背景技术：
0、现有技术
1、现在众所周知需要减少温室气体产生和利用可再生能源。二氢是烃的替代品，因为与电力不同，它是可易于储存的能量载体，并且其氧化释放出非常大的能量（285 kj/mol）。
2、存在几种已知的生产气态二氢的方式；最有利的是电解水分子，因为与大量使用的甲烷、煤和烃重整的过程不同，其是不直接产生co2的高产率反应。
3、已知用于水电解的三种主要类型的电解器：
4、- 碱性电解器（awe），其特征在于使用液体电解质，该液体电解质使羟基离子（oh-）从阴极转移到阳极；
5、- 高温电解器，其电解质是陶瓷；以及
6、- 膜电解器（pem），其电解质是质子传导离子交换膜。
7、在所有三种情况下，都必须向系统供应纯度非常高的水（在碱性电解器的情况下，供应氢氧化钠（naoh）或氢氧化钾（koh）的电解质溶液）。尽管为了简洁起见，本说明书的其余部分将涉及碱性电解器，但是应理解，本发明也适用于膜电解器（例如，质子交换膜）。
8、根据现有技术中众所周知的方法，电解质溶液（称为碱液）通过特定入口被引入一组电解池（称为电解器堆）内。电解质溶液穿过电解器堆。水被分解成气态分子，在阴极的二氢h2以及在阳极的双氧o2。隔膜通常将阳极与阴极分隔开，使得在正常条件下二氢和双氧不混合。该设备包括用于二氢和在阴极侧循环的电解质（阴极电解质）的出口以及用于双氧和在阳极侧循环的电解质（阳极电解质）的出口。换言之，存在两种分开的流，并且因此存在专用于将二氢与阴极电解质分离的气-液分离器，以及用于将双氧与阳极电解质分离的气-液分离器。然后将两个气-液分离器的液体出口混合，然后再次给电解器堆进料。在两种流中，在电解器堆的出口处，液相（碱液）充满了气泡。在气-液分离器的出口处，通过气-液分离器的专用于液相的下部孔口排出的碱液中仅留有少量气泡，而大部分气相则通过气-液分离器的上部孔口从气-液分离器中抽出。出于各种原因，从碱液分离气体很重要。首先，从电解质中分离的气体越多，产生的气体就越多，这有助于该方法的良好电化学产率。其次，h2/o2混合物具有高度爆炸性。如果没有正确地进行分离，则在气-液分离器的液体出口处夹带显著量的气体（通常称为“残余气体”）。在电解器堆中的下一次循环期间（电解液在闭合回路中旋转），这种气体中的一些进入另一个隔室，并且因此进入错误的一侧。
9、本领域众所周知的这些气-液分离器包括脱气室，该脱气室具有用于气-液混合物供应管的开口、布置在脱气室的气-液界面的水平下方的用于液体排放管的开口、以及布置在脱气室的气-液界面的水平上方的用于气体排放管的开口。电解器堆的用于二氢-碱液和双氧-碱液混合物的出口中的每一个分别连接到此种气-液分离器。图1和2示意性地表示分别沿着水平或竖直主轴线a对齐的已知气-液分离器。例如，文献fr-a1-2949479描述了此类分离器。文献wo-a1-2020/254211是其另一个示例。
10、从液相中抽出气泡的原理是基于阿基米德原理。分离的效率主要取决于重力以及液相与气相之间的密度差异，而且还取决于粘度（液体部分中气泡的摩擦）。因此，气-液混合物必须在脱气室中停留足够长的时间，以允许所有的气泡从碱液中抽出。在本说明书的其余部分中，这种类型的气-液分离器将由术语重力气-液分离器指定。这些重力气-液分离器的特征在于尺寸很大。在一些气-液分离器中，可以插入设备以加速分离（例如，蜂窝状结构）或使流均质化并且使所有流线具有均匀的停留时间。仍存在于液相中的气泡在数量上可能是显著的；换言之，并非所有气泡都能设法从液相中抽出，以便通过脱气室的上壁或侧壁上的特设排放管排出。这带来了许多问题。如上已指出的，电解器堆的输出受到这种气体损失的影响。此外，在常规电解设备中，将从气-液分离器中排放的两种碱液级分在中间罐中合并并混合，然后在闭合回路中进料回到电解器堆中。由于不完全分离，潜在的显著量的残余二氢和残余双氧可能被进料回电解器堆中，使得残留双氧在阴极侧，而二氢被引导至阳极。如已指出的，众所周知，即使在相当低的浓度下，二氢/双氧气体混合物也具有爆炸性，并且这种情况对人员和设备是危险的。由此产生的气体也具有非常一般的纯度，这需要补充的纯化步骤。
