Elektrolyseure

ALKALISCHER WASSERSTOFFGENERATOR – R-GEN SERIE A

Funktionsprinzip des Wasserstoffgenerators R-GEN.A

Der Betrieb der Wasserstoffgeneratoren R-GEN.A basiert auf der ausgereiftesten und bewährtesten alkalischen Technologie zur Wasserstoffgewinnung aus Wasser. Die alkalische Wasserelektrolyse ist ein Prozess der Zerlegung von Wasser (H₂O) in Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) mithilfe von elektrischem Strom, der in einer wässrigen alkalischen Lösung (Elektrolyt) zwischen den Elektroden fließt: der positiven (Anode) und der negativen (Kathode), die im Stack angeordnet sind. An der Kathode wird Wasserstoff, an der Anode Sauerstoff abgeschieden. Durch den Einsatz einer die Elektroden trennenden Membran werden Wasserstoff und Sauerstoff effektiv voneinander getrennt, was die Reinheit der erzeugten Gase verbessert und die Sicherheit des gesamten Prozesses erhöht.

Während des Prozesses wird dem Elektrolyten kontinuierlich Wasser entzogen, das laufend nachgefüllt werden muss. Zur Erzeugung von 1 kg Wasserstoff werden ca. 9 Liter Wasser benötigt. Das bedeutet: Für 1 Tonne Wasserstoff – dem energetischen Äquivalent von 2.100 Litern E10-Benzin – wird so viel Wasser benötigt, wie eine durchschnittliche polnische Familie in einem Monat verbraucht. Zusätzlich müssen dem Stack zur Erzeugung von 1 kg Wasserstoff ca. 51 kWh elektrische Energie zugeführt werden.

‍

Das Herzstück des Wasserstoffgenerators der R-GEN.A-Serie ist mindestens ein Stack, in dem der Elektrolyseprozess stattfindet. Durch den Stack fließt kontinuierlich Elektrolyt, der drei wesentliche Funktionen erfüllt:

• Er besteht zu 70 % aus Wasser, das für den Prozess selbst unverzichtbar ist.
• Der durch den Stack fließende Elektrolyt nimmt die Gasblasen der erzeugten Gase mit, was die Prozesseffizienz steigert.
• Er kühlt den Stack, indem er überschüssige Wärme abführt.

Um einen sicheren Prozessablauf und eine hohe Wasserstoffreinheit zu gewährleisten, wurden die Elektrolytkreisläufe getrennt, die durch die Kathoden- und Anodenkammern fließen. Dadurch enthält der Elektrolyt im Kathodenkreislauf nur Wasserstoffblasen, der im Anodenkreislauf nur Sauerstoffblasen. Beide begasten Elektrolytströme gelangen in separate Abscheidebehälter, in denen das Gas vom Elektrolyten getrennt wird. Der Wasserstoff wird vorgetrocknet und zur weiteren Verarbeitung – z. B. Reinigung und Verdichtung – weitergeleitet. Der Sauerstoff wird an die Atmosphäre abgegeben. Der Elektrolyt wird in Wärmetauschern gekühlt und zum Stack zurückgeführt.

Da dem System während der Elektrolyse laufend Wasser entzogen wird, ist eine kontinuierliche Nachspeisung erforderlich. Da alle mit dem Nachspeisewasser eingebrachten Verunreinigungen sich aufkonzentrieren würden, ist eine sehr hohe chemische Reinheit des Speisewassers unerlässlich. Für die erforderliche Wasserqualität ist das mit dem Generator gelieferte Wasseraufbereitungssystem verantwortlich.

Der Elektrolyseprozess erfordert eine spezialisierte elektrische Stromversorgung. Dem Stack wird Gleichstrom mit hoher Stromstärke und relativ niedriger Spannung zugeführt. Darüber hinaus muss die Stromquelle einen sehr niedrigen Welligkeitsgrad und einen hohen Wirkungsgrad aufweisen. Solche Netzgeräte sind Standardausstattung jedes R-GEN-Wasserstoffgenerators.

