DE2105643A1 - Verfahren und vorrichtung zur elektrochemischen herstellung von wasserstoff aus wasserdampf und stickstoff aus luft - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur elektroohemisohen Herstellung von Wasserstoff aus Wasserdampf und Stiokstoff aus Luft Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorriohtung zur Herstellung von Wasserstoff aus Wasserdampf und Stiokstoff aus Luft mit galvanisohen Festelektrolytzellen. Mir die Anwendung der Erfindung kommen vor allem Chemiebetriebe in Betracht, die Ammoniak synthetisieren und Wasserstoff sowie Stickstoff bzw. inerte Sohutz- oder Spulgase benötigen.
• Zur Gewinnung von Wasserstoff ftlr Synthesen und andere Zwecke sind seit langem eine ganze Reihe von Verfahren bekannte zu denen in Jüngster Zeit die Herstellung von Wasserstoff durch elektroohemische Abtrennung von Sauerstoff aus erhitztem Wasserdampf in Festelektrolyzellen hinzugekommen ist. Bei dem neuartigen elektroohemisohen Verfahren wird unter Aufwendung elektrischer Energie in Zellen mit sauerstoffionenleitenden Festelektrolyten kathodisoh \Yasserdampf reduziert und anodisoh Sauerstoff entbunden bzw. ein vorbeigeführtes brennbares Gas oxydiert. Das Verfahren hat den Vorteil, daß es unmittelbar sehr reinen Wasserstoff liefert.
• Um Ammoniaksythesegaß zu gewinnen, wird vorgesehen, parallel zur Wasserstoffherstellung Luft in bekannter leise zu verflüssigen und destillativ zu zerlegen. Es wurde aber auch vorgeschlagen, in Festelektrolytzellen unter Aufwendung elektrisoher energie aus Luft Sauerstoff abzutrennen, wobei die übrigen 3estandteile, also vorwiegend Stickstoff, hinterbleiben.
• Zur Wasserstoff- und Stiokstoffproduktion mit Festelektrolytzellen benötigt man große Mengen elektrischer Energie, und zwar in Form starker Gleichströme.
• Der lrtungsgrad der Energieerzeugung und Stronleitungsverluste spielen daher eine wesentliche Rolle in den Betriebskosten. Die Wasserdampfzerlegung in Festelektrolytzallen mit anodischer Brenngasoxydation und Zufuhr elektrischer Energie erscheint ökonomisch nicht sehr viel vorteilhafter als bekannte Verfahren der Wasserstoffgewinnung duroh Dampf-Reforming Ton Kohlenwasserstoffen, da auch das Brenngas für den Betrieb der Festelektrolytzellen aufbereitet werden muß.
• Vorliegende Erfindung bezweckt nun die Herstellung von Wasserstoff aus '7asserdampf und Stickstoff aus Luft mit Hilfe von Festelektrolytzellen so zu gestalten, daß sich gegenüber bekannten Verfahren deutliohe ökonomische Vorteile ergeben.
• Der erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Viasserstoff- und Stiokstoffproduktion in Festelektrolytzellen eng mit hocheffektiven Verfahren der Gewinnung elektrisohen Gleichstroms zu verbinden, so daß ein hoher Gesamtwirkungsgrad bei möglichst geringem Materialaufwand resultiert, Erfindungsgernß wird diese Aufgabe gelöst durch die Kombination von energieverbrauchenden Festelektrolytzellen, die aus Wasserdampf Sauerstoff abtrennen, mit energieliefernden Festelektrolytzellen, die als Brennstoffzellen arbeitend luftsauerstoff mit einem brennbaren Gas umsetzen und Stickstoff als Restkomponente liefern.
• Wie bekannt, werden Festelektrolytbrennstoffzellen zu großen Aggregaten zusammengesohaltet, wobei sie sich dann selbst auf der erforderlichen hohen Betriebstemperatur von etwa 600 bis 1300 °C haltens Da solche Aggregate mit einem Wirkungsgrad bei 60 % arbeiten, lohnt sich bereits die Kombination getrennter Einrichtungen mit Festelektrolytzellen - einesteils für die Energiegewinnung und anderntelis für die Wasserdampfzerlegung - zu der erfindungsgemäßen Einheit.
