IT202300007569A1

IT202300007569A1 - Compartmentalized electrolyzer system

Info

Publication number: IT202300007569A1
Application number: IT102023000007569A
Authority: IT
Inventors: Thomas Lamberti; Manuel Anfosso; Federico Orfanelli; Luigi Migliorini
Original assignee: Enphos S R L
Priority date: 2023-04-18
Filing date: 2023-04-18
Publication date: 2024-10-18

Description

DESCRIZIONE dell'Invenzione Industriale dal titolo: ?Sistema elettrolizzatore compartimentato? DESCRIPTION of the Industrial Invention entitled: ?Compartmentalized electrolyzer system?

TESTO DELLA DESCRIZIONE DESCRIPTION TEXT

La presente invenzione ha ad oggetto un sistema elettrolizzatore per la produzione di idrogeno, comprendente una cassa armadio provvista di allacci di ingresso da un sistema di alimentazione elettrica di potenza e da un sistema di alimentazione di acqua demineralizzata e di allacci di uscita per idrogeno gassoso e per ossigeno gassoso, all?interno della quale cassa armadio sono alloggiati: The present invention relates to an electrolyser system for the production of hydrogen, comprising a cabinet provided with input connections from an electrical power supply system and from a demineralised water supply system and output connections for gaseous hydrogen and gaseous oxygen, inside which cabinet are housed:

almeno una unit? di alimentazione elettrica, mezzi di produzione di idrogeno comprendenti una o pi? celle elettrolitiche a membrana alimentate elettricamente dalla detta unit? di alimentazione elettrica e definenti un lato anodico e un lato catodico, at least one electrical power supply unit, hydrogen production means comprising one or more membrane electrolytic cells electrically powered by said electrical power supply unit and defining an anode side and a cathode side,

mezzi di gestione dei fluidi presenti nel detto lato catodico, means of managing the fluids present in the said cathode side,

mezzi di gestione dei fluidi presenti nel detto lato anodico comprendenti almeno un circuito idraulico contenente una soluzione elettrolita e configurato per l?alimentazione della soluzione elettrolita stessa ai detti mezzi di produzione di idrogeno, il quale circuito idraulico ? in comunicazione con i detti allacci di ingresso dal detto sistema di alimentazione di acqua demineralizzata, ed una o pi? pompe, mezzi di gestione dei fluidi presenti nel detto lato catodico, means for managing the fluids present in said anode side comprising at least one hydraulic circuit containing an electrolyte solution and configured for supplying the electrolyte solution itself to said hydrogen production means, which hydraulic circuit is in communication with said input connections from said demineralized water supply system, and one or more pumps, means for managing the fluids present in said cathode side,

una o pi? unit? elettroniche di controllo. one or more electronic control units.

La presente invenzione riguarda una geometria di posizionamento, compartimentazione, ventilazione e gestione termica dei componenti di un sistema elettrolizzatore a membrana per la produzione di idrogeno all?interno di una struttura compartimentata. The present invention relates to a geometry of positioning, compartmentalization, ventilation and thermal management of the components of a membrane electrolyzer system for the production of hydrogen within a compartmentalized structure.

Il sistema elettrolizzatore ? uno dei sistemi che compone un impianto di produzione di idrogeno da elettrolisi. In particolare, l?impianto di produzione di idrogeno da elettrolisi ? composto da tre sistemi: a) il sistema elettrolizzatore; b) il sistema di alimentazione elettrica di potenza; c) il sistema di produzione di acqua demineralizzata, che tipicamente fornisce al sistema elettrolizzatore acqua con conduttivit? di circa 20 ?S/cm. The electrolyzer system is one of the systems that make up a hydrogen production plant from electrolysis. In particular, the hydrogen production plant from electrolysis is composed of three systems: a) the electrolyzer system; b) the electrical power supply system; c) the demineralized water production system, which typically supplies the electrolyzer system with water with a conductivity of about 20 ?S/cm.

L?insieme di questi tre sistemi permette la produzione di idrogeno da una fonte di corrente elettrica ed una fonte di acqua. The combination of these three systems allows the production of hydrogen from an electric current source and a water source.

Il sistema di alimentazione elettrica di potenza si occupa di gestire la fonte di alimentazione di corrente elettrica, che pu? provenire dalla rete di distribuzione elettrica e/o da fonte rinnovabile o da altra fonte, gestendo e modulando opportunamente la corrente da mandare al sistema elettrolizzatore per l?elettrolisi. The power supply system is responsible for managing the electrical current supply source, which can come from the electricity distribution network and/or from a renewable source or from another source, appropriately managing and modulating the current to be sent to the electrolyzer system for electrolysis.

Il sistema di produzione di acqua demineralizzata si occupa di gestire la fonte di alimentazione dell?acqua (dalla rete, dal mare, da altra fonte) gestendo e modulando opportunamente la produzione e fornitura di acqua demineralizzata al sistema elettrolizzatore per l?elettrolisi. The demineralized water production system is responsible for managing the water supply source (from the network, from the sea, from another source) by appropriately managing and modulating the production and supply of demineralized water to the electrolyzer system for electrolysis.

I due sistemi di alimentazione elettrica di potenza e di produzione di acqua demineralizzata sono considerati ausiliari al sistema elettrolizzatore. The two systems of power supply and demineralized water production are considered auxiliaries to the electrolyzer system.

Il sistema elettrolizzatore per la produzione di idrogeno comprende almeno una cella elettrolitica a membrana alimentata elettricamente che genera idrogeno da un primo lato detto catodico e genera ossigeno da un secondo lato detto anodico mediante elettrolizzazione dell?acqua. Il fluido liquido in ingresso alla cella elettrolitica, chiamato soluzione elettrolita, pu? essere acqua demineralizzata pura o una soluzione in cui l?acqua demineralizzata ? addizionata con opportuni additivi, come ad esempio l?idrossido di potassio KOH. Al lato anodico fluisce la soluzione elettrolita da cui vengono generati l?idrogeno e l?ossigeno. Il sistema elettrolizzatore comprende inoltre un sistema di gestione dei fluidi anodici, in particolare soluzione di elettrolita ed ossigeno, un sistema di gestione dei fluidi catodici, in particolare idrogeno, un sistema di alimentazione elettrica della cella elettrolitica e degli ausiliari dell?impianto, un sistema di controllo. The electrolyzer system for the production of hydrogen comprises at least one electrically powered membrane electrolytic cell that generates hydrogen from a first side called the cathode and generates oxygen from a second side called the anode by electrolyzing water. The liquid fluid entering the electrolytic cell, called the electrolyte solution, can be pure demineralized water or a solution in which the demineralized water is added with appropriate additives, such as potassium hydroxide KOH. The electrolyte solution from which hydrogen and oxygen are generated flows to the anode side. The electrolyzer system also comprises a management system for the anode fluids, in particular the electrolyte and oxygen solution, a management system for the cathode fluids, in particular hydrogen, an electrical power supply system for the electrolytic cell and the system auxiliaries, and a control system.

