本发明涉及一种用于运行电解设施的方法，所述电解设施包括用于产生氢气和氧气作为产品气体的电解器以及控制单元。本发明还涉及这种电解设施。
背景技术：
1、如今例如借助于质子交换膜(pem)电解或碱性电解产生氢气。电解器借助于电能从输送的水中产生氢气和氧气。所述过程在由多个电解池组成的电解堆中发生。在处于dc电压(直流电压)下的电解堆中引入水作为反应物，其中在穿过电解池后由水和气泡(o2或h2)构成的两个流体流离开。
2、在实践中，在此，在氧气气体流中存在少量的氢气，而在氢气气体流中存在少量的氧气。相应的外来气体的量取决于电解池设计，并且也在流密度、催化剂成分、老化的影响下变化，并且在pem电解设施的情况下取决于膜材料。在此系统固有的是，在一种产品气体的气体流中，其他产品气体分别以非常少的量存在。在进一步的工艺进程中，通常从氢气中去除氧气痕量(sauerstoffspuren)，尤其在需要高的产品气体质量的情况下，如在氢气例如用于燃料电池时是这种情况。
3、为了解决上述问题，尤其将两个产品气体流输送给相应的催化活化的再化合器，在所述再化合器中，催化剂将氢气与氧气再化合成水。为此，必须首先将气体流加热到至少80℃，借此再化合器的转化率足够高，从而达到所要求的气体纯度。然而，为此使用的方法技术方面的设施是昂贵的，并且由于其能源需求而降低电解设施的系统效率，这又导致提高的运营成本支出。
技术实现思路
1、因此，本发明基于如下目的，能够实现在从电解设施的产品气体中清除外来气体时降低能量需求。
2、根据本发明，所述目的通过一种用于运行电解设施的方法来实现，所述电解设施包括用于产生氢气和氧气作为产品气体的电解器以及控制单元，其中至少将也包含氧气作为外来气体的氢气产品气体压缩，并且随后将氢气产品气体输送给再化合器，所述再化合器包含催化剂，在所述再化合器中，氧气与氢气再化合成水，其中不仅在再化合器的入口处而且在出口处确定压力和温度，并且在控制单元中处理确定的测量值，并且其中在控制单元中将确定的压力或确定的温度与相应的参考值进行比较，并且其中在超过参考值的情况下打开旁路管路，压缩的产品气体的至少一部分通过所述旁路管路在再化合器旁引导经过。
3、根据本发明，所述目的还通过一种电解设施来实现，所述电解设施包括用于产生氢气和氧气作为产品气体的电解器以及控制单元，其中氢气产品气体也包含氧气作为外来气体，其中产品流管路设为用于氢气产品气体，其中在产品流管路中安装有压缩机，其中在压缩机下游连接有再化合器，所述再化合器包含催化剂，用于将氧气与氢气再化合成水，并且其中用于压力和温度测量的测量设备设置在再化合器的入口和出口处，其中控制单元配置用于处理测量信号，并且将确定的压力和确定的温度与相应的参考值进行比较，并且在超过参考值的情况下打开旁路管路，压缩的产品气体的至少一部分可以通过所述旁路管路在再化合器旁引导经过。
4、关于方法在下文中详述的优点和优选的设计方案能够根据意义转用于电解设施。
5、电解器在此设计用于pem电解或碱性电解。
6、控制单元用于检测和评估参数，并在必要时控制电解设施的部件。
7、电解的许多应用需要提高产品侧的气体压力。低压电解主要需要进一步的气体压缩。为此尤其使用活塞式压缩机。本发明有针对性地利用通过压缩过程产生的热量以及产品气体的伴随于此的温度升高。同时，在再化合器的入口和出口处确定压力和温度，并且在控制单元中处理所确定的测量值。检测产品气体的运行参数能够实现监控并且在必要时控制转化率和其他性能参数，以及能够实现具有高的可靠性的安全的且无干扰的运行，使得尤其避免催化剂的过热。因此，通过压缩，将氢气产品气体的气体温度有针对性地置于大于大约80℃的期望的温度水平，并且温度经由控制单元监控并且尽可能地保持在所述值，以便将催化剂热活化，但是同时不会使催化剂过热。这允许，在例如包含铂或铑作为催化活化材料的在下游连接的再化合器中执行去除氧气的过程，使得催化再化合开始，并且在运行中维持稳定。在此主要的优点是，为了能够发生催化再化合，再化合器不需要附加的热量输送，而是产品气体通过压缩过程本身引起的加热最佳地并且有针对性地用于催化清除外来气体。
8、因此，在该方法的优选的设计方案中，氢气产品气体的温度通过压缩提高，并且置于大于80℃的温度水平，使得通过压缩引起的热量输送引起催化再化合，其中再化合过程以受控的方式维持。
9、再化合催化剂的实施方案在此是抗压的且抗波动的。再化合器尤其集成在压缩机内或直接连接在压缩机下游，并且可以关于理想的压力水平设定。因此节省空间和成本。