• Weitgehend werden Jedoch die Festelektrolytzellen zur Wasserdampfzerlegung mit denjenigen zur Energieerzeugung und gewünschten Falles auch Stiokstoffgewinnung erfindungsgemäß in einer geschlossenen Einrichtung auf engem Raum elektrisch sowie möglichst auch bezüglich des Brenngasraumes zusammengeschaltet. Einesteils werden mehrere Festelektrolytbrennstoffzellen und anderenteils auch mehrere Festelektrolytzellen für die Wasserdampfzerlegung zu rohrförmigen Zellenaggregaten verbunden und die als Rohre parallel nebeneinander oder ineinander angeordneten Zellenaggregate so in Serie geschaltet, daß ein elektrischer Kreisstrom entsteht, der aus dem Wasserdampfraum und aus dem Luftraum in den gemeinsamen Brenngasraum Sauerstoff elektrochemisch überführt.
• Wie gefunden wurde, läßt sich die Gasausbeute, d. h.
• die pro Mol Brenngas gewinnbare molare Menge Wasserstoff und Stickstoff sowie die Produktionadichte, d. h.
• die pro Volumeneinheit Anlage gewinnbare Menge Wasserstoff und Stickstoff, mit dem Zahlenverhältnis der zusammengesohalteten Elektrolyse- und Brennstoffsellen ß = zE/zB ändern, In erster Näherung gilt für die Gasausbeuten (Brenngas CO; n- Substanzmenge in mol) und für die Produktionsdichten Hierin bezeichnen EB die mittleren EMK der Brennstoffzellen, EE die mittlere EMK der Zellen zur Wasserdampfzerlegung, PB und PE dazu die mittleren Polarisationsspannungen, RF den mittleren Winderstand und VF das mittlere Volumen (Aggregatvolumen/ZeIlen-Zahl) einer einzelnen Festelktrolytzelle.
• ß (EE - PE) ist klein gegen (EB - PB). Deshalb hängen die Produktionsdichten im wesentlichen gemäß den Faktoren PJ (ß + 1)2 und 1/ (ß + t)2 von ß ab und unterscheiden sich für Wasserstoff und Stickstoff durch die Produktionskonstanten Wie die Figuren 1 und 2 zeigen, ist hohe Gasausbeute nicht mit hoher Productionsdichte verbunden und ein sehr unterschiedlicher Verlauf der beiden Parameter gegeben. Bei dem auf die Ammoniaksynthese abgestimmten == 5,6 werden nur 52 % der maximal möglichen Wasserstoffproduktion erhalten.
• Dagegen erzielt man bei maximaler Dichte der Wasserstoffproduktion (ß 3 1) nur eine Gasausbeute von 50 %.
• Erfindungsgemäß wird ein Schaltungsquotient zE/zB zwischen 1 und 5,6 gewählt und zwar derart, daß als Kompromiß zwischen Brennstoffnutzung (Gasausbeute) und Anlagennutsung (Produktionsdiohte) der optimale ökonomische Effekt entsteht.
• Günstig erscheint beispielsweise der Wert D = 3, d. h. die Zusammenschaltung der Brennstoffzellen mit jeweils der dreifachen Menge Festelektrolytzellen zur Wasserdampfzerlegung.
• In diesem Falle werden 75 % der maximal möglichen Dichte der Wasserstoffproduktion erhalten und die Gasausbeute betragen H2 = 0,75 sowie N2 r 0,47 Bei der Ammoniaksynthese bleibt etwa die Hälfte des erhaltenen Stickstofies übrig und kann anderweitig verwendet werden.