Nei sistemi elettrolizzatori prodotti su scala industriale, l?ossigeno e l?idrogeno vengono generati dall?elettrolisi della soluzione acquosa nelle sezioni anodiche e catodiche di una cella elettrolitica comprendente una pluralit? di canali anodici e catodici. In una cella elettrolitica del tipo a membrana a stato solido (PEM - Membrana a scambio protonico o AEM - Membrana a scambio anionico), successivamente alla reazione di scissione elettrolitica dell?acqua, ottenuta mediante la fornitura di corrente continua alla cella elettrolitica, i gas ossigeno e idrogeno prodotti dalla reazione si trovano separati dalla membrana stessa rispettivamente nei canali anodici e catodici. L?acqua demineralizzata viene fornita attraverso la soluzione di elettrolita al lato anodico e viene in parte consumata per la produzione dei gas elettrolitici ed in parte dispersa al lato catodico per un insieme di fenomeni chimico fisici tra cui osmosi e drag elettrolitico, mentre nella maggior parte permane nel lato anodico. I mezzi di gestione dei fluidi presenti nel lato anodico comprendono il circuito anodico ed i mezzi di gestione dei fluidi presenti nel lato catodico comprendono il circuito catodico. I circuiti anodico e catodico sono due circuiti separati che gestiscono il primo un mix di soluzione elettrolita e ossigeno con tracce di idrogeno, il secondo un mix di idrogeno e soluzione acquosa (anche con presenza di vapore) con tracce di ossigeno e/o elementi derivanti dalla soluzione elettrolita. I circuiti sono tenuti separati anche per motivi di sicurezza essendo l?idrogeno un elemento esplosivo e combustibile e l?ossigeno un elemento fortemente ossidante e comburente. In industrial-scale electrolysis systems, oxygen and hydrogen are generated by electrolysis of the aqueous solution in the anodic and cathodic sections of an electrolytic cell comprising a plurality of anodic and cathodic channels. In a solid-state membrane electrolytic cell (PEM - Proton Exchange Membrane or AEM - Anion Exchange Membrane), following the electrolytic water splitting reaction, obtained by supplying direct current to the electrolytic cell, the oxygen and hydrogen gases produced by the reaction are separated by the membrane itself in the anodic and cathodic channels respectively. The demineralized water is supplied through the electrolyte solution to the anode side and is partly consumed for the production of electrolytic gases and partly dispersed to the cathodic side by a series of chemical-physical phenomena including osmosis and electrolytic drag, while the majority remains on the anodic side. The fluid management means present on the anode side include the anode circuit and the fluid management means present on the cathode side include the cathode circuit. The anode and cathode circuits are two separate circuits, the first managing a mix of electrolyte solution and oxygen with traces of hydrogen, the second a mix of hydrogen and aqueous solution (also with the presence of steam) with traces of oxygen and/or elements deriving from the electrolyte solution. The circuits are also kept separate for safety reasons, as hydrogen is an explosive and combustible element and oxygen is a strongly oxidizing and comburent element.

Il sistema elettrolizzatore in grado di produrre, ed eventualmente purificare, l?idrogeno a partire dalla acqua demineralizzata attraverso un processo di elettrolisi che richiede l?uso di una soluzione elettrolitica (che pu? essere acqua ultra pura a 0.1 micro Siemens/cm o una soluzione di acqua e base KOH a percentuali variabili tra 1% e 10%) che produce come sottoprodotto ossigeno. ? quindi necessario che tale macchinario gestisca i pericoli derivanti da ciascuno di questi fluidi (idrogeno, acqua, soluzioni acide/basiche/corrosive, ossigeno) oltre ai pericoli di fulminazione potenzialmente generati dalle dispersioni elettriche delle alimentazioni dei vari componenti dell?impianto (primo tra tutti la cella elettrolitica, ma anche pompe, elettrovalvole, sensori, resistenze). The electrolyzer system is able to produce, and possibly purify, hydrogen from demineralized water through an electrolysis process that requires the use of an electrolytic solution (which can be ultra pure water at 0.1 micro Siemens/cm or a solution of water and KOH base at percentages varying between 1% and 10%) that produces oxygen as a by-product. It is therefore necessary for this machine to manage the dangers deriving from each of these fluids (hydrogen, water, acid/basic/corrosive solutions, oxygen) in addition to the dangers of lightning potentially generated by electrical dispersion from the power supplies of the various components of the system (first of all the electrolytic cell, but also pumps, solenoid valves, sensors, resistors).

Nella normativa tecnica Europea, la Direttiva Macchine 2006/42/EC stabilisce che i macchinari venduti in territorio EU debbano essere progettati e costruiti per prevenire ogni rischio di esplosione causato dal macchinario stesso o dai gas, liquidi, polveri, vapori o altre sostanze prodotte o usate all?interno del macchinario stesso. Gli integratori di sistemi elettrolizzatori sono quindi chiamati a progettare e costruire i loro sistemi rispettando questa norma, che non ha indicazioni specifiche sul come ottemperarle. In the European technical regulation, the Machinery Directive 2006/42/EC establishes that machinery sold in the EU must be designed and built to prevent any risk of explosion caused by the machinery itself or by gases, liquids, dusts, vapors or other substances produced or used within the machinery itself. Electrolyzer system integrators are therefore required to design and build their systems in compliance with this standard, which has no specific indications on how to comply.

La norma IEC 60079-10-1 rappresenta lo standard pi? importante richiamato da molte normative in tema di valutazione delle distanze di sicurezza e soprattutto della classificazione delle aree di rischio. Questo standard permette di classificare le zone in una tabella che va da Zona Sicura (Neglegible), Zona 2, Zona 1 e Zona 0. La classificazione delle zone stabilisce i requisiti delle apparecchiature elettriche che devono essere usate, a loro volta normate secondo le direttive ATEX (ATEX 2014/34/UE relative ai componenti e ATEX 1999/92/CE relativa alle zone). La norma citata pu? essere usata per definire la ventilazione forzata necessaria al fine di declassificare un area tecnicamente di Zona 1 o Zona 2 in Zona sicura attraverso un processo iterativo che verifica l?effetto della ventilazione considerata. IEC 60079-10-1 is the most important standard referred to by many regulations regarding the evaluation of safety distances and especially the classification of risk areas. This standard allows you to classify zones in a table that goes from Safe Zone (Neglegible), Zone 2, Zone 1 and Zone 0. The classification of zones establishes the requirements of the electrical equipment that must be used, which in turn is regulated according to the ATEX directives (ATEX 2014/34/EU relating to components and ATEX 1999/92/EC relating to zones). The cited standard can be used to define the forced ventilation necessary in order to declassify an area technically from Zone 1 or Zone 2 to a Safe Zone through an iterative process that verifies the effect of the ventilation considered.

Dalla norma si deduce che la ventilazione ? tanto pi? efficace quanto ? maggiore la velocit? del flusso d?aria di ventilazione che passa nell?intorno del presunto punto di perdita. Questo aspetto guida la progettazione verso l?adozione di metodi di protezione del tipo depressurizzato/ventilato che sono tanto pi? efficaci quanto minore ? il volume del contenitore di segregazione e quanto minore ? la sezione trasversale di tale contenitore, specialmente nell?intorno di un presunto punto di perdita. From the standard it can be deduced that ventilation is more effective the higher the speed of the ventilation air flow passing around the presumed leak point. This aspect guides the design towards the adoption of depressurized/ventilated protection methods which are more effective the smaller the volume of the segregation container and the smaller the cross-section of this container, especially around a presumed leak point.

