DE102022214327A1

DE102022214327A1 - Electrolyzer

Info

Publication number: DE102022214327A1
Application number: DE102022214327.2A
Authority: DE
Inventors: Lucas Prinsen; Stef Scholten
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-12-22
Filing date: 2022-12-22
Publication date: 2024-06-27

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektrolyseur (1), aufweisend einen zwischen zwei Endplatten (2, 3) angeordneten Zellstapel (4) aus einer Vielzahl von Elektrolysezellen (5), die mittels Schraubbolzen (12) mit den Endplatten (2, 3) verspannt sind, wobei auf mindestens einer Endplatte (2, 3) eine Deckplatte (6, 7) angeordnet ist, die auf ihrer der Endplatte (2, 3) zugewandten Seite eine mit dem Inneren (8) des Zellstapels (4) pneumatisch verbundene Kavität (9) aufweist, so dass die Endplatte (2, 3), unmittelbar oder mittelbar über eine Druckverteilerplatte (10), mit dem im Inneren (8) des Zellstapels (4) herrschenden Gasdruck beaufschlagbar ist.The invention relates to an electrolyzer (1) having a cell stack (4) arranged between two end plates (2, 3) and made up of a plurality of electrolysis cells (5), which are clamped to the end plates (2, 3) by means of screw bolts (12), wherein a cover plate (6, 7) is arranged on at least one end plate (2, 3), which has, on its side facing the end plate (2, 3), a cavity (9) pneumatically connected to the interior (8) of the cell stack (4), so that the end plate (2, 3) can be subjected to the gas pressure prevailing in the interior (8) of the cell stack (4), directly or indirectly via a pressure distribution plate (10).

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektrolyseur, aufweisend einen zwischen zwei Endplatten angeordneten Zellstapel aus einer Vielzahl von Elektrolysezellen.The invention relates to an electrolyzer comprising a cell stack consisting of a plurality of electrolysis cells arranged between two end plates.

Bevorzugter Anwendungsbereich der Erfindung ist die Erzeugung von Wasserstoff.The preferred field of application of the invention is the production of hydrogen.

Stand der TechnikState of the art

Ein Elektrolyseur dient der Stoffumwandlung mit Hilfe eines elektrischen Stroms. Dieser Vorgang wird auch Elektrolyse genannt. Mit Hilfe der Elektrolyse kann beispielsweise Wasserstoff erzeugt werden.An electrolyzer is used to convert substances using an electric current. This process is also called electrolysis. Electrolysis can be used to produce hydrogen, for example.

Die Elektrolyse findet in den Elektrolysezellen eines Elektrolyseurs statt. In der Praxis wird eine Vielzahl von Elektrolysezellen elektrisch in Reihe geschaltet und zu einem Zellstapel zusammengefasst. Der Zellstapel wird mit Hilfe von beidseits anliegenden Endplatten und randseitig angeordneten Schraubbolzen verspannt, um die den Zellstapel durchziehenden Versorgungskanäle gasdicht nach außen abzudichten. Durch das Verspannen ist ferner ein guter Flächenkontakt der einzelnen Zelllagen bzw. -schichten sichergestellt.Electrolysis takes place in the electrolysis cells of an electrolyzer. In practice, a large number of electrolysis cells are electrically connected in series and combined to form a cell stack. The cell stack is clamped together using end plates on both sides and screw bolts arranged on the edges in order to seal the supply channels running through the cell stack gas-tight to the outside. The clamping also ensures good surface contact between the individual cell layers or layers.

Während eines Elektrolyseprozesses kommt es im Inneren eines Zellstapels eines Elektrolyseurs zu einem Druckaufbau, der dazu führen kann, dass sich die außenliegenden Endplatten biegen. Dies wiederum kann zur Folge haben, dass die Gasdichtheit des Zellstapels und/oder der Flächenkontakt der einzelnen Zelllagen bzw. -schichten nicht mehr gewährleistet ist bzw. sind.During an electrolysis process, pressure builds up inside the cell stack of an electrolyzer, which can cause the external end plates to bend. This in turn can result in the gas-tightness of the cell stack and/or the surface contact of the individual cell layers or layers no longer being guaranteed.