• In der erfindungsgemäßen Vorriohtung werden Festelektrolyte bekannter Art aus Zirkonoxid mit beliebigem Gehalt an Hafniumoxid und mit einzelnen oder gemisohten Zusätzen von Magnesium-, Calcium-, Scandium-, Yttriumoxid oder Oxiden der Lanthaniden, vorzugsweise aus einem Gemisch von 82 Mol - % ZrO2, 10 Mol - % PO, und 8 Mol -MgO, verwendet und Nötigenfalls mit Sinterhilfen wie Aluminium-, Beryllium- oder Eisenoxid zu dichten Keramiken verarbeitet. Die Elektroden bestehen bekannterweise, soweit sie mit reduzierenden gasen in Beruhrung kommen, aus porösen Schichten von Nickel, Kupfer, Eisen, kobalt oder einer anderen, unter den gewählten Betriebsbedingungen beständigen reinen, gemischten oder legierten Metallphase mit nötigenfalls zur Herabsetzung der Sinterung untergemischten Hilfsmittel wie Zirkonoxid.
• Um die Polarisation an den Elektroden unter reduzierendem Gas zu vermindern und die Einstellung des Wassergasglelohgewicht es zu katalysieren, wird erfindungsgemäß dem Elektrodenmaterial ein Zusatz von 5 - 50 Gew. -% untergemengt oder eine Zwisohensohioht aus dem entsprechenden Stoff zwischen Festelektrolyt und Elektrode gebracht, und zwar bestehend aus Cer- Chrom- oder Uranoxid mit Festelektrolytbestandteil, vorzugsweise aus 30 bis 80 31 - % Chrom-, Cer- oder Uranoxid plus 10 bis 55 Mol-f Zirkonoxid plus 10 bis 15 Mol-% Yttriumoxid. Soweit sie oxidierendem Gas ausgesetzt sind, werden die Elektroden aus bekannten gut leitenden oxidischen Material wie Strontiumlanthan- oder Praseodymkobaltat oder Jeweils ohne oder mit Zusätzen wie Aluminiumoxid zur Verbesserung von Sinter- und Hafteigenschaften gebildet.
• Falle die Zellenserien nicht durch bereits bekante Verfahren der Serienschaltung Ton Festelektrolytzellen aneinandergefügt werden, sind die Verbindungen zwischen den einzelnen Zellen sowie zwischen Zellenserien auf verschiendenen Festelektrolxtrohren erfindungsgemäß mit Hilfe duroh die Festelektrolytwand geführter und darin mit einem Glas gasdioht eingeschmolzener Metalldrähte, gemischter Metall-Keramik-Karper oder Keramikstifte aus elektronisch leitendem Material der für die Elektroden unter oxidierrendem Gas genannten Art herzustellen.
• Werden verschiedene Brennstoff- und Elektrolytzellenserien aus gleichen gasreseroiren beschickt, so können infolge unterschiedlicher Strömungswiderstände zwischen diesen Zellenserien merkliche Unterschiede im Umsatzgrad der Gase und in der Leistung auftreten. Ein Ausgleich der Betriebsdaten wird außer roh Yarlation von Strömung widerständen (Bltndeq) erfindungsgemäß dadurch geschaffen, daß man bei Gruppen von Serien aus Brennstoff- und Elektrolytzellen gleichartige Eadpcle der Brennstofizellenserien miteinander elektrisch leitend verbindet.
• Von den verbundenen Endpolen der Gruppen von Zellenserien kann man erfindungsgemäß auch elektrische Leitungen aus dem Aggregat herausführen, um über diese Leitungen zusätzlich elektrische Energie einzuspeisen oder elektrische Energie zu entnehmen. Auf diese Weise läßt sich der Wärmehaushalt der Anlage beeinflussen und die Produktionsdiohte variieren.
• Sofern man Kohle oder Kohlenwasserstoffe als Brennstoffe benutzt, wird dieser Brennstoff erfindungsgemäß in einem in den Gasgenerator einbezogenen Reaklionsraum mit einem Teil des von den Anoden der Brennstoff- und Elektrolysezellen abströmenden, mehr oder weniger oxidierten Brenngases und mit Wärme aus den Zellenaggregaten zu frisohem Brenngas umgesetzt.
• Ein Teil des Anodengases durchläuft also einen Kreislauf.