Alle condizioni di progetto dettate dalla norma, si sommano le caratteristiche dei gas prodotti dalla cella elettrolitica ed oggetto di analisi di sicurezza in merito a presunte perdite potenziali. The design conditions dictated by the standard are added to the characteristics of the gases produced by the electrolytic cell and subject to safety analysis regarding presumed potential leaks.

In particolare, l?idrogeno ? un gas esplosivo con una densit? a temperatura ambiente pari a 0.08988 kg/m<3>, minore di quella dell?aria (1.225 kg/m<3>), tende cio? ad andare in alto rispetto alla direzione del campo di gravit?. Il range di infiammabilit? dell?idrogeno in aria ? tra il 4% ed il 77%, il range di infiammabilit? in ossigeno puro ? tra il 4% ed il 94% con una temperatura di auto innesco di 560 ?C. Il range di esplosivit? in aria varia tra il 18% ed il 60%. Date le temperature di esercizio del sistema elettrolizzatore, il rischio da mitigare ? quello dell?esplosione generato dall?accumulo di una miscela di aria e idrogeno in un volume chiuso e presenza di una fonte di innesco. In particular, hydrogen is an explosive gas with a density at room temperature of 0.08988 kg/m<3>, lower than that of air (1.225 kg/m<3>), that is, it tends to rise with respect to the direction of the gravity field. The flammability range of hydrogen in air is between 4% and 77%, the flammability range in pure oxygen is between 4% and 94% with an auto-ignition temperature of 560 °C. The explosive range in air varies between 18% and 60%. Given the operating temperatures of the electrolyzer system, the risk to be mitigated is that of an explosion generated by the accumulation of a mixture of air and hydrogen in a closed volume and the presence of an ignition source.

L?ossigeno ? un gas riducente con una densit? a temperatura ambiente pari a 1.429 kg/m<3>, maggiore di quella dell?aria (1.225 kg/m<3>), tende cio? ad andare in basso rispetto alla direzione del campo di gravit?. L?ossigeno pu? provocare combustione spontanea se entra in contatto con combustibili. Oxygen is a reducing gas with a density at room temperature of 1.429 kg/m<3>, greater than that of air (1.225 kg/m<3>), that is, it tends to move downwards with respect to the direction of the gravitational field. Oxygen can cause spontaneous combustion if it comes into contact with fuels.

L?idrossido di potassio (KOH) ? un composto nocivo e corrosivo. Pu? essere usato come elettrolita nelle soluzioni acquose di alcune tipologie di celle elettrolitiche, in genere ? presente in soluzione diluita in bassa percentuale (1-10%). Potassium hydroxide (KOH) is a harmful and corrosive compound. It can be used as an electrolyte in aqueous solutions of some types of electrolytic cells, usually present in a diluted solution in low percentage (1-10%).

Si definisce acqua ultra pura l?acqua che ha subito un processo di demineralizzazione e deionizzazione che l?ha portata ad avere un livello di conducibilit? elettrica pari o inferiore a 0,1 ?S/cm. Si tratta di un fluido molto corrosivo per i metalli. Ultra pure water is defined as water that has undergone a demineralization and deionization process that has led it to have an electrical conductivity level equal to or lower than 0.1 ?S/cm. This is a fluid that is very corrosive to metals.

Molta enfasi e attenzione ? stata data dallo stato dell?arte allo sviluppo degli stack, ossia insiemi di una o pi? celle elettrolitiche, responsabili della generazione di idrogeno e ossigeno attraverso il processo di elettrolisi. Simile attenzione ? stata posta a specifici elementi del sistema elettrolizzatore e/o alla loro integrazione, al fine di aumentare l?efficienza di produzione di idrogeno (es. sistemi di ricircolo della soluzione acquosa anodica, sistemi di recupero del calore anodico, etc.). L?integrazione dei sistemi elettrolizzatori riguarda anche altri fattori, ed in particolare quelli legati alla sicurezza, al recepimento delle normative sulla sicurezza, alle prestazioni in termini di volumi e pesi. Tali aspetti sono spesso lasciati agli ?integratori?, ossia operatori che sviluppano i progetti dedicati o prodotti che necessitano sempre di specifiche considerazioni per l?installazione. Ad oggi, nessuna progettazione di sistema che valutasse specificatamente questi temi ? stata sviluppata. Much emphasis and attention has been given by the state of the art to the development of stacks, i.e. sets of one or more electrolytic cells, responsible for the generation of hydrogen and oxygen through the electrolysis process. Similar attention has been paid to specific elements of the electrolyzer system and/or their integration, in order to increase the efficiency of hydrogen production (e.g. anodic aqueous solution recirculation systems, anode heat recovery systems, etc.). The integration of electrolyzer systems also concerns other factors, and in particular those related to safety, compliance with safety regulations, performance in terms of volumes and weights. These aspects are often left to the "integrators", i.e. operators who develop dedicated projects or products that always require specific considerations for installation. To date, no system design that specifically evaluates these issues has been developed.

Il documento US 2022/380908 A1 descrive un sistema elettrolizzatore comprendente una cassa di alloggiamento della cella elettrolitica. La cassa comprende definisce uno spazio interno con un secondo fluido e sigillato rispetto ad un primo fluido che circonda la cassa. All?interno della cassa, tuttavia, non c?? separazione tra il lato anodico ed il lato catodico, e una perdita pu? portare ad una miscela di idrogeno e ossigeno. US 2022/380908 A1 describes an electrolyzer system comprising a case housing the electrolytic cell. The case comprises an internal space with a second fluid and is sealed from a first fluid surrounding the case. Inside the case, however, there is no separation between the anode side and the cathode side, and a leak can result in a mixture of hydrogen and oxygen.

L?obiettivo dell?invenzione ? l?ottenimento di un metodo di progettazione che permetta di identificare il posizionamento relativo dei componenti principali di un sistema elettrolizzatore che garantisca prestazioni in termini di spazio occupato, ventilazione di sicurezza, gestione termica. Il problema che si intende risolvere riguarda la progettazione di un sistema elettrolizzatore che prevenga rischi di esplosivit?, allagamento e dispersione elettrica. Lo scopo finale ? definire un metodo di progettazione che coniughi gli aspetti di sicurezza ed efficienza di processo di un sistema elettrolizzatore, affrontando tali aspetti insieme al fine di identificare soluzioni mutuamente vantaggiose. The aim of the invention is to obtain a design method that allows to identify the relative positioning of the main components of an electrolyzer system that guarantees performances in terms of occupied space, safety ventilation, thermal management. The problem that is intended to be solved concerns the design of an electrolyzer system that prevents risks of explosiveness, flooding and electrical dispersion. The final aim is to define a design method that combines the aspects of safety and process efficiency of an electrolyzer system, addressing these aspects together in order to identify mutually advantageous solutions.