Die vorliegende Erfindung ist daher mit der Aufgabe befasst, ein Biegen der Endplatten aufgrund eines im Betrieb des Elektrolyseurs ansteigenden Innendrucks zu verhindern.The present invention is therefore concerned with the task of preventing bending of the end plates due to an increasing internal pressure during operation of the electrolyzer.

Zur Lösung der Aufgabe wird der Elektrolyseur mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.To solve the problem, the electrolyzer with the features of claim 1 is proposed. Advantageous further developments of the invention can be found in the subclaims.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der vorgeschlagene Elektrolyseur weist einen zwischen zwei Endplatten angeordneten Zellstapel aus einer Vielzahl von Elektrolysezellen auf, die mittels Schraubbolzen mit den Endplatten verspannt sind. Auf mindestens einer Endplatte ist eine Deckplatte angeordnet, die auf ihrer der Endplatte zugewandten Seite eine mit dem Inneren des Zellstapels pneumatisch verbundene Kavität aufweist, so dass die Endplatte, unmittelbar oder mittelbar über eine Druckverteilerplatte, mit dem im Inneren des Zellstapels herrschenden Gasdruck beaufschlagbar ist.The proposed electrolyzer has a cell stack arranged between two end plates, consisting of a large number of electrolysis cells, which are clamped to the end plates by means of screw bolts. A cover plate is arranged on at least one end plate, which has a cavity pneumatically connected to the interior of the cell stack on its side facing the end plate, so that the end plate can be subjected to the gas pressure prevailing inside the cell stack, directly or indirectly via a pressure distribution plate.

Im Betrieb des Elektrolyseurs liegt demnach an der mindestens einen Endplatte beidseits der gleiche Gasdruck an. Das heißt, dass die Endplatte nicht mehr auf Biegung beansprucht wird, so dass die Gefahr einer unzureichenden Gasdichtheit und/oder eines unzureichenden Flächenkontakts der einzelnen Zelllagen bzw. -schichten minimiert ist.When the electrolyzer is in operation, the same gas pressure is applied to both sides of at least one end plate. This means that the end plate is no longer subjected to bending stress, so that the risk of insufficient gas tightness and/or insufficient surface contact between the individual cell layers or layers is minimized.

Um ein unerwünschtes Biegen beider Endplatten zu verhindern, ist vorzugsweise auf beiden Endplatten jeweils eine Deckplatte angeordnet. Jede dieser Deckplatten kann unmittelbar oder mittelbar über eine Druckverteilerplatte an der jeweiligen Endplatte anliegen. Das heißt, dass der vorgeschlagene Elektrolyseur keine Druckverteilerplatte, eine Druckverteilerplatte oder zwei Druckverteilerplatten aufweisen kann.In order to prevent undesirable bending of both end plates, a cover plate is preferably arranged on each end plate. Each of these cover plates can be in contact with the respective end plate directly or indirectly via a pressure distribution plate. This means that the proposed electrolyzer can have no pressure distribution plate, one pressure distribution plate or two pressure distribution plates.

Sofern mindestens eine Druckverteilerplatte vorgesehen ist, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass die Druckverteilerplatte die in der Deckplatte ausgebildete Kavität zur Endplatte hin schließt, vorzugsweise gasdicht schließt, beispielsweise mit Hilfe einer zwischen der Druckverteilerplatte und der Deckplatte angeordneten Dichtung. Dadurch ist sichergestellt, dass der Gasdruck in der Kavität gleich hoch wie im Inneren des Zellstapels ist.If at least one pressure distribution plate is provided, it is proposed in a further development of the invention that the pressure distribution plate closes the cavity formed in the cover plate towards the end plate, preferably in a gas-tight manner, for example with the aid of a seal arranged between the pressure distribution plate and the cover plate. This ensures that the gas pressure in the cavity is the same as inside the cell stack.

