中，剩余的工藝用水EPW 是載熱介質WM。此時在低溫-蒸餾設備10中，存儲在載熱介質WM中的廢熱從電解過程輸 出給原水RW以制造新鮮的去離子水FM。
[0052] 在處理設備10中脫鹽的且蒸餾的水DW隨后通過去離子管路16從低溫-蒸餾設 備10中導出并且分成兩個流：通過閥18輸送給PEM電解池2的供給管路20的新鮮水流、 和從電解系統1中導出的工業水流IW。通過閥18來調節由新鮮水FW和被冷卻的剩余工藝 用水EPW組成的工藝用水PW。被冷卻的剩余工藝用水EPW首先通過管路22運送到水箱24 中，特別的在清潔步驟之后，所述剩余工藝用水同樣通過供給管路20的閥18從該水箱中泵 送到PEM電解池2中。同時，通過排出管路26從低溫-蒸餾設備10中清除在蒸餾原水RW 時產生的廢水-濃縮物。
[0053] 在圖1中，水箱24僅為在電解過程中再次使用的剩余工藝用水EPW而設置，而新 鮮水FW特別的連續輸送給PEM電解池 2。但是也可以在劃分蒸餾水之前，首先在去離子化 管路16中存儲蒸餾水DW，或者在將新鮮水流回送給PEM電解池 2之前，存儲新鮮水流FW。
[0054] 存在于低溫-蒸餾設備10中的工作溫度特別的例如為70°C。然而由于低溫-蒸 餾設備10的類型，該溫度足以處理來自管路14的原水RW，使得其適合作為用于電解過程的 工藝用水PW。
[0055] 通過第一溫度傳感器TSi連續地測量低溫-蒸餾設備10中的溫度。在此，根據該 溫度調節原水RW的流入。為此，關于所測量的溫度要考慮下限和上限或者說最小值和最大 值。當溫度達到大約60°C的最小值或者位于最小值之下時，降低或者甚至中斷原水RW的 流入。在低溫-蒸餾設備10中的溫度顯著上升時，相反的提高原水RW的流入。如下地確 定低溫-蒸餾設備10中的溫度最大值，即餾出物還滿足對于所需要的純度的要求。在沒有 其他雜質的鹽水中，可以容忍直至90°C的溫度，在具有油狀雜質的水中，溫度可能必須低于 80。。。
[0056] 類似的調節過程也在PEM電解池2中發生，其工作溫度通過另外的溫度傳感器TS2 來測量。如下地調節也稱作軟化水（Deionat)的去離子化的水DW到PEM電解池2中的流 入，使得PEM電解池2中的工作溫度不超過預設值，該預設值確保了 PEM電解池2的完好運 行。
[0057] 此外，根據來自PEM電解池2中的廢熱量調節原水RW的流入。如果在PEM電解池 中將總是更多的工藝用水PW分解成其元素，那么也形成擴大的廢熱量。在低溫-蒸餾設備 10中，廢熱又引起了軟化水DW的產率的提高，該軟化水被導入到PEM電解池2中并且在那 里能夠覆蓋提高了的水消耗。
[0058] 從圖2中清楚地辨認電解系統1的第二實施變體。與根據圖1的布置相比，顯著的 區別在于，在第二實施變體中，設置用于載熱介質WM的閉合循環。為此，PEM電解池2也包 括了熱交換器28。在此既能夠是冷卻水也能夠是其他冷卻介質的載熱介質WM吸入到PEM電 解池2的熱交換器28中，并且在那里存儲電解過程的廢熱，其中載熱介質WM加熱到在50°C 和100°C之間的溫度上，當載熱介質WM處于壓力下時，其溫度也能夠是直至130°C的。通過 循環管路30為低溫-蒸餾設備10的熱交換器12輸送加熱了的載熱介質WM，并且其熱量傳 遞到原水RW上。在低溫-蒸餾設備10中，原水RW經受蒸發過程以及隨后的濃度過程，其 中制造了軟化水DW，一部分軟化水作為新鮮水FW通過供給管路20直接導入到PEM電解池 2中，并且另一部分作為工業水IW在電解系統1之外繼續使用。在蒸餾工藝時殘留的廢水 濃縮物通過導出管路26例如返回至海中。
[0059] 在根據圖2的電解系統1中，也借助溫度傳感器TS2測量PEM電解池2中的工作 溫度，并且相應地控制或調節用于載熱介質WM以及原水RW的流入的循環。
[0060] 在圖3中示出對于PEM電解池2與低溫-蒸餾設備10的布置和流動技術上的連 接的第三實施例。根據圖3,通過原水管路14輸送例如具有低于20°C的溫度的海水作為原 水RW。在熱交換器12中預熱原水RW并且隨后通過管路32為屬于PEM電解池2的第二換 熱器28輸送原水。在熱交換器28中，基于在電解工藝中形成的廢熱來加熱原水RW，并且原 水通過熱水管路34返回到低溫-蒸餾設備10中。在低溫-蒸餾設備10中才與空氣接觸， 被加熱的原水RW在汽化器中就被汽化并且隨后被濃縮，從而形成軟化水DW，通過軟化水管 路16從低溫-蒸餾設備10中導出軟化水。
[0061] 去離子水或軟化水DW在所示出的實施例中首先中間存儲在水箱36中。通過供 給管路20將一小部分去離子水DW作為新鮮水FW泵送回到PEM電解池2中。另一部分的 去離子水DW形成了工業水流IW，并且通過例如將其輸送給砂礫層38的方式重新礦化所述 水，從而制造了飲用水TW，其通過飲用水管路40導入到城市飲用水-供給網絡中，或者替代 性地用于另外的工業工藝。也可行的是，在處理設備10中去離子的水DW分成新鮮水流FW 和工業水流IW，而不是在水箱36中中間存儲軟化水DW。此外，代替砂礫層38中的重新礦 化，能夠進行其他的去離子水DW的處理方式，從而所述水流至少適合作為其他工業工藝中 的工藝用水。