10、在进一步提高外来气体的净化质量方面，优选地应用两级或多级压缩，并且在至少两个压缩级之后执行再化合，尤其在压缩级中的每个压缩级之后执行再化合。再化合催化剂在排出阀的下游并且在中间冷却器或最后一个压缩级的冷却器的上游集成。
11、h2/o2混合物再化合成h2o在放热反应中进行。最终温度随着o2在h2中的份额更高而提高，并且必要时必须被限制。因此优选地，产品气体直接在再化合器下游或在再化合器内冷却。
12、在此，冷却优选地通过添加水和/或氢气进行。以所述方式，成本有益的并且在技术上可简单实现的冷却是可能的，因为不仅水、而且氢气在电解设施中可用。
13、根据一个优选的实施方案，在冷却产品气体时，处于产品气体中的水蒸汽的至少一部分冷凝，并且将冷凝物输送到电解器中。在再化合器下游连接的冷却设备在此不仅用于调节用于随后的压缩机级或随后的过程步骤的气体温度，而且附加地设计用于冷凝处于气体中的水蒸汽的一部分。所述冷凝物通过将其输送给电解设施而再次使用，例如用于减少电解水需求。
14、替选于此或补充于此，优选地确定冷凝物的温度并且在控制单元中处理冷凝物的温度。
15、优选地，在控制单元中将确定的压力或确定的温度与相应的参考值进行比较，并且在超过参考值的情况下，打开旁路管路，压缩的产品气体的至少一部分通过所述旁路管路在再化合器旁引导经过。气体流的一部分在此未被处理，这对释放的热量产生影响。由此以简单的方式控制出口温度。
16、有利地，催化剂、例如铂或铑施加在陶瓷载体和/或金属载体上。在此，产品气体的纯度可以经由催化剂体积设定。
1.一种用于运行电解设施(2)的方法，所述电解设施包括：用于产生氢气和氧气作为产品气体的电解器(4)以及控制单元(6)，其中至少将也包含氧气作为外来气体的氢气产品气体压缩，并且随后将所述氢气产品气体输送给再化合器(14，14a，14b)，所述再化合器包含催化剂，在所述再化合器中氧气与氢气再化合成水，其中不仅在所述再化合器(14，14a，14b)的入口而且在出口处确定压力(p)和温度(t)，并且在所述控制单元(6)中处理所确定的测量值，并且其中在所述控制单元(6)中将所确定的压力(p)或所确定的温度(t)与相应的参考值(pr，tr)进行比较，并且在超过所述参考值(pr，tr)的情况下打开旁路管路(18)，压缩的产品气体的至少一部分通过所述旁路管路在所述再化合器(14，14a，14b)旁引导经过。
2.根据权利要求1所述的方法，
3.根据权利要求1或2所述的方法，
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
5.根据权利要求4所述的方法，
6.根据权利要求4或5所述的方法，
7.根据权利要求6所述的方法，
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
9.一种电解设施(2)，所述电解设施包括用于产生氢气和氧气作为产品气体的电解器(4)以及控制单元(6)，其中所述氢气产品气体也包含氧气作为外来气体，其中设有用于氢气产品气体的产品流管路(10)，其中在所述产品流管路(10)中安装有压缩机(12，12a，12b)，并且其中在所述压缩机(12，12a，12b)下游连接有再化合器(14，14a，14b)，所述再化合器包含催化剂，用于使氧气与氢气再化合成水，并且其中用于压力和温度测量的测量设备设置在所述再化合器(14，14a，14b)的入口和出口处，其中所述控制单元(6)配置用于处理所述测量信号(p，t)，并且将所确定的压力(p)和所确定的温度(t)与相应的参考值(pr，tr)进行比较，并且在超过所述参考值(pr，tr)的情况下打开旁路管路(18)，压缩的产品气体的至少一部分能够通过所述旁路管路(18)在所述再化合器(14，14a，14b)旁引导经过。
10.根据权利要求9所述的电解设施(2)，所述电解设施包括两级或多级压缩机(12a，12b)，并且在至少两个压缩级下游分别设有再化合器(14a，14b)，尤其在所述压缩级中的每个压缩级下游设有再化合器(14a，14b)。
11.根据权利要求9所述的电解设施(2)，其中在所述再化合器(14，14a，14b)上游或下游或者在所述再化合器内安装有用于冷却所述产品气体的冷却器设备(16，16a，16b)。
12.根据权利要求11所述的电解设施(2)，
13.根据权利要求11或12所述的电解设施(2)，
14.根据权利要求13所述的电解设施(2)，
15.根据权利要求9至14中任一项所述的电解设施(2)，