Sofern mindestens eine Deckplatte unmittelbar an einer Endplatte anliegt, ist vorzugsweise mindestens eine Dichtung zwischen der Deckplatte und der Endplatte angeordnet, um die in der Deckplatte ausgebildete Kavität gasdicht zu umschließen.If at least one cover plate is in direct contact with an end plate, preferably at least one seal is arranged between the cover plate and the end plate in order to enclose the cavity formed in the cover plate in a gas-tight manner.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Druckverteilerplatte -sofern vorgesehen - abschnittsweise in der Kavität der Deckplatte aufgenommen ist. Über die Kavität kann die Lage der Druckverteilerplatte in Plattenebene gesichert werden, zugleich ermöglicht die Kavität eine Bewegung der Druckverteilerplatte senkrecht zur Plattenebene relativ zur Deckplatte, so dass hierüber thermisch bedingte Ausdehnungen bzw. Bewegungen des Zellstapels ausgleichbar sind. Dehnt sich der Zellstapel aus, taucht die Druckverteilerplatte tiefer in die Kavität ein. Zieht sich der Zellstapel wieder zusammen, bewegt sich die Druckverteilerplatte aus der Kavität wieder heraus. Die Bewegungen sind so minimal, dass die mindestens eine Dichtung zum gasdichten Schließen der Kavität radial bzw. umlaufend entlang der Seitenflächen der Druckverteilerplatte angeordnet werden kann.It is also proposed that the pressure distribution plate - if provided - is accommodated in sections in the cavity of the cover plate. The position of the pressure distribution plate in the plate plane can be secured via the cavity, at the same time the cavity enables the pressure distribution plate to move perpendicular to the plate plane relative to the cover plate, so that thermally induced expansions or movements of the cell stack can be compensated for. If the cell stack expands, the pressure distribution plate sinks deeper into the cavity. If the cell stack contracts again, the pressure distribution plate moves out of the cavity again. The movements are so minimal that at least one seal for gas-tight closing of the cavity can be arranged radially or circumferentially along the side surfaces of the pressure distribution plate.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Schraubbolzen, mittels welcher der Zellstapel mit den Endplatten verspannt ist, durch die mindestens eine Deckplatte geführt sind. Das heißt, dass keine separaten Befestigungsmittel zur Befestigung der mindestens einen Deckplatte erforderlich sind. Die mindestens eine Deckplatte wird einfach mit dem Zellstapel und den Endplatten verspannt. Über zwischenliegende Druckfedern, beispielsweise Tellerfedern, können weiterhin thermisch bedingte Ausdehnungen bzw. Bewegungen aufgenommen werden.In addition, it is proposed that the screw bolts by means of which the cell stack is clamped to the end plates are secured by at least a cover plate. This means that no separate fastening means are required to attach the at least one cover plate. The at least one cover plate is simply clamped to the cell stack and the end plates. Thermally induced expansions or movements can also be absorbed via intermediate compression springs, for example disc springs.

Alternativ wird vorgeschlagen, dass die Schraubbolzen Verlängerungen aufweisen und die Verlängerungen der Schraubbolzen durch die mindestens eine Deckplatte geführt sind. Diese Ausführungsform besitzt den Vorteil, dass die Deckplatte nicht mit dem Zellstapel und den Endplatten verspannt werden muss. Zum Verspannen des Zellstapels mit den Endplatten können zwischen der mindestens einen Deckplatte und der Endplatte Muttern auf die Schraubbolzen aufgeschraubt werden, so dass die über die Muttern hinausragenden Endabschnitte der Schraubbolzen die Verlängerungen ausbilden, über welche dann die Deckplatte am Elektrolyseur befestigt werden kann, vorzugsweise mit Hilfe weiterer Muttern, die hierzu auf die Verlängerungen aufgeschraubt werden.Alternatively, it is proposed that the screw bolts have extensions and that the extensions of the screw bolts are guided through the at least one cover plate. This embodiment has the advantage that the cover plate does not have to be clamped to the cell stack and the end plates. To clamp the cell stack to the end plates, nuts can be screwed onto the screw bolts between the at least one cover plate and the end plate, so that the end sections of the screw bolts that protrude beyond the nuts form the extensions, via which the cover plate can then be attached to the electrolyzer, preferably with the help of further nuts that are screwed onto the extensions for this purpose.