• In den Festelektrolyzellen wird es oxidiert im Brennstoffreaktor in endothermer Reaktion regeneriert und nach der notwendigen Reinigung erneut den Zellen zugeführt. In dem Maße, in dem sich die Molzahl im Brennstoffreaktor vergrößert, wird oxidiertes Brenngas direkt aus den Zellenaggregaten oder aus nachgeschalteten separaten Brennstoffzellen bzw Ver brennungsanlagen, die die Verbrennung des Abgases nutzbringend vervollständigen dem Schornstein zugeführt. Bei überschüssiger Wärme in der Anlage läßt sich auch ein Brenngasüberschuß produzieren und für anderweitige Ver-Wendung in das Gasnetz ableiten.
• Der kontinuierliche Betrieb des erfindungsgemäßen Gasgenerators erfordert die Regelung verschiedener Parameter.
• Die Anlage hält sich durch die in den Brennstoffzellen anfallende reversible Reaktonswärme sowie durch die am Innenwiderstand aller Festelektrolytzellen anfallende JOULEsohe Wärme auf Betriebstemperaturen zwischen 600 und 13000 C. Das weder Abkühlung noch Überhitzung auftreten, kann unter anderem durch den Brenngasstrom geregelt werden.
• Dieser Gasstrom ist so einzustellen, daß beim Umsatz in der Anlage gerade soviel Wärme entsteht, wie durch Austausch mit der Umgebung (Abetrahlung, Verbrauch in Reaktoren oder Verdampfern) verloren geht. Die Regelung erfolgt mit Hilfe eines Temperaturfühlers, der den Brenngasstrom ueber bekannte Einrichtungen bei steigender Temperatur der Anlage drosselt und bei fallender Temperatur erhöht. Das Temperatursignal wird in entsprechender Weise und in zweckmäßig abgestuftem Grade auch zu Regelung anderer genannter, den Wärmehaushalt beeinflussender Betriebsgrößen benutzt.
• Der Wasserdampfstrom durch die Elektrolysezellen ist erfindungsgemäß so einzuregeln, daß am Ende der Zellen stets ein ueberschuß an Wasserdampf vorhanden ist.
• Dieser Überschuß steigert etwa die Gesamtspannung im Leiterkreis und damit die Strom- bz. Produktionadiohte, Er kann aber zugleich auch als Kühlmittel zur Temperaturregelung der Anlage benutzt werden. Aus dem produzierten H2/H2O-Gemisch wird der Wasserdampf im erforderlichen Iß in Wärmetauschern auskondensiert und nötigenfalls mit Trookenmitte oder elektrochemisch in nachgeschalteten Festelektrolytzellen mit geregelter Elektrolysespannung entfernt.
• In Stahlrohren, die ins Innere oder die Wäude der Anlage eingebaut sind, kann, soweit es des Wärmehaughalt zuläßt, Wasserdampf aus Wasser hergestellt und übsrhitzt werden.
• Die benötigte Luft ist erfindungsgemäß mit ihrem natürlichen Feuchtigkeitsgehalt, mit zusätzlicher Anfeuchtung bei Normaltemperatur oder mit Wasserdampfzusätzen nach Erzitzung zu verwendet. Bei völlig trockenem und zu schwachem Lufstrom könnte nach Abtrennung des gesamten Sauerstoffes in dem Letzten Zellen einer Zellenserie, in denen an der Kathode nur nach Stickstoff vorliegt, durch die elektromotorische Kraft der übrigen Zellen eine Zersetzung des Festelektrolyten eintreten. Bei Anwesenbeit von Wasserdampf beginnt nach Abtrennnung des Luftsauerstoffes jedech die Zerlegung des Wasserdampfer ohne Angriff des Besielektrolyten, Talls am Ende der Zellenserie die Wasserdampizerlegung einsetzt, der Luftstrom also zu sohwach ist, fällt die Gesantspannung dieser Brennstoffzellenserien als Signal geregelt, und zwar Luftstrom erfindungsgemäß mit der Gesamispannung der Brennstoffzellenserien als Signal geregelt, und zwar so, daß möglichst wenig oder kein Sauerstoff im Gasstrom verbleibt.