La presente invenzione mira all?ottenimento degli scopi suddetti ed al superamento degli inconvenienti dei sistemi attualmente noti, con un sistema elettrolizzatore come descritto all?inizio, in cui inoltre la detta cassa armadio ? costituita da pareti esterne stagne che definiscono uno spazio interno e paratie interne disposte in modo tale per cui lo spazio interno ? suddiviso in almeno tre zone, di cui The present invention aims at achieving the above-mentioned purposes and overcoming the drawbacks of currently known systems, with an electrolyser system as described at the beginning, in which furthermore the said cabinet is constituted by watertight external walls which define an internal space and internal bulkheads arranged in such a way that the internal space is divided into at least three zones, of which

una zona idrogeno per l?alloggiamento dei detti mezzi di produzione di idrogeno e dei mezzi di gestione dei fluidi presenti nel detto lato catodico, a hydrogen zone for housing said hydrogen production means and the means for managing the fluids present in said cathode side,

una zona acqua e ossigeno per l?alloggiamento dei detti mezzi di gestione dei fluidi presenti nel detto lato anodico e a water and oxygen zone for housing the said fluid management means present in the said anode side and

una zona elettrica e controllo per l?alloggiamento delle dette unit? elettroniche di controllo e della detta unit? di alimentazione elettrica. an electrical and control area for housing said electronic control units and said electrical power supply unit.

La cassa armadio costituisce in questo modo una struttura di contenimento del sistema elettrolizzatore che, grazie alla presenza di paratie interne opportunamente installate, ? suddivisa in zone di segregazione. In particolare, la zona idrogeno, che accoglie i componenti che operano prevalentemente con il fluido idrogeno; la zona acqua e ossigeno che accoglie prevalentemente i componenti che operano prevalentemente con i fluidi di raffreddamento, acqua di reazione e ossigeno; la zona elettrica e controllo che accoglie i componenti per il controllo e la gestione elettrica. The cabinet thus constitutes a containment structure for the electrolyzer system which, thanks to the presence of appropriately installed internal bulkheads, is divided into segregation zones. In particular, the hydrogen zone, which houses the components that operate predominantly with the hydrogen fluid; the water and oxygen zone which houses the components that operate predominantly with the cooling fluids, reaction water and oxygen; the electrical and control zone which houses the components for electrical control and management.

La suddivisione in zone separate permette di segregare le eventuali perdite, garantendo anche intrinsecamente una divisione naturale delle zone mediante sfruttamento delle diverse caratteristiche di densit? e dispersione in aria di idrogeno e ossigeno. The division into separate zones allows for the segregation of any losses, also intrinsically guaranteeing a natural division of the zones by exploiting the different characteristics of density and dispersion of hydrogen and oxygen in the air.

In un esempio esecutivo i mezzi di gestione dei fluidi presenti nel lato catodico comprendono mezzi di purificazione dell?idrogeno e mezzi di analisi dell?idrogeno, i quali mezzi di purificazione dell?idrogeno e mezzi di analisi dell?idrogeno sono alloggiati nella detta zona idrogeno. In one embodiment, the fluid management means present in the cathode side include hydrogen purification means and hydrogen analysis means, which hydrogen purification means and hydrogen analysis means are housed in said hydrogen zone.

In un ulteriore esempio esecutivo sono previsti mezzi di regolazione termica alloggiati nella detta zona ossigeno e acqua. In a further executive example, thermal regulation means are provided housed in the said oxygen and water zone.

In una forma esecutiva una prima detta paratia interna separa la zona idrogeno dalla zona acqua e ossigeno ed ? disposta verticalmente ed ? stagna ad eccezione di una o pi? aperture passanti poste in una porzione inferiore della prima paratia interna stessa. In one embodiment, a first internal bulkhead separates the hydrogen zone from the water and oxygen zone and is arranged vertically and is watertight except for one or more through openings located in a lower portion of the first internal bulkhead itself.

Secondo un?ulteriore forma esecutiva la detta cassa armadio comprende un vano antiallagamento posto al di sotto della zona idrogeno e della zona acqua e ossigeno, il quale vano antiallagamento ? separato dalla zona idrogeno e dalla zona acqua e ossigeno mediante una seconda detta paratia interna disposta orizzontalmente e costituita almeno in parte da una griglia atta a permettere il passaggio di fluidi gassosi e liquidi. La griglia pu? essere sostituita da una serie di fori o aperture passanti. According to a further embodiment, the said cabinet comprises an anti-flooding compartment located below the hydrogen zone and the water and oxygen zone, which anti-flooding compartment is separated from the hydrogen zone and the water and oxygen zone by a second said internal bulkhead arranged horizontally and consisting at least in part of a grid suitable for allowing the passage of gaseous and liquid fluids. The grid can be replaced by a series of through holes or openings.

In una forma esecutiva ulteriore la detta zona elettrica e controllo ? separata dal resto della cassa armadio mediante una terza detta paratia interna interamente stagna ad eccezione di aperture passanti per il passaggio di cavi elettrici, le quali aperture passanti sono provviste di mezzi di sigillatura del passaggio dei cavi elettrici. In a further embodiment, the said electrical and control area is separated from the rest of the cabinet by a third internal bulkhead which is entirely watertight with the exception of through openings for the passage of electrical cables, which through openings are provided with means for sealing the passage of electrical cables.

I componenti elettrici dell?impianto sono quindi segregati in un vano stagno e non possono venire in contatto con l?acqua o con gas. The electrical components of the system are therefore segregated in a watertight compartment and cannot come into contact with water or gas.

In un ulteriore esempio esecutivo sono previsti mezzi di ventilazione attiva configurati per causare una depressione all?interno della cassa armadio. In a further executive example, active ventilation means are provided configured to cause a depression inside the cabinet case.

Si forma in questo modo un flusso di aria forzata che mira ad impedire accumuli di idrogeno e di ossigeno per eventuali perdite nei vani interni della cassa armadio e che tali accumuli vengano pericolosamente in contatto. In this way, a forced air flow is formed which aims to prevent accumulations of hydrogen and oxygen due to possible leaks in the internal compartments of the cabinet and that such accumulations come into dangerous contact.

Vantaggiosamente il volume di ventilazione e la sezione di passaggio della ventilazione vengono mantenuti il pi? possibile ridotti, aumentando la velocit? della ventilazione. Advantageously, the ventilation volume and the ventilation passage section are kept as small as possible, increasing the ventilation speed.

Secondo un ulteriore esempio esecutivo, i detti mezzi di ventilazione comprendono una o pi? aperture passanti di ingresso per l?aria praticate nelle dette pareti esterne, le quali aperture passanti di ingresso sono posizionate in una parte superiore della detta zona acqua e ossigeno, e una o pi? aperture passanti di uscita per l?aria praticate nelle dette pareti esterne, le quali aperture passanti di uscita sono posizionate in una parte superiore della detta zona idrogeno. According to a further executive example, said ventilation means comprise one or more through-inlet openings for the air made in said external walls, which through-inlet openings are positioned in an upper part of said water and oxygen zone, and one or more through-outlet openings for the air made in said external walls, which through-outlet openings are positioned in an upper part of said hydrogen zone.

L?aria entra all?interno della cassa armadio quindi nella zona ossigeno ed esce dalla zona idrogeno. In combinazione con le aperture passanti poste nella porzione inferiore della prima paratia interna disposta verticalmente e/o con la griglia della seconda paratia interna disposta orizzontalmente come descritte sopra, il percorso di ventilazione vantaggiosamente parte dall?alto della zona ossigeno, scende verso il basso, passa attraverso il vano antiallagamento e/o attraverso la prima paratia e risale nella zona idrogeno verso le uscite in alto. The air enters the cabinet box then in the oxygen zone and exits in the hydrogen zone. In combination with the through openings located in the lower portion of the first internal bulkhead arranged vertically and/or with the grille of the second internal bulkhead arranged horizontally as described above, the ventilation path advantageously starts from the top of the oxygen zone, descends downwards, passes through the flood compartment and/or through the first bulkhead and goes back up in the hydrogen zone towards the exits at the top.