11、这个问题的一个解决方案是增大气-液分离器的尺寸，这进而引起与额外成本、制造和运输这些气-液分离器的复杂性、以及生产作业尺寸的增加有关的新问题。
12、因此，希望能够提供一种水电解设备，该水电解设备允许对排放物（电解池的二氢/碱液和双氧/碱液）进行几乎完全的脱气。理想地，当系统在满负荷（高排放流速）或在降低负荷（低排放流速）下操作时，这种类型的水电解设备应该能够提供预期的结果。
13、实际上，还应考虑到电解器中的气-液分离器并不总是在其标称负荷下产生二氢和双氧（不同于用于其他工业或应用的类似系统），以及无论待分离的气体的量如何，该系统都必须是高效的。这是因为，当气体体积减小时，气体的纯度下降，因为在比例上，较大且更容易抽出的气泡的合并是不同的。
14、旨在促进两种成分的紧密混合的混合器在现有技术中是已知的（参见例如文献wo-a1-2013/126346）。
技术实现思路
1、根据本发明，这个问题是用如权利要求1所定义的设备解决的。静态混合器是用于连续混合流体或流体和在另一个相（固体或气体）中的材料的装置。这种装置允许混合这些要素，但是它也可以与气体一起使用或用于混合气体和液体。特别出人意料的是，此种混合装置可以用于实现相反的效果，即，将气体与液体分离而不是将它们混合。诸位发明人已经观察到，在静态混合器的作用下，穿过静态混合器的气体-碱液混合物经受非常强的湍流。在当前情况下，这种湍流不能破坏已经形成的气泡，并且因此产生相反的效果。因此，使用所提出的解决方案，静态混合器中仅留有小气泡。进而，这种湍流导致混合物中包含的气泡合并，这促进了更大的气泡的形成，这些气泡随后可以更容易地从静态混合器下游的重力气-液分离器中的液体中抽出。气体分离机制遵循与重力气-液分离器中开发的相同的方案，即i) 气泡由于重力和液-气密度比而上升到气-液界面，并且通过经由位于脱气室的上部部分中的因此专用的气体排放管排放而结束它们的行程；以及ii) 液相流过位于该脱气室的下部部分中的液体排放管。
2、存在许多根据本发明可以使用的静态混合器。文献us 3286992描述了静态混合器的操作原理。可能适合的此类混合器的几何形状有许多：螺旋，扭曲，穿孔带，具有倒钩或尖钉，以及线绕组，翅片和旋涡发生器，也称为旋流器等。有利地，静态混合器由螺旋插入件形成。根据本发明的另一个有利的变体，静态混合器由旋流器形成。原因是这两种类型的静态混合器将流的一部分平移能转换成旋转能，并且允许气泡的强合并，然后气泡可以更容易地从液体中抽出。
3、因此，本发明涉及一种水电解设备，该水电解设备包含如上所述的一个或多个电解器堆和脱气装置，该脱气装置由静态混合器与静态混合器下游的分离器（重力或旋风）之间的联接限定。脱气装置由供应管供应，该供应管连接到至少一个电解器堆的液相排放管。如上所解释，这种装置允许高效且快速地分离气-液混合物至可以减小脱气装置的尺寸的程度。
4、根据本发明的一个有利的变体，该设备包括在上文定义的脱气装置的上游或下游的额外脱气装置。第一脱气装置由供应管供应，该供应管连接到至少一个电解器堆的排放管。在那里，仅排放大的气泡，并且消除了它们在静态混合器中的破裂。于是第一气-液分离器的尺寸小，使得仅分离大于300 µm（理想地大于200或100 µm）的气泡。该第一脱气装置的液体排放管连接到第二脱气装置的供应管上。因此，两个脱气装置串联布置。静态混合器布置在第一脱气装置的供应管中，第二脱气装置的供应管中或两个供应管中。
5、串联安装的两个脱气装置可以分别沿水平或竖直主轴线a以所有可能的组合（水平-水平，水平-竖直，竖直-水平或竖直-竖直）对准。
6、还可以提供的是添加一个或多个额外的脱气装置。
7、优选且最简单的解决方案是，其中气/液流到达第一气-液分离器，其中抽出最大的气泡和最大量的气体，然后在将此气-液预分离器连接至第二气-液分离器的导管（装配有静态混合器的导管）中实现合并。静态混合器然后可以产生非常强烈的搅拌，而没有已经形成的大气泡破裂的风险。两个气体出口可以连接在一起并一起加工。在这种情况下，由于连通容器，气-液分离器的两个水平必须相同。