Zur elektrolytischen Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff sind Druckelektrolyseure bekannt, die einen Druckbehälter und einen eine Anzahl von in Form eines Stapels zusammengefassten Elektrolysezellen enthaltenden, in dem Druckbehälter angeordneten Elektrolysezellenblock umfassen.

Die Elektrolysezellen enthalten jeweilige Anoden und Katho- den. Ein Laugen-oder Elektrolytkreislaufsystem dient der Zu- führung eines Anolyten zu den Anoden und zur Zuführung eines Katholyten zu den Kathoden. Der Elektrolysezellenblock ver- fügt über ein abgedichtetes Gehäuse, durch welches er gegen das Innere des Druckbehälters abgedichtet ist. Ein Drucke- lektrolyseur dieser Art ist aus der DE 25 48 699 C3 bekannt.

Herkömmlicherweise sind aufwendige Einrichtungen notwendig, um die einzelnen Zellen des Elektrolysezellenblocks gegenein- ander zu verspannen und abzudichten, welche Federelemente, ein Tragegestell und ähnliche Bestandteile enthalten. Die Stromzuführung zum Elektrolysezellenblock besteht bisher aus einer Vielzahl von Teilen, darunter einem Druckrohr, Dichtun- gen, etc.

Die Aufgabe der Erfindung ist es einen verbesserten Drucke- lektrolyseur zu schaffen. Insbesondere soll ein Druckelektro- lyseur geschaffen werden, der einfacher und mit einer gerin- geren Anzahl von Bauteilen aufgebaut und damit zu günstigen Kosten herstellbar ist. Weiterhin soll ein Zellrahmen zum Aufbau des Elektrolysezellenblocks geschaffen werden.

Die gestellte Aufgabe wird einerseits durch einen Drucke- lektrolyseur mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und anderer- seits durch einen Zellrahmen für einen Druckelektrolyseur mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteran- sprüchen angegeben.

Durch die Erfindung wird ein Druckelektrolyseur mit einem ei- ne Anzahl von in Form eines Stapels zusammengefassten Elekt- rolysezellen enthaltenden Elektrolysezellenblock geschaffen.

Die Elektrolysezellen enthalten jeweilige Anoden und Katho- den. Der Elektrolysezellenblock hat ein abgedichtetes Gehäu- se. An den Enden des Elektrolysezellenblocks sind Endplatten vorgesehen. Erfindungsgemäß ist das Gehäuse des Elektrolyse- zellenblocks durch eine Anzahl von aufeinandergestapelten Zellrahmen gebildet. Die Zellrahmen bestehen zumindest teil- weise aus einem zumindest in Längsrichtung und Querrichtung des Elektrolysezellenblocks elastischen Material, welches be- nachbarte Zellrahmen gegeneinander abdichtet. Der Elektroly- sezellenblock ist unter Kompression des elastischen Materials in Längsrichtung zwischen den Endplatten eingespannt. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Druckelektrolyseurs ist es, dass durch das in den Zellrahmen vorgesehene elastische Mate- rial Wärmeausdehnungen der einzelnen Elektrolysezellen und damit des gesamten Elektrolysezellenblocks ausgeglichen wer- den. Dadurch können einerseits die Endplatten in vereinfach-

ter Weise feststehend, beispielsweise in Form von Kesselde- ckeln eines den Elektrolysezellenblocks umgebenden Druckbe- hälters vorgesehen sein, andererseits können zusätzliche Ein- richtungen entfallen, um den Elektrolysezellenblock in allen Temperaturbereichen unter einer definierten Vorspannung zu halten. Weiterhin können auch größere Fertigungstolleranzen der Elektrolysezellen bzw. der Zellrahmen von dem elastischen Material kompensiert werden.

Vorzugsweise können die Zellrahmen ein in Umfangsrichtung des Rahmens verlaufendes festes Element zur mechanischen Stabili- sierung der Zellrahmen aufweisen, mit dem das elastische Ma- terial verbunden ist.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das feste Ele- ment eine schalenartige Rahmenstruktur bilden, die das elas- tische Material teilweise umfasst und aus der das elastische Material unter Bildung eines kompressiblen Bereichs in Längs- richtung des Elektrolysezellenblocks teilweise hervorsteht.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann das feste Element eine rahmenartige Einlage bilden, die in das e- lastische Material ganz oder teilweise eingebettet ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können benachbarte Zellrahmen jeweilige ineinander passende Vorsprünge und Aus- nehmungen zur gegenseitigen Fixierung und/oder Abdichtung der benachbarten Zellrahmen aufweisen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann jeweils jede Anode einen eigenen Anodenzellrahmen und jeweils jede Kathode einen eigenen Kathodenzellrahmen aufweisen.