Die Verlängerungen können demnach einteilig mit den Schraubbolzen ausgeführt sein. Zur Realisierung der einteiligen Ausführung müssen lediglich längere Schraubbolzen verwendet werden. Die Verlängerungen können aber auch durch separate Schraubbolzen ausgebildet werden, die mit den Schraubbolzen zum Verspannen des Zellstapels und der Endplatten verbunden, insbesondere verschraubt, sind.The extensions can therefore be designed as one piece with the screw bolts. To achieve the one-piece design, only longer screw bolts must be used. The extensions can also be designed as separate screw bolts that are connected, in particular screwed, to the screw bolts for bracing the cell stack and the end plates.

Wie bereits erwähnt ist vorzugsweise zwischen der mindestens einen Deckplatte und der Endplatte mindestens eine Druckfeder angeordnet. Die Druckfeder ermöglicht den Ausgleich thermisch bedingter Ausdehnungen bzw. Bewegungen des Zellstapels und der damit verspannten Endplatten. Die mindestens eine Druckfeder ist vorzugsweise eine Tellerfeder, da diese sehr platzsparend auf einem Schraubbolzen angeordnet werden kann. Bevorzugt bilden mehrere übereinanderliegende Tellerfedern ein auf einem Schraubbolzen angeordnetes, kompaktes Federpaket aus. Vorzugsweise ist auf jedem Schraubbolzen mindestens eine Druckfeder bzw. ein Federpaket angeordnet.As already mentioned, at least one compression spring is preferably arranged between the at least one cover plate and the end plate. The compression spring enables the compensation of thermally induced expansions or movements of the cell stack and the end plates braced with it. The at least one compression spring is preferably a disc spring, since this can be arranged on a screw bolt in a very space-saving manner. Preferably, several disc springs arranged on top of one another form a compact spring assembly arranged on a screw bolt. Preferably, at least one compression spring or spring assembly is arranged on each screw bolt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist auf beiden Endplatten jeweils eine Deckplatte mit einer Kavität angeordnet, wobei die eine Deckplatte mittelbar über die Druckverteilerplatte und die andere Deckplatte unmittelbar auf der Endplatte aufliegt. Eine Endplatte wird demnach mittelbar über die Druckverteilerplatte von dem in der Kavität herrschenden Gasdruck beaufschlagt, die andere Endplatte unmittelbar. Der Effekt ist jedoch jeweils der gleiche. Denn unabhängig davon ob, der Gasdruck mittelbar oder unmittelbar auf die Endplatte wirkt, liegt jeweils beidseits einer Endplatte der gleiche Druck an, so dass einem Biegen der Endplatte entgegengewirkt wird. Die eine Druckverteilerplatte besitzt zudem den Vorteil, dass thermisch bedingte Ausdehnungen bzw. Bewegungen des Zellstapels und der Endplatte ausgeglichen werden können. Hierzu bedarf es lediglich einer Druckverteilerplatte, so dass andernends die Deckplatte unmittelbar an der Endplatte anliegen kann.According to a preferred embodiment of the invention, a cover plate with a cavity is arranged on each of the two end plates, with one cover plate resting indirectly via the pressure distribution plate and the other cover plate resting directly on the end plate. One end plate is therefore indirectly subjected to the gas pressure in the cavity via the pressure distribution plate, the other end plate directly. However, the effect is the same in each case. This is because regardless of whether the gas pressure acts directly or indirectly on the end plate, the same pressure is applied on both sides of an end plate, so that bending of the end plate is counteracted. The one pressure distribution plate also has the advantage that thermally induced expansions or movements of the cell stack and the end plate can be compensated. Only one pressure distribution plate is required for this, so that the cover plate can rest directly on the end plate at the other end.