Secondo una forma esecutiva, i mezzi di ventilazione comprendono una o pi? ventole nella zona idrogeno in corrispondenza delle dette aperture passanti di uscita. According to one embodiment, the ventilation means comprise one or more fans in the hydrogen zone at the said through-out outlet openings.

Questo sistema permette di semplificare la progettazione e l?assemblaggio del sistema elettrolizzatore, permettendo un pi? facile adattamento ai componenti reperibili sul mercato rispettando al contempo le normative. This system allows to simplify the design and assembly of the electrolyzer system, allowing an easier adaptation to the components available on the market while respecting the regulations.

Secondo una forma esecutiva ulteriore, la detta unit? di controllo ? collegata con una pluralit? di sensori, i quali sensori comprendono almeno un sensore di presenza di idrogeno posizionato nella detta zona idrogeno, almeno un sensore di presenza di ossigeno posizionato nella detta zona acqua e ossigeno, almeno un sensore di livello di acqua posizionato nel detto vano antiallagamento. According to a further embodiment, said control unit is connected to a plurality of sensors, which sensors comprise at least one hydrogen presence sensor positioned in said hydrogen zone, at least one oxygen presence sensor positioned in said water and oxygen zone, at least one water level sensor positioned in said anti-flooding compartment.

L?unit? di controllo ? configurata per monitorare i detti sensori e di valutare situazioni anomale sulla base dei segnali ricevuti da tali sensori. Secondo una strategia di prevenzione, in caso di anomalia vengono generati allarmi e/o il sistema ? riportato in una situazione di sicurezza, ad esempio mediante il blocco delle operazioni. The control unit is configured to monitor the said sensors and to evaluate anomalous situations based on the signals received from these sensors. According to a prevention strategy, in the event of an anomaly, alarms are generated and/or the system is brought back to a safe situation, for example by blocking operations.

Il sistema elettrolizzatore oggetto della presente invenzione pu? pertanto combinare le sopra menzionate tecniche di protezione, in particolare di segregazione e di prevenzione, per ottenere una struttura compartimentata che risulta vantaggiosa in termini di spazi occupati, sicurezza intrinseca, efficienza. The electrolyzer system which is the object of the present invention can therefore combine the above-mentioned protection techniques, in particular segregation and prevention, to obtain a compartmentalized structure which is advantageous in terms of occupied spaces, intrinsic safety and efficiency.

Queste ed altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno pi? chiaramente dalla seguente descrizione di alcuni esempi esecutivi non limitativi illustrati nei disegni allegati in cui: la fig. 1 illustra uno schema del sistema e dei suoi componenti; These and other features and advantages of the present invention will become clearer from the following description of some non-limiting executive examples illustrated in the attached drawings in which: fig. 1 illustrates a diagram of the system and its components;

la fig. 2 illustra i percorsi di ventilazione; la fig. 3 illustra i movimenti naturali dei fluidi in caso di perdita; Fig. 2 illustrates the ventilation paths; Fig. 3 illustrates the natural movements of fluids in the event of a leak;

la fig. 4 illustra il posizionamento dei sensori; la fig. 5 illustra i mezzi di riscaldamento. Fig. 4 illustrates the positioning of the sensors; Fig. 5 illustrates the heating means.

Note le caratteristiche del sistema elettrolizzatore e dei pericoli generati dai fluidi usati o prodotti, al fine di ottemperare allo scopo di sviluppare una progettazione che permetta di identificare il posizionamento dei componenti principale in grado di garantire prestazioni in termini di spazio occupato, ventilazione di sicurezza, gestione termica, la presente invenzione adotta una concezione di assemblaggio dei componenti del sistema elettrolizzatore in specifiche aree segregate da una struttura di contenimento compartimentata (tecnica di segregazione) che divide l?impianto differenti zone a seconda degli scopi e dei fluidi presenti o prevalenti. Given the characteristics of the electrolyser system and the dangers generated by the fluids used or produced, in order to comply with the purpose of developing a design that allows the identification of the positioning of the main components capable of guaranteeing performance in terms of occupied space, safety ventilation, thermal management, the present invention adopts an assembly concept of the components of the electrolyser system in specific areas segregated by a compartmentalised containment structure (segregation technique) that divides the system into different zones depending on the purposes and the fluids present or prevalent.

A questo scopo, come illustrato in figura 1, il sistema elettrolizzatore prevede una struttura di contenimento compartimentata costituita da una cassa armadio 1 provvista di allacci di ingresso da un sistema di alimentazione elettrica di potenza 2 e da un sistema di alimentazione di acqua demineralizzata 3 e di allacci di uscita per idrogeno gassoso e per ossigeno gassoso e progettata per permettere l?installazione di vari sottosistemi all?interno di determinati volumi segregati per mezzo di paratie. Gli allacci in ingresso sono schematizzati mediante frecce in figura 1, mentre gli allacci in uscita, noti al tecnico del ramo, non sono illustrati nelle figure. For this purpose, as illustrated in figure 1, the electrolyzer system provides a compartmentalized containment structure consisting of a cabinet 1 provided with input connections from an electrical power supply system 2 and a demineralized water supply system 3 and output connections for gaseous hydrogen and gaseous oxygen and designed to allow the installation of various subsystems within certain volumes segregated by means of bulkheads. The input connections are schematized by arrows in figure 1, while the output connections, known to those skilled in the art, are not illustrated in the figures.

La cassa armadio 1 ? costituita da pareti esterne stagne che definiscono uno spazio interno e paratie interne disposte in modo tale per cui lo spazio interno ? suddiviso in almeno tre zone, di cui una zona idrogeno 6, una zona acqua e ossigeno 5 e una zona elettrica e controllo 4. Preferibilmente, la cassa armadio 1 ? suddivisa in un?ulteriore zona costituita da un vano antiallagamento 7. La compartimentazione ? basata sulla presenza prevalente del gas/fluido di riferimento. The cabinet 1 is made up of watertight external walls that define an internal space and internal bulkheads arranged in such a way that the internal space is divided into at least three zones, including a hydrogen zone 6, a water and oxygen zone 5 and an electrical and control zone 4. Preferably, the cabinet 1 is divided into a further zone consisting of an anti-flooding compartment 7. The compartmentalization is based on the prevalent presence of the reference gas/fluid.

Il cuore del sistema elettrolizzatore ? costituito da mezzi di produzione di idrogeno 60 comprendenti almeno una cella elettrolitica a membrana, preferibilmente una pluralit? di celle elettrolitiche a membrana organizzate in uno stack. Le celle elettrolitiche possono essere ad esempio del tipo a membrana a scambio anionico (AEM) o, preferibilmente, del tipo a membrana a scambio protonico (PEM). La membrana della cella elettrolitica definisce un lato catodico in cui si trova prevalentemente idrogeno e un lato anodico in cui si trova prevalentemente ossigeno e acqua, in particolare la soluzione elettrolita. The core of the electrolyzer system is constituted by hydrogen production means 60 comprising at least one membrane electrolytic cell, preferably a plurality of membrane electrolytic cells organized in a stack. The electrolytic cells can be for example of the anion exchange membrane (AEM) type or, preferably, of the proton exchange membrane (PEM) type. The membrane of the electrolytic cell defines a cathode side in which predominantly hydrogen is found and an anode side in which predominantly oxygen and water are found, in particular the electrolyte solution.