Das elastische Material kann aus einem Elastomer oder einem elastischen Weichthermoplast gebildet sein.

Das feste Element kann aus einem formstabilen Material, ins- besondere Metall oder Kunststoff bestehen.

Das die schalenartige Rahmenstruktur bildende feste Element kann aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere Kunststoff bestehen.

Weiterhin wird durch die Erfindung ein Zellrahmen für einen Druckelektrolyseur mit den vorher genannten Merkmalen ge- schaffen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.

Es zeigt : Figur 1 eine schematisierte geschnittene Draufsicht auf einen Druckelektrolyseur gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfin- dung ; Figur 2 eine vergrößerte geschnittene Darstellung eines Teils von Zellrahmen der Elektrolysezellen, welche gleichzeitig ein abdichtendes Gehäuse des Elektrolysezellenblocks bilden gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ; Figur 3 eine geschnittene Darstellung ähnlich Figur 2 von ei- nem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ; Figur 4 eine Detailansicht eines Zellrahmens gemäß einem wei- teren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In Figur 1 ist ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 bezeich- neter Druckelektrolyseur dargestellt, bei dem ein Elektroly- sezellenblock 3 in einem Druckbehälter 2 angeordnet ist. Der Elektrolysezellenblock 3 besteht aus einer Anzahl von in Form eines Stapels angeordneten Elektrolysezellen 4. Jede Elektro- lysezelle 4 umfasst eine Anode 11 und eine Kathode 12, welche durch ein dazwischen angeordnetes Diaphragma 13 voneinander getrennt sind. Zwischen zwei benachbarten Elektrolysezellen 4 befindet sich jeweils ein Bipolarblech 14, durch welches der anodenseitige Zellraum der einen Elektrolysezelle 4 vom ka- thodenseitigen Zellraum der benachbarten Elektrolysezelle 4 getrennt, dabei gleichzeitig aber miteinander elektrisch in Kontakt gehalten sind. An den Enden des Elektrolysezellen- blocks 3 sind Endplatten 21,22 vorgesehen, nämlich eine ano- denseitige Endplatte 21 und eine kathodenseitige Endplatte 22. Durch die Endplatten 21,22 wird der Elektrolysezellen- block 3 in seiner Längsrichtung unter gegenseitiger Abdich- tung der einzelnen Elektrolysezellen 4 unter mechanischer Vorspannung gehalten. Weiterhin bilden die Endplatten 21,22 den endseitigen Abschluss des Druckbehälters 2. Schließlich dienen die Endplatten 21,22 dem elektrischen Stromanschluss des Elektrolysezellenblocks 3, welcher über eine anodenseiti- ge Stromanschlussleitung 23 und eine kathodenseitige Stroman- schlussleitung 24 erfolgt. An den Endplatten 21,22 und an der Innenseite des Druckbehälters 2 sind jeweilige elektri- sche Isolierungen 31,32, 33 angeordnet. Das Gehäuse 5 des E- lektrolysezellenblocks 3 ist durch eine Anzahl von aufeinan- dergestapelten Zellrahmen 15,16 ; 25,26 der Elektrolysezel- len 4 gebildet. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungs- beispiel ist jeweils jeder Anode 11 benachbart ein eigener A- nodenzellrahmen 15 ; 25 und jeweils jeder Kathode 12 benach- bart ein eigener Kathodenzellrahmen 16 ; 26 vorgesehen.

Wie die Figuren 2 und 3 zeigen, welche zwei verschiedene Aus- führungsbeispiele der Zellrahmen 15,16 bzw. 25,26 darstel- len, bestehen die Zellrahmen 15,16 ; 25,26 zumindest teil- weise aus einem elastischen Material 15a, 16a bzw. 25a, 26a, das zumindest in Längsrichtung und Querrichtung des Elektro- lysezellenblocks 3 elastisch ist. Dieses elastische Material 15a, 16a bzw. 25a, 26a dichtet benachbarte Zellrahmen 15,16 bzw. 25,26 gegeneinander ab, wobei das elastische Material 15a, 16a bzw. 25a, 26a in Längsrichtung des Elektrolysezel- lenblocks 3 komprimiert wird, dadurch bewirkt, dass der E- lektrolysezellenblock 3 zwischen den Endplatten 21, 22 einge- spannt ist, wie der Figur 1 zu entnehmen ist. Neben der ge- genseitigen Abdichtung benachbarter Zellrahmen 15,16 bzw.