• Die Regelung des Luftstroms für ganze Gruppen von Zellenserien erfolgt mit Hilfe der Spannung zwisken den erfindungsgemäßen Verbindungen gleichartiger Endrole von Brennstoffzellenserien.
• Etwaige geringe Sauerstoffreste im Stickstofstrom aus den Brennstoffzellen werden, soweit sie bei Verwendung des Stickstoffes stören, durch Zudesieren der für den Umsatz zu Wasserdampf notwendigen Menge Wasserstoff oder durch elektrochemischen Entzug in nachgesohalteten Festelektrolytzellen mit konstanter Elektrolysespannung entferten wozu Maßfühler in Form von Festelektrolytzellen zur Gasanalyse Regelsignale liefern.
• Im erhaltenen Stickstoff ist neben den Edelgasen noch das Kohlendioxid der Luft vorhanden, das sich mit Wasserstoff teilweise zu Kohlenmonoxid umsetzt.
• Sofern der geringe Gehalt stört, muß vor oder nach Passieren der Anlage eine Abtrennung nach bekannten Verfahren vorgenommen werden.
• Um an der Anlage die Gasumsätze unter Kontrolle zu halten und zu regeln, werden erfindungsgemäß die elektromotorischen Kräfte an separaten Festelektrolytzellen auf den Festelektrolytrohren, in den Gasleitungen, in Rohrversseigungen oder hinter Gasentnahmesonden gemessen, wobei insbesondere das in die Brennstoffzellen eintretende Brenngas, das mehr oder weniger oxidierte Brenngas, ss resultierende 1;iasserstofffNasserdampf-Gemisch und der austretende Stickstoff interessieren.
• zuverlässige Signale zur Regelung wie auch zurpotentiometrischen Bestimmung der Gaszusammensetzung erhält man vorzugsweise mit Luft an der Bezugselektrode der Meßzellen.
• Anlagen der erfindungsgemäßen Art stellen geschlossene ElnheLten d: denen ein Brennstoff sowie Wasser und Luft zugeführt werden und die neben dem nicht verwendbaren Abgas Wasserstoff und Stickstoff abgehen. Sie zeichnen sich von bekannten Elektrolyseanlafen dadurch aus, daß sie Gleichstromgeneratoren hohen Wirkungsgrades selbst enthalten. Gegenüber der bekannten Wasserelektroijse entfallen also Kraftwerk sowie Stromtransport-und -wandungseinrichtungen.
• Im Hinblick auf die Ammoniaksynthese entfallen auch separate Anlagen zur Stiokstoffgewinnung, da die erfindungsgemäßen Anlagen selbst Stickstoff im Überschuß liefern. Wasserstoff und Stickstoff werden in hoher Reinheit bei einem minimum an Material- und Energieaufwand in einem kontinuierlichen, auf verschiedene Weise in seiner Wirkung und Leistung regelbaren Verfahren gewonnen.
• Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden, ohne die Vielfalt der anhand der erfindungsgemäßen Lösung möglichen Ausführungsformen damit einengen zu wollen. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1: die Abhängigkeit der Gasausbeute von Verhältnis der Zahl der Elektrolysezellen zur Zahl der Brennstoffzellen, Fig. 2: die Abhängigkeit der Produktionskonstante vom Verhältnis der Zahl der Elektrolyse zellen zur Zahl der Brennstcffzellen, Fig. 3: Teiquerschnitt, Teilansicht und *islaufschema zu einem Anlagenmodul, Fig. 4: die Aufsicht auf einen tnlagenmodul, Fig. 5: den Schaltplan zu Gruppen aus 10 Brennstoff- und 30 Elektrolysezellen, Fig. 6: den Querschnitt durch ellen Anlagenmodul und den benachbarten Raum mit Reaktionskammer, Fig. 7: den Grundriß einer ringförmigen Anordnung von 20 Modul.