Des Weiteren bevorzugt ist in zumindest einer Endplatte ein an das Innere des Zellstapels angeschlossener Gaskanal ausgebildet, der andernends über mindestens eine Gasleitung an die mindestens eine Kavität angeschlossen ist. Über den Gaskanal und die Gasleitung ist demzufolge die notwendige pneumatische Verbindung der mindestens einen Kavität mit dem Inneren des Zellstapels hergestellt. Die mindestens eine Gasleitung kann in den Elektrolyseur integriert oder außenliegend angeordnet sein.Furthermore, a gas channel connected to the interior of the cell stack is preferably formed in at least one end plate, which is connected at the other end to the at least one cavity via at least one gas line. The necessary pneumatic connection of the at least one cavity to the interior of the cell stack is therefore established via the gas channel and the gas line. The at least one gas line can be integrated into the electrolyzer or arranged externally.

Vorteilhafterweise sind die Endplatten unterschiedlich dick ausgeführt und der Gaskanal ist in der dickeren der beiden Endplatten ausgebildet. Da die andere Endplatte keinen Gaskanal aufweist, kann sie vergleichsweise dünn gestaltet werden, so dass Material und Kosten eingespart werden.Advantageously, the end plates are of different thicknesses and the gas channel is formed in the thicker of the two end plates. Since the other end plate does not have a gas channel, it can be made comparatively thin, thus saving material and costs.

Zur Optimierung der Druckverteilung über die mindestens eine Druckverteilerplatte wird vorgeschlagen, dass diese mindestens die Hälfte der Plattenfläche der jeweiligen Endplatte abdeckt. Das heißt, dass sich der Flächenkontakt zwischen der Druckverteilerplatte und der Endplatte über mindestens die Hälfte der Plattenfläche der Endplatte erstreckt. Die Druckverteilerplatte liegt vorzugsweise in einem Bereich der Endplatte an, der dem Bereich der aktiven Flächen der Elektrolysezellen entspricht. Die über die Druckverteilerplatte zusätzlich auf die Endplatte aufgebrachte pneumatische Kraft trägt somit dazu bei, dass der Flächenkontakt der einzelnen Zelllagen bzw. -schichten insbesondere im Bereich der aktiven Flächen verbessert wird.To optimize the pressure distribution over the at least one pressure distribution plate, it is proposed that this covers at least half of the plate surface of the respective end plate. This means that the surface contact between the pressure distribution plate and the end plate extends over at least half of the plate surface of the end plate. The pressure distribution plate preferably lies in an area of the end plate that corresponds to the area of the active surfaces of the electrolysis cells. The pneumatic force additionally applied to the end plate via the pressure distribution plate thus helps to improve the surface contact of the individual cell layers or layers, particularly in the area of the active surfaces.

Die mindestens eine Druckverteilerplatte wird vorzugsweise nur über den Gasdruck in der Kavität gegen die Endplatte gedrückt. Das heißt, dass die Druckverteilerplatte nicht mit den Endplatten und dem Zellstapel verspannt ist. Dadurch ist sichergestellt, dass sich die Druckverteilerplatte relativ zur Deckplatte bewegen kann, wenn sich der Gasdruck in der Kavität ändert. Auf diese Weise kann zudem ein Druckausgleich zwischen den beiden Kavitäten hergestellt werden.The at least one pressure distribution plate is preferably pressed against the end plate only by the gas pressure in the cavity. This means that the pressure distribution plate is not clamped to the end plates and the cell stack. This ensures that the pressure distribution plate can move relative to the cover plate when the gas pressure in the cavity changes. In this way, pressure equalization can also be achieved between the two cavities.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen:

1 einen schematischen Längsschnitt durch einen ersten erfindungsgemäßen Elektrolyseur und
2 eine Seitenansicht auf einen zweiten erfindungsgemäßen Elektrolyseur.