La zona idrogeno 6 alloggia i mezzi di produzione di idrogeno 60 e mezzi di gestione dei fluidi presenti nel lato catodico 61. I mezzi di gestione dei fluidi presenti nel lato catodico 61 comprendono condotti di trasporto dell?idrogeno verso gli allacci di uscita, una o pi? unit? di purificazione dell?idrogeno 62 e una o pi? unit? di analisi dell?idrogeno 63. The hydrogen zone 6 houses the hydrogen production means 60 and the fluid management means present in the cathode side 61. The fluid management means present in the cathode side 61 include conduits for transporting hydrogen to the outlet connections, one or more hydrogen purification units 62 and one or more hydrogen analysis units 63.

La zona acqua e ossigeno 5 alloggia mezzi di gestione dei fluidi presenti nel lato anodico 50 e mezzi di gestione termica 53. The water and oxygen zone 5 houses fluid management means present in the anode side 50 and thermal management means 53.

I mezzi di gestione dei fluidi presenti nel lato anodico 50, principalmente ossigeno e soluzione elettrolita, possono comprendere circuiti idraulici, ad esempio un circuito idraulico di gestione dell?acqua demineralizzata dagli allacci di ingresso per l?alimentazione dell?acqua demineralizzata stessa ai mezzi di produzione di idrogeno 60, in particolare mediante rabbocco del circuito della soluzione elettrolita ed un circuito di invio dell?ossigeno agli allacci di uscita, scambiatori di calore, una tanica di separazione liquido/gas 51, filtri. The means for managing the fluids present on the anode side 50, mainly oxygen and electrolyte solution, may comprise hydraulic circuits, for example a hydraulic circuit for managing the demineralised water from the input connections for supplying the demineralised water itself to the hydrogen production means 60, in particular by topping up the electrolyte solution circuit and a circuit for sending oxygen to the output connections, heat exchangers, a liquid/gas separation tank 51, filters.

Le pompe 52 possono ad esempio essere una pompa di circolazione per un circuito dedicato della soluzione elettrolita, una pompa di alimentazione dell?acqua in ingresso dagli allacci dell?acqua demineralizzata, per regolarne la pressione. ? possibile prevedere anche una sola pompa o pompe ausiliarie di tipo ulteriore. The pumps 52 can for example be a circulation pump for a dedicated circuit of the electrolyte solution, a pump for supplying the water entering from the demineralized water connections, to regulate its pressure. It is also possible to provide a single pump or additional auxiliary pumps.

La tanica di separazione 51 prevede la gestione dei gas prodotti al lato anodico, principalmente ossigeno ma in caso di mal funzionamento anche idrogeno, pertanto questo elemento ? oggetto anche di una forma di protezione mediante prevenzione. The separation tank 51 provides for the management of the gases produced on the anode side, mainly oxygen but also hydrogen in the event of malfunction, therefore this element is also subject to a form of protection through prevention.

Il fluido elettrolita tipicamente circola nello stack, e pu? essere costituito da acqua demineralizzata o acqua demineralizzata addizionata da additivi come ad esempio KOH. L?acqua demineralizzata una volta entrata nel sistema viene preferibilmente purificata e poi miscelata alla soluzione elettrolita, visto che quest?ultima viene man mano consumata dal processo elettrolitico. The electrolyte fluid typically circulates in the stack, and can be demineralized water or demineralized water with additives such as KOH. Once demineralized water enters the system, it is preferably purified and then mixed with the electrolyte solution, as the latter is gradually consumed by the electrolytic process.

La zona elettrica e controllo 4 alloggia almeno una unit? di alimentazione elettrica 40 e una o pi? unit? elettroniche di controllo 41. The electrical and control zone 4 houses at least one electrical power supply unit 40 and one or more electronic control units 41.

Una prima paratia interna 9 separa la zona idrogeno 6 dalla zona acqua e ossigeno 5. La prima paratia interna 9 ? disposta verticalmente rispetto alla direzione di gravit? ed ? stagna ad eccezione di una o pi? aperture passanti 90 poste in una porzione inferiore della prima paratia interna 9 stessa rispetto alla direzione di gravit?. La paratia interna 9 ? preferibilmente costituita da una lamiera interna sigillata lungo tutto il proprio perimetro sulle superfici interne delle pareti esterne e del tetto. A first internal bulkhead 9 separates the hydrogen zone 6 from the water and oxygen zone 5. The first internal bulkhead 9 is arranged vertically with respect to the direction of gravity and is watertight with the exception of one or more through openings 90 located in a lower portion of the first internal bulkhead 9 itself with respect to the direction of gravity. The internal bulkhead 9 is preferably made of an internal sheet metal sealed along its entire perimeter on the internal surfaces of the external walls and the roof.

La cassa armadio 1 comprende un vano antiallagamento 7 posto al di sotto della zona idrogeno 6 e della zona acqua e ossigeno 5 e separato da queste mediante una seconda paratia interna 10 disposta orizzontalmente rispetto alla direzione di gravit?. La seconda paratia interna 10 ? costituita almeno in parte da una griglia 100 atta a permettere il passaggio di fluidi gassosi e liquidi. Il vano antiallagamento 7 costituisce un volume di sicurezza adeguatamente stagnato che consente di raccogliere dalla zona idrogeno 6 e, soprattutto, dalla zona acqua e ossigeno 5 acqua proveniente da una potenziale perdita. L?acqua cade per gravit? attraverso la griglia 100 e rimane confinata all?interno del vano antiallagamento 7. La griglia 100 pu? essere di qualsiasi forma, pu? essere anche costituita da una lamiera forata, e preferibilmente ? in grado di sostenere i pesi dei componenti installati sopra di essa, nelle zone idrogeno 6 e acqua e ossigeno 5. Il vano antiallagamento 7 e la griglia 100 sono pertanto strutturati in modo da permettere la raccolta dei fluidi pi? pesanti dell?aria (acqua e soluzione elettrolitica) sul fondo della cassa armadio 1 e al contempo di permettere il passaggio di aria di ventilazione dalla zona acqua e ossigeno 5 alla zona idrogeno 6. The cabinet 1 comprises an anti-flooding compartment 7 located below the hydrogen zone 6 and the water and oxygen zone 5 and separated from them by a second internal bulkhead 10 arranged horizontally with respect to the direction of gravity. The second internal bulkhead 10 is constituted at least in part by a grid 100 designed to allow the passage of gaseous and liquid fluids. The anti-flooding compartment 7 constitutes an adequately sealed safety volume that allows water from a potential leak to be collected from the hydrogen zone 6 and, above all, from the water and oxygen zone 5. The water falls by gravity through the grid 100 and remains confined within the anti-flooding compartment 7. The grid 100 may be of any shape, it may also be constituted by a perforated sheet metal, and preferably is made of a special steel sheet. capable of supporting the weight of the components installed above it, in the hydrogen 6 and water and oxygen 5 zones. The flood-proof compartment 7 and the grid 100 are therefore structured in such a way as to allow the collection of fluids heavier than air (water and electrolytic solution) on the bottom of the cabinet case 1 and at the same time to allow the passage of ventilation air from the water and oxygen zone 5 to the hydrogen zone 6.