Lieferumfang der Wasserstoffgeneratoren R-GEN.A

Grundausstattung

• Elektrolyseur
• Kühlsystem
• Gleichstromnetzteil
• Wasseraufbereitungssystem
• Containeraufbau
• Gasvortrockungssystem
• Stickstoffspülsystem
• Steuerungssystem mit Touchpanel und Kommunikationsschnittstelle
• Sicherheitssysteme

Zusatzausstattung

• Mittelspannungs-/Niederspannungstransformator
• Wärmerückgewinnungssystem
• Wasserstoffreinigungssystem R-PUR
• Wasserstoffkompressor R-COM (ab 30 bar)
• Wasserstoffspeicher R-PACK
• Zertifiziertes Gasanalysesystem
• Zertifizierte Gasdurchflussmessung
• Paket für den Betrieb bei niedrigen Temperaturen (unter −20 °C)
• Mobile App zur Überwachung der Prozessparameter von überall

Dienstleistungen und Service

• Transport und Entladung am Installationsort
• Zusätzliche Wartung während der Lagerzeit
• Ausführung der Verbindungen zwischen Systemkomponenten
• Anschluss des Systems an Versorgungsmedien
• Teilnahme an der Inbetriebnahme
• Personalschulung
• Regelmäßige Inspektionen und Servicewartung

Hauptvorteile der Wasserstoffgeneratoren R-GEN.A

Langlebigkeit: Die auf bewährten Komponenten basierende Konstruktion sowie die hohen Projektrealisierungsstandards bei Rockfin garantieren eine jahrelange Zuverlässigkeit der R-GEN-Generatoren.

Bewährte Technologie: Jahrzehnte des Einsatzes alkalischer Elektrolyseure sind ein handfester Beweis – keine bloße Behauptung – ihrer Effizienz und Zuverlässigkeit.

Skalierbarkeit: R-GEN.A-Wasserstoffgeneratoren eignen sich sowohl für kleine Laboranlagen als auch für industrielle Megawatt-Anlagen.

Hoher Energiewirkungsgrad: Alkalische Elektrolyseure erreichen einen Wirkungsgrad, der mit anderen Technologien vergleichbar ist, und arbeiten dabei effizient über einen weiten Leistungsbereich.

Wirtschaftlichkeit: Alkalische Elektrolyseure verwenden leicht verfügbare und kostengünstige Materialien wie Nickel-Katalysatoren und Edelstahlelektroden – ohne die teuren Seltenen Erden und Platin, die in anderen Elektrolyseurtypen erforderlich sind.

Konformität mit EU-Richtlinien und Branchenstandards

R-GEN-Generatoren tragen das CE-Zeichen und werden gemäß folgenden Richtlinien und Branchenstandards gefertigt:

• MD 2006/42/EC – Maschinenrichtlinie
• PED 2014/68/EU – Druckgeräterichtlinie
• EN 61508 – Funktionale Sicherheit von Steuerungssystemen
• EN 61511 – Funktionale Sicherheit – Sicherheitsinstrumentierte Systeme für die Prozessindustrie
• EN 12100 – Sicherheit von Maschinen – Allgemeine Gestaltungsleitsätze – Risikobeurteilung und Risikominderung
• EN 60204-1 – Sicherheit von Maschinen – Elektrische Ausrüstung von Maschinen
• EN 1127-1 – Explosionsfähige Atmosphären – Explosionsschutz
• EN 60079 – Normenreihe zur Sicherheit elektrischer Betriebsmittel in explosionsgefährdeten Bereichen
• EN 1090 – Ausführung von Stahl- und Aluminiumtragwerken
• EN 764-7 – Druckgeräte – Sicherheitssysteme für nicht befeuerte Druckgeräte
• EN 13445 – Unbefeuerte Druckbehälter
• ASME BPVC VIII – Auslegungsregeln für Druckbehälter nach ASME
• ISO 22734 – Wasserstoffgeneratoren mittels Wasserelektrolyse
• ASME B31.12 – Wasserstoffrohrleitungen
• EIGA DOC 15 – Wasserstoffanlagen
• EIGA DOC 211 – Wasserstoffabblassysteme für kommerzielle Anlagen
• EIGA DOC 121 – Wasserstoffrohrleitungen
• ISO 14687 – Qualität von Wasserstoffkraftstoff

Beispielgeneratoren R-GEN Serie A

R-GEN.A.10.1.28

• Nennleistung: 10 kW
• Kapazität: 2 m³/h
• Nenndruck: 28 barg
• Stack-Wirkungsgrad LHV (BoL): 65,2 %
• Kapazitätsregelbereich: 50–100 %

R-GEN.AM.100.1.15

• Nennleistung: 100 kW
• Kapazität: 20 m³/h
• Nenndruck: 15 barg
• Stack-Wirkungsgrad LHV (BoL): 68,5 %
• Kapazitätsregelbereich: 10–100 %