The invention and its advantages are described in more detail below with reference to the accompanying drawings, which show:

1 a schematic longitudinal section through a first electrolyzer according to the invention and
2 a side view of a second electrolyzer according to the invention.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Der 1 ist ein Elektrolyseur 1 mit einem zwischen zwei Endplatten 2, 3 angeordneten Zellstapel 4 aus einer Vielzahl an Elektrolysezellen 5 zu entnehmen. Auf beiden Endplatten 2, 3 ist jeweils eine Deckplatte 6, 7 angeordnet, die mittels randseitig angeordneter Schraubbolzen 12 mit den Endplatten 2, 3 und dem Zellstapel 4 verspannt ist. Die Spannkraft kann durch Anziehen von auf den Schraubbolzen 12 aufgeschraubten Muttern 16 eingestellt werden. Die beiden außenliegenden Deckplatten 6, 7 weisen jeweils auf ihren der jeweiligen Endplatte 2, 3 zugewandten Seiten eine Kavität 9 auf, die über Gasleitungen 15 und einen in der unteren Endplatte 3 ausgebildeten Gaskanal 14 in pneumatischer Verbindung mit dem Inneren 8 des Zellstapels 4 stehen. In den Kavitäten 9 herrscht somit der gleiche Gasdruck wie im Inneren 8 des Zellstapels 4.The 1 an electrolyzer 1 with a cell stack 4 arranged between two end plates 2, 3 is to be taken from a large number of electrolysis cells 5. A cover plate 6, 7 is arranged on each of the two end plates 2, 3, which is clamped to the end plates 2, 3 and the cell stack 4 by means of screw bolts 12 arranged on the edge. The clamping force can be adjusted by tightening nuts 16 screwed onto the screw bolts 12. The two outer cover plates 6, 7 each have a cavity 9 on their sides facing the respective end plate 2, 3, which are pneumatically connected to the interior 8 of the cell stack 4 via gas lines 15 and a gas channel 14 formed in the lower end plate 3. The same gas pressure therefore prevails in the cavities 9 as in the interior 8 of the cell stack 4.

Bei der unteren Deckplatte 7, die direkt an der unteren Endplatte 3 anliegt, so dass die Endplatte 3 die in der Deckplatte 7 ausgebildete Kavität 9 schließt, wirkt der Gasdruck unmittelbar auf die Endplatte 3. Beidseits der Endplatte 3 liegt somit der gleiche Gasdruck an, so dass diese im Betrieb des Elektrolyseurs 1 nicht auf Biegung beansprucht wird.In the case of the lower cover plate 7, which lies directly against the lower end plate 3 so that the end plate 3 closes the cavity 9 formed in the cover plate 7, the gas pressure acts directly on the end plate 3. The same gas pressure is thus applied on both sides of the end plate 3 so that it is not subjected to bending stress during operation of the electrolyzer 1.

Die obere Deckplatte 6 ist in einem Abstand a zur oberen Endplatte 2 angeordnet und wird über Druckfedern 13, die zwischen der Deckplatte 6 und der Endplatte 2 auf den Schraubbolzen 12 angeordnet sind, in Position gehalten. Die Druckfedern 13 dienen dem Ausgleich thermisch bedingter Ausdehnungen des Zellstapels 4 im Betrieb des Elektrolyseurs 1.The upper cover plate 6 is arranged at a distance a from the upper end plate 2 and is held in position by compression springs 13, which are arranged between the cover plate 6 and the end plate 2 on the screw bolts 12. The compression springs 13 serve to compensate for thermally induced expansion of the cell stack 4 during operation of the electrolyzer 1.

Die in der Deckplatte 6 ausgebildete Kavität 9 wird durch eine Druckverteilerplatte 10 geschlossen, die zwischen der Deckplatte 6 und der Endplatte 2 angeordnet und abschnittsweise in der Kavität 9 aufgenommen ist. Zum gasdichten Schließen der Kavität 9 ist die Druckverteilerplatte 10 von einer umlaufenden Dichtung 11 umgeben. Die obere Endplatte 2 wird demnach nicht unmittelbar, sondern mittelbar über die Druckverteilerplatte 10 mit dem in der Kavität 9 herrschenden Gasdruck beaufschlagt, wobei die Druckverteilerplatte 10 den Druck gleichmäßig über die Fläche verteilt. Da die Druckverteilerplatte 10 beweglich gegenüber der Deckplatte 6 in der Kavität 9 aufgenommen ist, ist sichergestellt, dass in beiden Kavitäten 9 der gleiche Gasdruck herrscht.The cavity 9 formed in the cover plate 6 is closed by a pressure distribution plate 10, which is arranged between the cover plate 6 and the end plate 2 and is accommodated in sections in the cavity 9. To close the cavity 9 gas-tight, the pressure distribution plate 10 is surrounded by a circumferential seal 11. The upper end plate 2 is therefore not directly subjected to the gas pressure prevailing in the cavity 9, but indirectly via the pressure distribution plate 10, with the pressure distribution plate 10 distributing the pressure evenly over the surface. Since the pressure distribution plate 10 is accommodated in the cavity 9 so that it can move relative to the cover plate 6, it is ensured that the same gas pressure prevails in both cavities 9.

