【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于運行電解池的方法，所述電解池在按規定運行中被施加電解電流，以便執行對布置在該電解池的反應室中的物質的電解，其中，在與按規定運行不相同的運行狀態中對電解池施加直流電流以作為單獨的保護電流。本專利技術還涉及一種用于電解池的保護單元，其中，該電解池在按規定運行中被施加電解電流，以便執行對布置在電解池的反應室中的物質的電解，所述保護單元具有：至少兩個聯接接觸部，其用于與電解池的電極電聯接；至少兩個連接聯接部，其用于與電能源電連接；可控制的電能轉換器，其與至少兩個連接聯接部和聯接接觸部電聯接，該電能轉換器構造成，在電解池的與按規定運行不相同的運行狀態中對電解池施加直流電流來作為單獨的保護電流。本專利技術還涉及一種保護裝置，該保護裝置用于具有多個串聯電連接的電解池的電解設備，該保護裝置具有：多個保護單元，其中，每個電解池分別與相應的保護單元電耦聯；用于對保護單元供應電能的至少一個電能源；以及用于單獨控制保護單元的控制單元。最后，本專利技術還涉及一種電解設備，該電解設備具有多個串聯電連接的電解池以及與電解池電耦聯的保護裝置。
技術介紹
1、電解設備、保護裝置、保護裝置的保護單元以及用于運行電解池的方法在現有技術中是公知的，因此不需要為此提供特別的書面證據。
2、通常類型的電解池以及電解設備、特別是用于將水電解成氫氣和氧氣的電解池和電解設備在現有技術中是公知的，例如由de?19729?529c1獲知。電解、特別是水電解的基本功能是本領域技術人員已知的，因此在此不給出詳細說明。
3、具有通常至少部分地
4、特別地，在例如氯/堿電解、pem電解等基于水的電解中，通常設有膜，其分隔相應電解池的相應反應區域的相應反應艙，其中布置有相應的電極。通常，在這種膜上布置催化劑以便能夠進行或加速電解過程。電解通常是按照如下方式進行的，即在按規定運行中對相應電解池的電極施加電解電流或合適的直流電壓、其也稱為池電壓。
5、對相應電解池至少部分關鍵的是，尤其是從與按規定運行狀態不相同的運行狀態進行轉變或轉變到與按規定運行狀態不相同的運行狀態。這尤其涉及電解池或電解設備的開機和電解池或電解設備的關機。特別是當在按規定運行之后關機時，在電解池中仍可能存在殘留物質、特別是殘留氣體，其在某些情況下可能導致電解池展現燃料電池功能。然而，這會不可逆地損壞電解池，因此一定要避免燃料電池功能。為此目的，已知的是在按規定運行的時間之外為電解池施加保護電壓、也稱為極化電壓，其被選擇成使得能夠盡可能地避免燃料電池功能。對于用于電解水的電解池，保護電壓例如可以是大約1.25v。一旦電解池被相應地冷卻并且去除了殘留氣體，就可停止提供保護電壓。
6、已經表明，電解池可能按照彼此不同的方式老化和/或具有彼此不同的特性。特別是對于串聯連接的電解池并且通過施加于該串聯連接部的電壓提供保護電壓時，這被證明是可能存在問題的。由于不同的老化或特性，可能發生如下情況，即施加于該串聯連接部的電壓不是均勻地分配給所有串聯連接的電解池。因此，該串聯連接部的電壓需要選擇得很大，使得對于最不利的電解池仍然能夠可靠地達到保護電壓。然而，這也導致對其他電解池施加相應地高的電壓，該電壓可能顯著大于保護電壓，使得這些電解池繼續在電解運行模式中運行。因此，為了避免這些電解池中出現能夠爆炸的混合物，通常用氮氣進行吹掃。
7、由ep?3?982?501?a1還已知為每個電解池單獨施加保護電壓。然而，為電解池提供單獨的保護電壓以及與之相關聯的基本上恒定直流電流被證明是相對來說工作量較大的。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是，降低用于避免相應電解池的燃料電池運行的改進保護功能的工作量。此外，提供相應的方法、相應的保護裝置以及相應的電解設備也是本專利技術的目的。
2、關于這種類型的方法，本專利技術特別地提出，向電解池施加時鐘直流電流來作為單獨的保護電流。
3、關于這種類型的保護單元，本專利技術特別地提出，設置電能轉換器，其向電解池施加時鐘直流電流來作為單獨的保護電流。
4、關于這種類型的保護裝置，本專利技術特別地提出，根據本專利技術來設計保護單元。
5、關于這種類型的電解設備，本專利技術特別地提出，根據本專利技術來設計保護裝置。
6、本專利技術基于的思想是，在與按規定運行不相同的運行期間，不必向電解池施加恒定直流電流。考慮到相應電解池的電容量，也可用時鐘直流電流或脈沖直流電流來實現希望的功能。時鐘直流電流在此意味著幅度不是恒定的，但是關于該直流電流沒有出現極化改變。具體地可規定，向這些電解池中的相應電解池施加電流控制的時鐘直流電流。由此可根據作為相應電解池處的池電壓而被檢測的電壓來確定是否達到了保護電壓。為此目的，可設置相應的傳感器單元，其同樣與相應電解池的電極電耦聯。在此，本專利技術基于如下思想，即電解池可展現出如同電容的電特性。因此，通過設定時鐘直流電流，可通過簡單的方式實現希望的保護功能。在此證明有利的是，不需要精確地調節保護電壓以及相應地提供恒定直流電流。這對于用于提供直流電流的工作量是特別有利的。特別地，可減少或甚至避免直流電流方面工作量較大的平滑單元。
7、時鐘直流電流可具有預定的或可預定的頻率或時鐘速率。優選地，預定的或可預定的頻率或時鐘速率在當前意味著，至少在與所預設的相對應的預設多個時鐘周期內，該頻率或時鐘速率基本上是恒定的。可依據所檢測的池電壓的最小值或平均值、預定的最小池電流、預定的平均池電流等來預定頻率或時鐘速率。例如，時鐘直流電流在至少一個時鐘間歇期間達到零值。時鐘直流電流可具有預定的或可預定的占空比。可規定，根據池電壓來設定占空比。優選地，時鐘直流電流具有基本上固定的頻率。
8、池電壓是電解池的至少兩個電極之間的電壓。可連續地和/或在時間上離散地檢測池電壓。可對檢測到的池電壓求平均值。例如，還可僅在時鐘直流電流的時鐘間歇中或在電流脈沖期間檢測池電壓。優選地，在檢測池電壓時，同時還檢測該檢測是否發生在時鐘間歇或電流脈沖期間。