R-GEN.A.500.1.30

• Nennleistung: 500 kW
• Kapazität: 100 m³/h
• Nenndruck: 30 barg
• Stack-Wirkungsgrad LHV (BoL): 65,2 %
• Kapazitätsregelbereich: 50–100 %

R-GEN.A.1000.2.30

• Nennleistung: 1.000 kW
• Kapazität: 200 m³/h
• Nenndruck: 30 barg
• Stack-Wirkungsgrad LHV (BoL): 65,2 %
• Kapazitätsregelbereich: 25–100 %

R-GEN.A.2500.1.16

• Nennleistung: 2.500 kW
• Kapazität: 500 m³/h
• Nenndruck: 16 barg
• Stack-Wirkungsgrad LHV (BoL): 65,2 %
• Kapazitätsregelbereich: 50–100 %

R-GEN.A.5000.2.16

• Nennleistung: 5.000 kW
• Kapazität: 1.000 m³/h
• Nenndruck: 16 barg
• Stack-Wirkungsgrad LHV (BoL): 65,2 %
• Kapazitätsregelbereich: 25–100 %

R-GEN.A.5000.10.30

• Nennleistung: 5.000 kW
• Kapazität: 1.000 m³/h
• Nenndruck: 30 barg
• Stack-Wirkungsgrad LHV (BoL): 65,2 %
• Kapazitätsregelbereich: 10–100 %

PEM-WASSERSTOFFGENERATOR – R-GEN SERIE P

Funktionsprinzip des Wasserstoffgenerators R-GEN.P

Der Betrieb der Wasserstoffgeneratoren R-GEN.P basiert auf der hocheffizienten PEM-Elektrolysetechnologie (Proton Exchange Membrane). Die Wasserelektrolyse ist ein Prozess der Zerlegung von Wasser (H₂O) in Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) mithilfe von elektrischem Strom. Die PEM-Technologie zeichnet sich dadurch aus, dass bei der Wasserstoffproduktion kein stark alkalischer Elektrolyt wie bei der alkalischen Technologie verwendet wird, sondern ausschließlich Reinstwasser. Die Rolle des Elektrolyten übernimmt in PEM-Elektrolyseuren eine Ionenaustauschmembran, die mit den Elektroden – Anode und Kathode – im Stack verbunden ist. An der Kathode wird Wasserstoff, an der Anode Sauerstoff abgeschieden. Dank der für Gase undurchlässigen Ionenaustauschmembran, die die Elektroden hermetisch trennt, vermischen sich Wasserstoff und Sauerstoff nicht, was eine sehr hohe Wasserstoffreinheit garantiert und die Sicherheit des gesamten Prozesses erhöht. Zur Erzeugung von 1 kg Wasserstoff werden ca. 9 Liter Wasser und etwas mehr als 54 kWh elektrische Energie benötigt.

Aufbau des Wasserstoffgenerators R-GEN.P

Das bewährte Systemkonzept basiert auf der Modulyser-Lösung von Elogen, einem führenden französischen Anbieter von Hochleistungs-Elektrolyseur-Stacks. Der Wasserstoffgenerator R-GEN.P nutzt für die Wasserelektrolyse einen PEM-Stack, durch den Reinstwasser gepumpt wird. Dieses dient nicht nur als notwendiger Reaktant in der elektrochemischen Reaktion, sondern auch als Transportmedium und Kühlmittel. Das Wasser in zwei getrennten Kreisläufen – Anoden- und Kathodenkreislauf – transportiert die erzeugten Gase und nimmt Wärme vom Stack auf. Sauerstoff und Wasserstoff werden in separaten Abscheidern vom Wasser getrennt und zum weiteren Systemteil geleitet – z. B. zum Kompressor oder Niederdruckspeicher. Das entgaste Wasser wird gekühlt und im Elektrolyseprozess wiederverwendet. Die Möglichkeit, einen oder mehrere Stacks einzusetzen, ermöglicht eine hohe Skalierbarkeit und Betriebsdynamik des Systems.