Der 2 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektrolyseurs 1 zu entnehmen. Gleiche Komponenten sind durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.The 2 shows a further preferred embodiment of an electrolyzer 1 according to the invention. The same components are identified by the same reference numerals.

Im Unterschied zur Ausführungsform der 1 ist die obere Deckplatte 6 über Verlängerungen 17 der Schraubbolzen 12 befestigt, so dass sie nicht mit den Endplatten 2, 3 und dem Zellstapel 4 verspannt ist. Die Verlängerungen 17 werden durch längere Schraubbolzen 12 ausgebildet, auf denen zusätzliche Muttern 18 zum Verspannen der Endplatten 2, 3 und des Zellstapels 4 aufgeschraubt sind. Die über die Muttern 18 vorstehenden Endabschnitte bilden die Verlängerungen 17 aus, auf denen die Deckplatte 6 aufgesetzt und mittels weiterer Muttern 19 gesichert ist.In contrast to the embodiment of the 1 the upper cover plate 6 is fastened via extensions 17 of the screw bolts 12 so that it is not clamped to the end plates 2, 3 and the cell stack 4. The extensions 17 are formed by longer screw bolts 12 onto which additional nuts 18 are screwed for clamping the end plates 2, 3 and the cell stack 4. The end sections protruding beyond the nuts 18 form the extensions 17 onto which the cover plate 6 is placed and secured by means of further nuts 19.

Über die Druckfedern 13, die in der 2 zwischen den Muttern 18 und der oberen Endplatte 2 angeordnet sind, können thermisch bedingte Ausdehnungen des Zellstapels 4 ausgeglichen werden. Zwischen den Muttern 18 und der oberen Deckplatte 6 können weitere Druckfedern 20 angeordnet sein, um die Deckplatte 6 in Position zu halten, wenn das System drucklos ist. Da hierzu nur geringe Kräfte notwendig sind, muss nicht auf jeder Mutter 19 eine Druckfeder 20 angeordnet sein. Die Druckfedern 20 können zudem als einfache Schraubendruckfedern ausgebildet sein.The compression springs 13, which are located in the 2 are arranged between the nuts 18 and the upper end plate 2, thermally induced expansions of the cell stack 4 can be compensated. Additional compression springs 20 can be arranged between the nuts 18 and the upper cover plate 6 in order to hold the cover plate 6 in position when the system is depressurized. Since only small forces are required for this, a compression spring 20 does not have to be arranged on each nut 19. The compression springs 20 can also be designed as simple helical compression springs.

Claims

Elektrolyseur (1), aufweisend einen zwischen zwei Endplatten (2, 3) angeordneten Zellstapel (4) aus einer Vielzahl von Elektrolysezellen (5), die mittels Schraubbolzen (12) mit den Endplatten (2, 3) verspannt sind, wobei auf mindestens einer Endplatte (2, 3) eine Deckplatte (6, 7) angeordnet ist, die auf ihrer der Endplatte (2, 3) zugewandten Seite eine mit dem Inneren (8) des Zellstapels (4) pneumatisch verbundene Kavität (9) aufweist, so dass die Endplatte (2, 3), unmittelbar oder mittelbar über eine Druckverteilerplatte (10), mit dem im Inneren (8) des Zellstapels (4) herrschenden Gasdruck beaufschlagbar ist.Electrolyzer (1), having a cell stack (4) arranged between two end plates (2, 3) and made up of a plurality of electrolysis cells (5), which are clamped to the end plates (2, 3) by means of screw bolts (12), wherein a cover plate (6, 7) is arranged on at least one end plate (2, 3), which has, on its side facing the end plate (2, 3), a cavity (9) pneumatically connected to the interior (8) of the cell stack (4), so that the end plate (2, 3) can be subjected to the gas pressure prevailing in the interior (8) of the cell stack (4), directly or indirectly via a pressure distribution plate (10).

