Untersuchung des Einflusses der Betriebsparameter auf einen alkalischen Elektrolyseur mit neuem Design

Abstract

Alkalische Wasserelektrolyse zur Wasserstoffproduktion ist eine etablierte Technik und Elektrolyseure sind kommerziell erhältlich. Wasserstoffproduktion durch Elektrolyse gerät zunehmend in den Fokus, um fluktuierende Energieerträge erneuerbarer Energiequellen zu glätten und Wasserstoff für Fahrzeuganwendungen bereitzustellen. Für diese Anwendung hat das Verfahren noch das Problem, dass es für stark fluktuierende Leistung nicht gut geeignet ist, insbesondere aufgrund zu großer Gasverunreinigungen im Teillastbetrieb. Im Rahmen eines EU-Projekts mit DLR-Beteiligung wurde ein neues Konzept entwickelt, bei dem dieses Problem umgangen wird. Eine Zelle, die nach dem neuen Konzept arbeitet, wird bereitgestellt und optimierte Betriebsweisen für diese Zelle müssen gefunden werden (sowie eine verbesserte Gasprobenentnahme soll eingerichtet werden.) Im Rahmen dieser Arbeit werden laufende Arbeiten zur Untersuchung der Zelle weiter fortgeführt. Mögliche Parameter beim Betrieb sind insbesondere die Drücke und Differenzdrücke, Flüsse in den verschiedenen Elektrolytbereichen sowie die Temperatur. Es werden verschiedene Separatoren und Elektroden zur Verfügung stehen. Analysiert wird die Effizienz in Form von Strom-Spannungs-Kennlinien sowie die Gasreinheit. Soweit zeitlich möglich, werden auch kurze Dauertests durchgeführt mit konstanter und zeitlich variierender Leistung. Im untersuchten Parameterraum soll ein relatives Optimum für den Betrieb gefunden werden. Die Gasreinheit wird derzeit am Teststandausgang gemessen, was wegen der großen Gasvolumina eine hohe zeitliche Verzögerung zwischen Gasproduktion in der Zelle und Analysenwert am Ausgang ergibt. Es soll versucht werden, eine Entnahme zur Analyse näher an der Zelle einzurichten, wobei die Störung des Betriebs minimal sein und das Analysegerät optimal geschützt werden sollte. Aus den genannten Arbeiten werden entsprechend des Stands bei Antritt der Bachelorarbeit einzelne Bereiche zur Bearbeitung im Zeitrahmen der Arbeit ausgewählt werden.