[0062] 在根據圖3的布置中，在低溫-蒸餾設備10以及PEM電解池2中也進行溫度測量， 并且基于測量值調節原水RW的流入（在這種情況下，原水RW也是用于從PEM電解池2中 排出廢熱的載熱介質WM)。
[0063] 根據圖1至圖3的電解系統1全部的特征在于，其關于飲用水供給方面是自給自 足的。因此，該電解系統適合于所謂的海島運營。特別是在下述情況中，其中繼續加工一部 分去離子水DW (再礦化），使得在近海岸的貧水區域中可以使用來自PEM電解池2中的廢熱 利用以便使海水脫鹽并制造飲用水TW。
【權利要求】
1. 一種用于運行用于通過在PEM電解池（2)中分解水來產生氫氣和氧氣的電解系統 (1)的方法，其中 -將工藝用水（PW)輸送給所述PEM電解池， -將在所述PEM電解池（2)中分解所述工藝用水時產生的廢熱存儲在載熱介質（WM) 中， -將所述載熱介質（WM)輸送給低溫-蒸餾設備（10)，并且 -在所述低溫-蒸餾設備（10)中，借助于所述廢熱在60°和100°之間的工作溫度下 由原水（RW)制造去離子水（DW)，其中 -僅將一部分、特別是小于50%的所述去離子水（DW)作為工藝用水（PW)輸送給所述 PEM電解池（2)，并且 -在所述低溫-蒸餾設備（10)之后并且在所述PEM電解池（2)之前從所述電解系統 (1)中導出特別是包括多于50%的所述去離子水（DW)的工業水流（IW)。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，在所述PEM電解池（2)中保持未分解的工藝用 水（PW)作為剩余工藝用水（EPW)從所述PEM電解池⑵中導出，其中將所述剩余工藝用水 (EPW)重新輸送給所述PEM電解池（2)。
3. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，在所述低溫-蒸餾設備（10)中將去 離子水（DW)作為所述載熱介質（WM)來使用。
4. 根據權利要求2所述的方法，其中，將剩余工藝用水（EPW)作為所述載熱介質（WM) 來使用。
5. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，在所述PEM電解池（2)和所述低 溫-蒸餾設備（10)之間的閉合循環（30)中循環泵送所述載熱介質（WM)。
6. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述原水（RW)作為所述載熱介質 (WM)來使用。
7. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，重新礦化至少一部分的所述工業水 流（IW)。
8. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，對在所述低溫-蒸餾設備（10)中去 離子的水（DW)進行中間存儲。
9. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，為了制造所述去離子水（DW)，在所 述低溫-蒸餾設備（10)使用薄膜-蒸餾器。
10. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述PEM電解池（2)獨立于飲用水 供給裝置來運行。
11. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，將海水、工業或市政廢水或苦咸水 作為原水（PW)輸送給所述低溫-蒸餾設備（10)。
12. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，根據所述低溫-蒸餾設備（10)中的 溫度來調節所述原水（RW)的流入。
13. 根據前述權利要求2至12中任一項所述的方法，其中，在所述PEM電解池⑵的冷 卻設備（12)中執行所述剩余工藝用水（EPW)的冷卻，所述冷卻設備集成在所述低溫-蒸餾 設備（10)中。
14. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，根據來自所述PEM電解池⑵的廢 熱的量調節所處理的所述原水（RW)的量。
15. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，根據所述PEM電解池⑵的工作溫 度調節所述載熱介質（WM)的通流量。
16. -種用于借助根據前述權利要求中任一項所述的方法通過電解水來產生氫氣和氧 氣的電解系統（1)。
【文檔編號】C25B1/10GK104093884SQ201380007871
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2013年1月25日 優先權日:2012年2月2日
【發明者】托馬斯·哈默, 迪特爾·莫斯特, 約亨·舍費爾, 馬丁·塔肯貝格, 阿明·達茨, 克勞斯·登納林, 諾貝特·胡貝爾, 安德烈亞斯·賴納, 約亨·斯托柏, 維爾納·斯托柏 申請人:西門子公司