Lieferumfang der Wasserstoffgeneratoren R-GEN.P

Grundausstattung

• Elektrolyseur
• Kühlsystem
• Gleichstromnetzteil
• Wasseraufbereitungssystem
• Containeraufbau
• Gasvortrockungssystem
• Stickstoffspülsystem
• Steuerungssystem mit Touchpanel und Kommunikationsschnittstelle
• Sicherheitssysteme

Zusatzausstattung

• Mittelspannungs-/Niederspannungstransformator
• Wärmerückgewinnungssystem
• Wasserstoffreinigungssystem R-PUR
• Wasserstoffkompressor R-COM (ab 5 bar)
• Wasserstoffspeicher R-PACK
• Zertifiziertes Gasanalysesystem
• Zertifizierte Gasdurchflussmessung
• Paket für den Betrieb bei niedrigen Temperaturen (unter −20 °C)
• Mobile App zur Überwachung der Prozessparameter von überall

Dienstleistungen und Service

• Transport und Entladung am Installationsort
• Zusätzliche Wartung während der Lagerzeit
• Ausführung der Verbindungen zwischen Systemkomponenten
• Anschluss des Systems an Versorgungsmedien
• Teilnahme an der Inbetriebnahme
• Personalschulung
• Regelmäßige Inspektionen und Servicewartung

Hauptvorteile der Wasserstoffgeneratoren R-GEN.P

Langlebigkeit: Die auf bewährten Komponenten basierende Konstruktion sowie die hohen Projektrealisierungsstandards bei Rockfin garantieren eine jahrelange Zuverlässigkeit der R-GEN-Generatoren.

Dynamik: Das Gerät gehört zu den wenigen auf dem Markt, das eine schnelle Kapazitätsänderung in nur wenigen Sekunden ermöglicht.

‍

Flexibilität: Die Kapazität der R-GEN.P-Wasserstoffgeneratoren ist in einem weiten Bereich von 10–100 % regelbar, mit der Möglichkeit einer kurzfristigen Überlastung bis 100 %.

Hoher Wirkungsgrad: R-GEN.P-Elektrolyseure erreichen einen der höchsten auf dem Markt verfügbaren Wirkungsgrade. Zur Erzeugung von 1 kg Wasserstoff aus Wasser werden lediglich 54 kWh elektrische Energie benötigt.

‍

Hohe Wasserstoffreinheit: R-GEN.P-Generatoren bieten eine deutlich höhere Wasserstoffreinheit als alkalische Elektrolyseure, was ein höheres Sicherheitsniveau und niedrigere Aufbereitungskosten – z. B. für den Einsatz in Brennstoffzellen – bedeutet.

Konformität mit EU-Richtlinien und Branchenstandards

R-GEN-Generatoren tragen das CE-Zeichen und werden gemäß den folgenden Richtlinien und Branchenstandards hergestellt:

• MD 2006/42/EG – Maschinenrichtlinie
• PED 2014/68/EU – Druckgeräterichtlinie
• EN 61508 – Funktionale Sicherheit von Steuerungssystemen
• EN 61511 – Funktionale Sicherheit – Instrumentierte Sicherheitssysteme für die Prozessindustrie
• EN 12100 – Maschinensicherheit – Allgemeine Gestaltungsleitsätze – Risikobeurteilung und Risikominderung
• EN 60204-1 – Maschinensicherheit – Elektrische Ausrüstung von Maschinen
• EN 1127-1 – Explosionsfähige Atmosphären – Explosionsvermeidung und Explosionsschutz
• EN 60079 – Normenreihe zur Sicherheit elektrischer Betriebsmittel für explosionsgefährdete Bereiche
• EN 1090 – Ausführung von Stahl- und Aluminiumkonstruktionen
• EN 764-7 – Druckgeräte – Sicherheitssysteme für nicht befeuerte Druckgeräte
• EN 13445 – Unbefeuerte Druckbehälter
• ASME BPVC VIII – Regeln für die Auslegung von Druckbehältern nach ASME
• ISO 22734 – Wasserstoffgeneratoren mittels Wasserelektrolyse
• ASME B31.12 – Wasserstoffrohrleitungen
• EIGA DOC 15 – Wasserstoffanlagen
• EIGA DOC 211 – Wasserstoffabblassysteme für kommerzielle Anlagen
• EIGA DOC 121 – Wasserstoffrohrleitungen
• ISO 14687 – Wasserstoffbrennstoffqualität

Beispielgeneratoren R-GEN Serie P

R-GEN.P.5000.8.30

• Nennleistung: 5.000 kW
• Kapazität: 1.000 m³/h
• Nenndruck: 30 barg
• Stack-Wirkungsgrad LHV (BoL): 68,0 %
• Kapazitätsregelbereich: 10–100 %