La zona elettrica e controllo 4 ? separata dal resto della cassa armadio 1 mediante una terza paratia interna 11 interamente stagna ad eccezione di aperture passanti per il passaggio di cavi elettrici. Le aperture passanti sono provviste di mezzi di sigillatura al passaggio dei cavi elettrici noti al tecnico del ramo, come ad esempio pressacavi. The electrical and control area 4 is separated from the rest of the cabinet 1 by a third internal bulkhead 11 which is completely watertight except for through openings for the passage of electrical cables. The through openings are provided with means of sealing the passage of electrical cables known to those skilled in the art, such as cable glands.

L?unit? di alimentazione elettrica 40 fornisce corrente elettrica per mezzo dei cavi elettrici ai mezzi di produzione di idrogeno 60, in particolare allo stack elettrolitico, alle pompe 52, a elettrovalvole di regolazione dei circuiti, ai sensori e alle resistenze 15. The electrical power supply unit 40 supplies electrical current via electrical cables to the hydrogen production means 60, in particular to the electrolytic stack, the pumps 52, the circuit control solenoid valves, the sensors and the resistors 15.

L?unit? di controllo 41 ? collegata con una pluralit? di sensori posizionati nelle varie zone della cassa armadio 1. The control unit 41 is connected to a plurality of sensors positioned in the various areas of the cabinet 1.

Il sistema elettrolizzatore comprende inoltre mezzi di ventilazione attiva configurati per causare una depressione all?interno della cassa armadio 1, schematizzati in figura 2. The electrolyzer system also includes active ventilation means configured to cause a depression inside the cabinet case 1, schematized in figure 2.

A tale scopo le pareti esterne della cassa armadio 1 sono chiuse in modo da permettere che ci sia un confinamento degli spazi chiusi interni che si trovano in depressione grazie alla presenza della ventilazione forzata. In particolare, la cassa armadio 1 presenta su tutti i lati pareti esterne costituite da lamiere di chiusura removibili e semi sigillate per mezzo di guarnizioni. For this purpose, the external walls of the cabinet 1 are closed in such a way as to allow for the confinement of the internal closed spaces which are in depression thanks to the presence of forced ventilation. In particular, the cabinet 1 has on all sides external walls made of removable closing sheets and semi-sealed by means of gaskets.

I mezzi di ventilazione comprendono una o pi? aperture passanti di ingresso per l?aria 8 praticate nelle pareti esterne. Tali aperture passanti di ingresso 8 sono posizionate in una parte superiore della zona acqua e ossigeno 5. In particolare, le pareti esterne della zona acqua e ossigeno 5 sono provviste di un sistema di aperture verso l?esterno che permette l?ingresso di un flusso di aria di ventilazione. Tali aperture sono posizionate sulla lamiera del tetto o nella parte alta rispetto alla direzione di gravit? delle lamiere perimetrali mediante feritoie conformate in modo tale da proteggere dall?ingresso di eventuali schizzi d?acqua ed in grado di contenere specifici filtri aria. The ventilation means comprise one or more through-inlet openings for air 8 made in the external walls. Such through-inlet openings 8 are positioned in an upper part of the water and oxygen zone 5. In particular, the external walls of the water and oxygen zone 5 are provided with a system of openings towards the outside that allow the entry of a flow of ventilation air. Such openings are positioned on the roof sheet metal or in the upper part with respect to the direction of gravity of the perimeter sheets by means of slots shaped in such a way as to protect against the entry of any splashes of water and capable of containing specific air filters.

I mezzi di ventilazione comprendono una o pi? aperture passanti di uscita per l?aria 13 praticate nelle pareti esterne. Tali aperture passanti di uscita 13 sono posizionate in una parte superiore della zona idrogeno 6. In particolare, la cassa armadio 1 presenta sulle pareti esterne della zona idrogeno 6 un sistema di aperture verso l?esterno che permette l?uscita di un flusso di aria di ventilazione. Tali aperture passanti sono posizionate sulla parete del tetto, come illustrato nelle figure in cui ? previsto un comignolo a torretta provvisto di cappello, e/o nella parte alta rispetto alla direzione di gravit? delle pareti perimetrali. The ventilation means comprise one or more through-outlet openings for air 13 made in the external walls. Such through-outlet openings 13 are positioned in an upper part of the hydrogen zone 6. In particular, the cabinet case 1 has on the external walls of the hydrogen zone 6 a system of openings towards the outside which allows the exit of a flow of ventilation air. Such through-outlet openings are positioned on the roof wall, as illustrated in the figures in which a turret chimney with a cap is provided, and/or in the upper part with respect to the direction of gravity of the perimeter walls.

I mezzi di ventilazione comprendono uno o pi? sistemi di aspirazione opportunamente dimensionati e installati sulle aperture, in particolare una o pi? ventole 14 poste nella zona idrogeno 6 in corrispondenza delle aperture passanti di uscita 13. The ventilation means comprise one or more appropriately sized suction systems installed on the openings, in particular one or more fans 14 positioned in the hydrogen zone 6 in correspondence with the through-out openings 13.

La ventilazione di sicurezza ? pertanto caratterizzata dalla presenza di un unico punto di estrazione che pu? essere adattato ad uno o pi? ventilatori. Inoltre, il percorso dell?aria di ventilazione ? pensato per entrare all?interno della struttura dalla zona acqua e ossigeno 5 e passare alla zona idrogeno 6 attraverso le specifiche feritoie 90 poste sulla prima paratia interna 9 di separazione della zona acqua e ossigeno 5 e della zona idrogeno 6, poste in basso rispetto alla forza di gravit?, o attraverso la griglia 10 di separazione del vano antiallagamento 7. Safety ventilation is therefore characterised by the presence of a single extraction point that can be adapted to one or more fans. Furthermore, the ventilation air path is designed to enter the structure from the water and oxygen zone 5 and pass to the hydrogen zone 6 through the specific slots 90 located on the first internal bulkhead 9 separating the water and oxygen zone 5 and the hydrogen zone 6, positioned low with respect to the force of gravity, or through the grid 10 separating the anti-flooding compartment 7.

La ventilazione della zona elettrica e controllo 4 invece viene tenuta separata ed ha il solo scopo di regolazione termica. I mezzi di ventilazione della zona elettrica e controllo 4 comprendono preferibilmente aperture inferiori di ingresso dell?aria 42 e aperture superiori di uscita dell?aria 43 praticate in una parete esterna. ? possibile prevedere ventole di movimentazione dell?aria, non illustrate in figura. The ventilation of the electrical and control zone 4 is kept separate and has the sole purpose of thermal regulation. The ventilation means of the electrical and control zone 4 preferably include lower air inlet openings 42 and upper air outlet openings 43 made in an external wall. It is possible to provide air movement fans, not illustrated in the figure.