• Auf Grund der in den bereits erläuterten Figuren 1 und 2 dargestellten Beziehungen wird im Ausitllrrungsbeispiel den Brennstoffzellen die dreifache Anzahl Elektrolysezellen zugeordnet.
• Figur 3 zeigt den Querschnitt durch ein einseitig geschlossenes Festelektrolytrohr mit in Serie gesohalteten Brennstofizellen, aus dem innen Stick stoff vom Sunde abgesogen und Luft von außen nachgesogen wird, den Ouerschnitt durch ein einseitig geschlossenes Festelektrolytrohr mit in Serie geschalteten Elektrolysezellen, aus denen innen Wasserstoff vom Ende abgesogen und Wasserdampf aus einem Zwischenraum nachgesogen wird, und die Ansicht eines zweiten derartigen Festelektrolytrohres mit in Selie geschalteten Elektrolysezellen, Die Yersohaltung der Anoden auf der Außen- und der Ka.thoden auf der Innenwand der Festelektrolytrohreüber Bohrungen durch den Festelektrolytengeht unmittelbar aus den Querschnittszeichnungen hervor. Zur Gruppe der Festelektrolytrohre, deren Zellen sämtlich zu einer Serie zusammengeschaltei sind, gehört ein viertes Rohr, das sich vor dem in der Ansicht gezeichneten befindet und nicht abgebildet ist. Aus Figur 4 wird der Grundriß solcher Grupren und aus Figur 5 die elektrische Schaltung ersichtlich;der Schaltplan zeigt auch elektrische Verbindungen zwischen den einzelnen Gruppen zum Leistungsausgleich, zur Signalgabe nach außen sowie gegebenenfalls zur Energieruführung bzw.
• -entnahme.Es werden beispielsweise 150 dieses Gruppen in einem der Module untergebracht, aus denen sich größere Anlagen aufbauen, Sämtliche Festelektrolytrohre eines Moduls stehen in einem gemeinsamen Brenngasraum, in den von oben frisches Brenngas einströmt und aus dem serbrauchtes Brenngas unten durch einen Zwischenraum seitlich austritt.
• in Teil dieses verbrauchten Brenngases wird in den Schornstein entlassen, das übrige Gas bildet unter Zufuhr von Brennstoff und Wärme neues Brenngas, das nach Reinigung den Zellen zugeleitet wird.
• In Figur 6 ist dargestellt, wie in einer kreisfbrmigen Anordnung der in Figur 7 gezeigten Art in engem thermischen Kontakt zwischen den Modulen die Reaktonskammern für die Herstellung des Brenngases sowie Leitungen und Wärmetaustausoher unterzubringen sind. Der zentrale freie Raum der Kreisanordnung nimmt Einrichtungen zur Gasreinigung auf.
• Mehrere Schichten von Je 20 Moduln übereinander gebaut führen zu turmartigen Gasgeneratoren, aus denen man die Produkte Wasserstoff und Stickstoff in Sammelleitungen, wie sie Figur 4 zeigt, zur Verarbeitung herauszieht. Da freier Sauerstoff nur durch Keramikrohre fließt, können die Gasbehälter weitestgehend aus metallischen Werkstoffen hergestellt werden. Die Außenhaut der Anlage umschließt die in Figur 3 und 6 sichtbare Schicht zur thermischen Isolation, die sich in Wasserdampf befindet. Weitere notwendige Isolationaschiehten wurden in den Zeichnungen fortgelassen. Jeder einzelne Modul der Anlage ist von außen zugänglich, so daß sich die Meßfühler zur Regelung bequem anbringen und bei Störungen, Veränderungen, Reparaturen, Absohiltungen und Auswechselungen vornehmen lassen.

Claims (9)

Patentansprüche

1. Verfahren zur elektrochemischen Herstellung von Wasserstoff aus Wasserdampf und Stickstoff aus Luft, dadurch gekennzeichnet, daß Festelektrolyt zellen, die aus Wasserdampf Sauerstoff abtrennen, mit Festelektrolytzellen, die Luftsauerstoff mit einem brennbaren Gas umsetzen und Stickstoff als Restkomponente liefern, kombiniert wurden, und zwar vorzugsweise in der Art, daß in einer gesohlossenen Vorriohtung auf engem Raume Serien von Festelektrolytzellen zur Wasserdampf- bzw.