9、優選地，所述電解池是pem電解池。pem電解池是具有質子交換膜的電解池，所述質子交換膜通常也稱為質子交換膜(pem)或聚合物電解質膜(pem)。pem是通常由離聚物制成的半透膜。pem對于質子是可通過的，同時基本上防止例如氧氣或氫氣等氣體的傳輸。pem例如由純聚合物或者由復合膜制成，在復合膜中，在聚合物陣列中嵌入了其他材料。可商業獲取的pem是例如化學公司dupont的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.用于運行電解池(12)的方法，所述電解池在按規定運行中被施加電解電流(48)，以便執行對布置在所述電解池(12)的反應室中的物質的電解，其中，在與按規定運行不相同的運行狀態中對所述電解池(12)施加直流電流以作為單獨的保護電流(76)，
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，借助傳感器單元(46)檢測所述電解池(12)的池電壓，其中，根據所述電解池(12)的檢測到的池電壓來設定所述時鐘直流電流的至少一個占空比、至少一個頻率或至少一個幅度。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，至少在所述時鐘直流電流的時鐘周期上檢測所述池電壓、優選地連續檢測所述池電壓。
4.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，評估所述電解池(12)的檢測到的池電壓和池電流，并且根據所述評估來確定所述電解池(12)的老化狀態。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，補充地根據所述電解池(12)的所確定的老化狀態來設定所述時鐘直流電流的至少占空比或至少幅度。
6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，將所述電解池(12)
7.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，將所述池電壓與比單獨的保護電壓更大的預定的電壓比較值進行比較，并且根據所述比較終止所述時鐘直流電流的相應電流脈沖。
8.根據權利要求6或7所述的方法，其特征在于，根據所述老化狀態來確定至少單獨的保護電壓或至少所述電壓比較值。
9.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，作為單獨的保護電流(76)，對所述時鐘直流電流疊加恒定直流電流。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，在疊加的情況下，在極性相同時將所述恒定直流電流的幅度設定為比所述時鐘直流電流的幅度更低，從而通過所述恒定直流電流提供作為所述保護電壓(US)的一部分的最小電壓。
11.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述恒定直流電流與所述時鐘直流電流的幅度之比設定在從5％到25％的范圍內。
12.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述頻率至少在一個時間段上是恒定的，所述時間段具有所述時鐘直流電流的多個時間上連續的周期。
13.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述頻率為至少1Hz、優選地為100Hz、特別優選地為至少1kHz。
14.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，將所述池電壓與下限比較值和上限比較值進行比較，所述下限比較值被選擇成使得燃料電池功能被可靠地阻止，所述上限比較值被選擇成使得電解功能被可靠地阻止，其中，根據所述比較設定至少所述頻率。
15.用于電解池(12)的保護單元，其中，所述電解池(12)設計成在按規定運行中被施加電解電流(48)，以便執行對布置在所述電解池(12)的反應室中的物質的電解，所述保護單元具有：
16.保護裝置，所述保護裝置用于具有多個串聯電連接的電解池(12)的電解設備(10)，所述保護裝置具有：
17.電解設備(10)，所述電解設備具有多個串聯電連接的電解池(12)以及與所述電解池(12)電耦聯的保護裝置，
...【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】
1.用于運行電解池(12)的方法，所述電解池在按規定運行中被施加電解電流(48)，以便執行對布置在所述電解池(12)的反應室中的物質的電解，其中，在與按規定運行不相同的運行狀態中對所述電解池(12)施加直流電流以作為單獨的保護電流(76)，
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，借助傳感器單元(46)檢測所述電解池(12)的池電壓，其中，根據所述電解池(12)的檢測到的池電壓來設定所述時鐘直流電流的至少一個占空比、至少一個頻率或至少一個幅度。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，至少在所述時鐘直流電流的時鐘周期上檢測所述池電壓、優選地連續檢測所述池電壓。
4.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，評估所述電解池(12)的檢測到的池電壓和池電流，并且根據所述評估來確定所述電解池(12)的老化狀態。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，補充地根據所述電解池(12)的所確定的老化狀態來設定所述時鐘直流電流的至少占空比或至少幅度。
6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，將所述電解池(12)的池電壓與單獨的保護電壓進行比較，并且根據所述比較來設定所述時鐘直流電流的至少幅度或頻率。
7.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，將所述池電壓與比單獨的保護電壓更大的預定的電壓比較值進行比較，并且根據所述比較終止所述時鐘直流電流的相應電流脈沖。
8.根據權利要求6或7所述的方法，其特征在于，根據所述老化狀態來確定至少單獨的保護電壓或至少所述電壓比較值。
9.根據前述權利要求中任一...
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