Elektrolyseur (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckverteilerplatte (10) die in der Deckplatte (6, 7) ausgebildete Kavität (9) zur Endplatte (2, 3) hin schließt, vorzugsweise gasdicht schließt, beispielsweise mit Hilfe einer zwischen der Druckverteilerplatte (10) und der Deckplatte (6, 7) angeordneten Dichtung (11).Electrolyzer (1) after Claim 1 , characterized in that the pressure distribution plate (10) closes the cavity (9) formed in the cover plate (6, 7) towards the end plate (2, 3), preferably closes it in a gas-tight manner, for example by means of a seal (11) arranged between the pressure distribution plate (10) and the cover plate (6, 7).

Elektrolyseur (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckverteilerplatte (10) abschnittsweise in der Kavität (9) der Deckplatte (6, 7) aufgenommen ist.Electrolyzer (1) after Claim 1 or 2 , characterized in that the pressure distribution plate (10) is partially received in the cavity (9) of the cover plate (6, 7).

Elektrolyseur (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubbolzen (12) oder Verlängerungen (17) der Schraubbolzen (12) durch die mindestens eine Deckplatte (6, 7) geführt sind.Electrolyzer (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the screw bolts (12) or extensions (17) of the screw bolts (12) are guided through the at least one cover plate (6, 7).

Elektrolyseur (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der mindestens einen Deckplatte (6, 7) und der Endplatte (2, 3) mindestens eine Druckfeder (13), beispielsweise eine Tellerfeder, angeordnet ist.Electrolyzer (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one compression spring (13), for example a disc spring, is arranged between the at least one cover plate (6, 7) and the end plate (2, 3).

Elektrolyseur (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Endplatten (2, 3) jeweils eine Deckplatte (6, 7) mit einer Kavität (9) angeordnet ist, wobei die eine Deckplatte (6) mittelbar über die Druckverteilerplatte (10) und die andere Deckplatte (7) unmittelbar auf der jeweiligen Endplatte (2, 3) aufliegt.Electrolyzer (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a cover plate (6, 7) with a cavity (9) is arranged on each of the two end plates (2, 3), wherein one cover plate (6) rests indirectly via the pressure distribution plate (10) and the other cover plate (7) rests directly on the respective end plate (2, 3).

Elektrolyseur (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einer Endplatte (2, 3) ein an das Innere (8) des Zellstapels (4) angeschlossener Gaskanal (14) ausgebildet ist, der andernends über mindestens eine Gasleitung (15) an die mindestens eine Kavität (9) angeschlossen ist.Electrolyzer (1) according to one of the preceding claims, characterized in that in at least one end plate (2, 3) a gas channel (14) connected to the interior (8) of the cell stack (4) is formed, which at the other end is connected to the at least one cavity (9) via at least one gas line (15).

Elektrolyseur (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Endplatten (2, 3) unterschiedlich dick ausgeführt sind und der Gaskanal (14) in der dickeren der beiden Endplatten (2, 3) ausgebildet ist.Electrolyzer (1) after Claim 7 , characterized in that the end plates (2, 3) are of different thicknesses and the gas channel (14) is formed in the thicker of the two end plates (2, 3).

Elektrolyseur (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Druckverteilerplatte (10) mindestens die Hälfte der Plattenfläche der jeweiligen Endplatte (2, 3) abdeckt.Electrolyzer (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one pressure distribution plate (10) covers at least half of the plate surface of the respective end plate (2, 3).

Elektrolyseur (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Druckverteilerplatte (10) nur über den Gasdruck in der Kavität (9) gegen die Endplatte (2, 3) gedrückt wird.Electrolyzer (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one pressure distribution plate (10) is pressed against the end plate (2, 3) only via the gas pressure in the cavity (9).