Luftzerlegung parallel nebeneinander oder ineinanker angeordnet sind, wobei in diesen Stromkreisen das VerhGltnis der Zahl der Wasserdampfzellen zur Zahl der Luftzellen zwischen 1 und 5 bis 6 liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das fUr die Anoden der beiden Arten von Festelektrclytzellen benötigte Brenngas in einem Reaktionsraum innerhalb der Anlage aus sohle oder Kohlenwasserstoffen mit Wärme und mehr oder weniger oxidiertem Brenngas aus den Feselektrolytzellen produziert und somit ein Teil des Anodengases Jewils im Kreis durch die Anlage geschickt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmehaushalt der Anlage durch die Menge des zugeführten Brenngases, die Menge des mit oxydiertem Brenngas umgesetzten Primärbrennstoffes, die Menge des durchgeleiteten Wasserdampfüberschusses, die Menge parallel aus Wasser produzierten Wasserdampfes, die Menge der über die elektrischen Zu- und Abführungen der Festelektrolyzellen zusätzlich zugeführten oder entnommenen elektrischen Energie oder durch einen Teil dieser Mittel mit Hilfe der Anlagentemperatur als Signal geregelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die benötigte Luft mit ihrem natürlichen Feuohtigkeitsgehalt, mit zusätzlicher Anfeuchtung bei Normaltemperatur oder mit Wasserdampfzusätzen, nach Erhitzung verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Regelung des Luftstromes als Signal die Gesamtspannung der Brennstoffzellenserie bzw. die Spannung zwischen elektrischen Verbindungen gleichartiger Endpole verschiedener Brennstoffaillenserien dient.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung von Brenngas, oxydiertes Brenngas und resultierendem Wasserstoff/ Wasserdampfgemiah sowie Stickstoff an der elektromotorischen Kraft separater Festelektrolytzellen gaspotentiometrisch kontrolliert und die Regelung der Anlage mit Hilfe der Signale dieser Zellen durohgeführt wird.

7. Feselektrolytzellen zur DurohfUhrung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Festelektrolyt aus Zirkonoxid mit beliebigem Gehalt an Hafniumoxid und aus einzelnen oder gemischten Zusätzen von Magnesium-, Calcium-, Soandium-', Yttriumoxid oder Oxiden der tanthamiden zusammengesetzt ist, daß die Elektroden unter reduzierenden Gasen aus porösen Schichten von Nickel, Kupfer, Eisen, Kobalt oder einer anderen, unter den Betriebsbedingungen beständigen reinen, gemischten oder legierten Metallphase mit untergemischten Antisintermitteln wie Zirkonoxid als Zusatz von 5 - 50 Get.-; bestehen oder daß zwischen Festelektrolyt und Elektrode eine Schicht gelegt ist, bestehend aus 30 bis 80 Mol-% Chrom-, Cer-oder Uranoxid plus 10bis 55 Mol-% Zirkonoxid plus 10 bis 15 Mol-% Yttrium-, Magnesium- oder sonstigem Feselektrolytzusatzoxid.

8. Vorriohtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruoh 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwischen den einzelnen Feselektrolytzellen sowie zwischen Zellenserien auf verschiedenen Festelektrolytrohren mit Hilfe durch die Feselektrolytwand gefthrter und darin mit einem Glas gasdicht eingeschmolzener Metalldrähte, gemischter Metall-Keramik-Körper oder Keramikstifte aus Material der für die Elektroden unter oxidierendem Gas verwendeten Art hergestellt sind.

9. Vorrichtung zur Durchftllirung des Verfahrens nach Anaspruch 1 und 8, dadurch gekennleichnet, daß bei Gruppen von Serien aus Brenastofi- und Elektrolysezellen gleichartige Endpole der Brennstoffzellserien miteinander leitend verbunden und von diesen Leitungen aus der Anlage herausgeführt sind.