25,26 bewirkt die Kompressibilität des elastischen Materials 15a, 16a bzw. 25a, 26a eine Kompensation von Wärmeausdehnun-. gen bzw. Schrumpfungen bei Inbetriebnahme, Betrieb und Außer- betriebnahme des Druckelektrolyseurs und außerdem eine Kom- pensation von Maßtolleranzen der einzelnen Zellrahmen 15,16 bzw. 25,26. Die Zellrahmen 15,16 bzw. 25,26 umfassen wei- terhin ein in Umfangsrichtung des Rahmens verlaufendes festes Element 15b, 16b bzw. 25b, 26b, welches der mechanischen Sta- bilisierung der Zellrahmen 15,16 bzw. 25,26 dient und mit dem das elastische Material 15a, 16a bzw. 25a, 26a verbunden ist.

Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel bildet das feste Element 15b, 16b eine schalenartige Rahmenstruktur, die das elastische Material 15a, 16a teilweise umfasst und aus der das elastische Material 15a, 16a unter Bildung eines kompressiblen Bereichs 15c, 16c in Längsrichtung des Elektro- lysezellenblocks 3 teilweise hervorsteht. Somit kann das e- lastische Material 15a, 16a jeweils zwischen dem festen Ele- ment 15b, 16b, in welchem es eingebettet ist, und dem festen Element 15b, 16b des benachbarten Zellrahmens 15,16 unter

Kompression gesetzt werden, so dass es die oben geschilderten Funktionen des Abdichtens benachbarter Zellrahmen 15,16 und der Kompensation von Wärmeausdehnungen erfüllen kann.

Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel bildet das feste Element 25b, 26b eine rahmenartige Einlage, die in das elastische Material 25a, 26a des jeweiligen Zellrahmens 25 bzw. 26 eingebettet ist.

Wie in Figur 2 gezeigt ist, weisen die benachbarten Zellrah- men 15,16 jeweilige ineinanderpassende Vorsprünge 15d, 16d und Ausnehmungen 15e, 16e auf, welche der gegenseitigen Fi- xierung und/oder Abdichtung der benachbarten Zellrahmen 15, 16 dienen. So ist am Zellrahmen 15, nämlich an dessen scha- lenartig ausgebildeten festen Element 15b, ein Vorsprung 15d vorgesehen, der in eine Ausnehmung 16e des benachbarten Zell- rahmens 16, nämlich in dessen elastischem Material 16a inei- nanderpassend eingreift. Ebenso ist im Zellrahmen 16, nämlich in dessen schalenartig ausgebildetem festen Element 16b ein Vorsprung 16d ausgebildet, der in eine Ausnehmung 15e des folgenden benachbarten Zellrahmens 15, nämlich in dessen e- lastischem Material 15a vorgesehen ist, ineinanderpassend eingreift.

Bei beiden in den Figuren 2 und 3 dargestellten Ausführungs- beispielen ist jeweils jeder Anode 11 ein eigener Anodenzell- rahmen 15 bzw. 25 und jeweils jeder Kathode 12 ein eigener Kathodenzellrahmen 16 bzw. 26 zugeordnet.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Figur 2 sind in dem elasti- schen Material 16a des Zellrahmens 16, der hier als Kathoden- zellrahmen bezeichnet werden soll, umlaufende Schlitzungen 111,112 vorgesehen, welche die Anode 11 bzw. die Kathode 12 aufnehmen. In dem elastischen Material 15a des Zellrahmens

15, der hier als Anodenzellrahmen bezeichnet werden soll, ist eine umlaufende Schlitzung 114 vorgesehen, welche das Bipo- larblech 14 aufnimmt. Obwohl somit in dem elastischen Materi- al 16a des Kathodenzellrahmens 16 die Schlitzungen 111,112 für sowohl die Anode 11 als auch die Kathode 12 vorgesehen sind, soll der Zellrahmen 15 als der Anode zugeordnet und der Zellrahmen 16 als der Kathode zugeordnet angesehen werden, was sich jeweils für jede Elektrolysezelle 4 wiederholt. Die umlaufenden Schlitzungen 111,112, 114 in dem elastischen Ma- terial 15a bzw. 16a gestatten eine formstabile, dichte und positionshaltige Aufnahme von Anode 11, Kathode 12 bzw. Bipo- larblech 14 ohne weitere Maßnahme. Entsprechendes gilt auch für ein in den Elektrolysezellen 4 enthaltenes Diaphragma, welches in Figur 2 der Einfachheit halber jedoch nicht darge- stellt ist.

Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind in dem elastischen Material 25a des Zellrahmens 25, der als Ano- denzellrahmen bezeichnet werden soll, wiederum umlaufende Schlitzungen 211 und 213 vorgesehen, welche der Aufnahme der Anode 11 bzw. des Diaphragmas 13 dienen, welch letzteres hier im Gegensatz zu Figur 2 eigens dargestellt ist, sowie eine umlaufende Aussparung 212 an der dem elastischen Material 26a des benachbarten Zellrahmens 26 zugewandten Seite, in welcher die Kathode 12 aufgenommen ist. Das elastische Material 26a des benachbarten Zellrahmens 26, der als Kathodenzellrahmen bezeichnet werden soll, enthält seinerseits an der dem Zell- rahmen 25 der folgenden Elektrolysezelle 4 zugewandten Seite eine Aussparung 214, welche der Aufnahme des Bipolarblechs 14 dient. Auch hier ist jeweils der Anode 11 und der Kathode 12 ein eigener Zellrahmen, nämlich der Anodenzellrahmen 25 bzw. der Kathodenzellrahmen 26 zugeordnet, was sich für jede E- lektrolysezelle 4 wiederholt. Durch die umlaufenden Schlit- zungen 211,213 bzw. die umlaufenden Aussparungen 212,214

sind wiederum die jeweiligen Elemente, nämlich die Anode 11, die Kathode 12, das Diaphragma 13 und das Bipolarblech 14 formstabil, dicht und positionshaltig in den Zellrahmen 25, 26 aufgenommen, so dass keine zusätzlichen Maßnahmen hierfür erforderlich sind.

Das elastische Material 15a, 16a bzw. 25a, 26a der jeweiligen Zellrahmen 15,16 bzw. 25,26 kann aus einem Elastomer oder einem elastischen Weichthermoplast gebildet sein.

Das feste Element 15b, 16b bzw. 25b, 26b der Zellrahmen 15, 16 bzw. 25,26 kann aus einem formstabilen Material, insbe- sondere aus Metall, einem anderen geeigneten Metall oder aus Kunststoff bestehen.

Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das die schalenartige Rahmenstruktur bildende feste Element 15b, 16b insbesondere aus einem elektrisch isolierendem Mate- rial, insbesondere aus Kunststoff.

Als zusätzlicher Schutz und zur Verbesserung gegen Entflamm- barkeit lassen sich die von den im Druckelektrolyseur 1 vor- handenen gashaltigen Medien ständig beaufschlagten Flächen der Bestandteile der Zellrahmen 15, 16 bzw. 25,26 mit einer geeigneten Beschichtung, z. B. PTFE abschirmen.

Die Form der Zellrahmen 15,16 bzw. 25,26 kann dem Inneren des Druckbehälters 2 so angepasst sein, dass diese, neben ih- rer Funktion zur Bildung des Gehäuses 5 des Elektrolysezel- lenblocks 3 gleichzeitig auch als Tragestruktur für denselben dienen.

Wie Figur 4 zeigt, können an der Oberseite der oberen Rahmen- schenkel der Zellrahmen 15,16 bzw. 25,26 durch Auszahnungen 310 gebildete Strömungsschikanen 300 vorgesehen sein, welche einer Verbesserung der Gasabscheidewirkung dienen.

Bezugszeichenliste 1 Druckelektrolyseur 2 Druckbehälter 3 Elektrolysezellenblock 4 Elektrolysezellen 5 Gehäuse 11 Anode 12 Kathode 13 Diaphragma 14 Bipolarblech 15 ; 25 Anodenzellrahmen 15a ; 25a elastisches Material 15b ; 25b festes Element 15c kompressibler Bereich 15d Vorsprung 15e Ausnehmung 16 ; 26 Kathodenzellrahmen 16a ; 26a elastisches Material 16b ; 26b festes Element 16c kompressibler Bereich 16d Vorsprung 16e Ausnehmung 21,22 Endplatte 23,24 Stromanschlussleitung 31 elektrische Isolierung 32 elektrische Isolierung 33 elektrische Isolierung 111 Schlitzung 112 Schlitzung 114 Schlitzung 211 Schlitzung 212 Aussparung

213 Schlitzung 214 Aussparung 300 Strömungsschikane 310 Auszahnung