La figura 3 illustra i movimenti naturali dei fluidi all?interno della zona acqua e ossigeno 5 e della zona idrogeno 6 in caso di perdite accidentali. L?idrogeno tende a salire nella zona idrogeno 6, come indicato dalle frecce 16. L?acqua 20 tende a gocciolare verso il basso come indicato dalle frecce 17 e 18 sia nella zona idrogeno 6 che nella zona acqua e ossigeno 5, e viene raccolta dal vano antiallagamento 7. L?ossigeno tende ad accumularsi verso il basso della zona acqua e ossigeno 5 scendendo come indicato dalle frecce 19. Figure 3 illustrates the natural fluid movements within the water-oxygen zone 5 and hydrogen zone 6 in the event of accidental leaks. Hydrogen tends to rise in the hydrogen zone 6, as indicated by arrows 16. Water 20 tends to drip downwards as indicated by arrows 17 and 18 in both the hydrogen zone 6 and the water-oxygen zone 5, and is collected by the flood compartment 7. Oxygen tends to accumulate towards the bottom of the water-oxygen zone 5, descending as indicated by arrows 19.

Come illustrato in figura 4, l?unit? di controllo 41 ? collegata con una pluralit? di sensori, i quali sensori comprendono almeno un sensore di presenza di idrogeno 22 posizionato nella zona idrogeno 6, almeno un sensore di presenza di ossigeno 24 posizionato nella zona acqua e ossigeno 5, almeno un sensore di livello di acqua 23 posizionato nel vano antiallagamento 7. As illustrated in figure 4, the control unit 41 is connected to a plurality of sensors, which sensors comprise at least one hydrogen presence sensor 22 positioned in the hydrogen zone 6, at least one oxygen presence sensor 24 positioned in the water and oxygen zone 5, at least one water level sensor 23 positioned in the flood-proof compartment 7.

In un esempio esecutivo preferito sono previste almeno due unit? di controllo 41, rispettivamente dedicate alla gestione di segnali di processo e di segnali di sicurezza. In a preferred embodiment, at least two control units 41 are provided, respectively dedicated to the management of process signals and safety signals.

I sensori sono parte integrante della tecnica di prevenzione integrata nella progettazione stessa del sistema elettrolizzatore. I sensori principali sono: Sensors are an integral part of the prevention technique integrated into the design of the electrolyzer system itself. The main sensors are:

? I sensori idrogeno 22 e 25 servono a rilevare l?eventuale presenza di idrogeno nel volume interno della cassa armadio 1 e sono installati in specifiche posizioni: su un condotto direttamente collegato con l?interno della tanica di separazione 51; nel volume della zona idrogeno 6 nel punto pi? in alto in corrispondenza dell?apertura 13 per la ventilazione forzata; nel volume della zona acqua e ossigeno 5 nel punto pi? in alto. ? The hydrogen sensors 22 and 25 are used to detect the possible presence of hydrogen in the internal volume of the cabinet 1 and are installed in specific positions: on a duct directly connected to the inside of the separation tank 51; in the volume of the hydrogen zone 6 at the highest point corresponding to the opening 13 for forced ventilation; in the volume of the water and oxygen zone 5 at the highest point.

? I sensori di livello 23 servono a rilevare l?eventuale accumulo di liquidi all?interno del vano antiallagamento 7 e sono installati all?interno dello stesso. ? The level sensors 23 are used to detect any accumulation of liquids inside the flood-proof compartment 7 and are installed inside it.

? Il sensore di ossigeno 24 serve a rilevare l?eventuale accumulo di ossigeno all?interno del volume della zona acqua e ossigeno 5 nel punto pi? basso. ? The oxygen sensor 24 is used to detect any accumulation of oxygen within the volume of the water and oxygen zone 5 at the lowest point.

? I sensori di flusso aria 21 servono a rilevare la presenza di ventilazione forzata e sono installati sul condotto di uscita della ventilazione 13 posto sopra la zona idrogeno 6. ? The air flow sensors 21 serve to detect the presence of forced ventilation and are installed on the ventilation outlet duct 13 located above the hydrogen zone 6.

? I sensori di pressione sono installati all?interno delle linee idrogeno e servono a misurare la pressione dell?idrogeno all?interno dei tubi. Le logiche di allarme basate sui sensori prevedono le seguenti protezioni: la presenza di idrogeno sopra la soglia dell?1% comporta l?immediato spegnimento del sistema; la presenza di liquidi nel volume di sicurezza comporta l?immediato spegnimento del sistema; l?assenza di ventilazione comporta l?immediato spegnimento del sistema; la misura di un valore di pressione diverso da quello atteso secondo i parametri di funzionamento comporta l?immediato spegnimento del sistema. Non conformit? specifiche di altri valori quali ad esempio portata, conducibilit?, temperatura, concentrazione di analita specifico comportano l?immediato spegnimento del sistema. Il principio generale adottato ? quello del cosiddetto early warning: il sistema di controllo rileva i segnali che precedono un evento potenzialmente critico, ad esempio la modifica sostanziale dei parametri di purezza dell?idrogeno possono indicare un malfunzionamento o un fault della stack. ? Pressure sensors are installed inside the hydrogen lines and are used to measure the pressure of the hydrogen inside the pipes. The alarm logics based on the sensors include the following protections: the presence of hydrogen above the 1% threshold causes the immediate shutdown of the system; the presence of liquids in the safety volume causes the immediate shutdown of the system; the absence of ventilation causes the immediate shutdown of the system; the measurement of a pressure value different from that expected according to the operating parameters causes the immediate shutdown of the system. Specific non-conformities of other values such as flow rate, conductivity, temperature, concentration of specific analyte cause the immediate shutdown of the system. The general principle adopted is that of the so-called early warning: the control system detects the signals that precede a potentially critical event, for example the substantial modification of the hydrogen purity parameters can indicate a malfunction or a fault in the stack.

Come illustrato in figura 5, all?interno della zona acqua e ossigeno 5 sono presenti mezzi di gestione termica, preferibilmente un sistema di scaldiglie costituite da resistenze elettriche 15 poste in corrispondenza di alcune delle aperture passanti di ingresso 8. Il sistema di scaldiglie preleva l?aria dall?esterno e la immette all?interno della cassa armadio 1 scaldandola. As illustrated in figure 5, inside the water and oxygen zone 5 there are thermal management means, preferably a heating system consisting of electrical resistors 15 placed in correspondence with some of the inlet through-holes 8. The heating system takes air from the outside and introduces it inside the cabinet 1, heating it.

La gestione termica interna dei componenti ? quindi progettata per essere situata nella zona acqua e ossigeno 5, in alto rispetto alla forza di gravit?, dove ? presente l?ingresso di aria e dove ? esclusa la presenza di idrogeno (per la zona e per la ventilazione). L?aria cos? riscaldata agisce sui componenti pi? sensibili alla temperatura, ossia quelli inerenti la linea anodica ed il circuito di raffreddamento, prevenendo il raggiungimento di temperature troppo basse che potrebbero portare alla formazione di ghiaccio nei circuiti che contengono un?alta percentuale di acqua. The internal thermal management of the components is therefore designed to be located in the water and oxygen zone 5, high above the force of gravity, where the air inlet is present and where the presence of hydrogen is excluded (for the zone and for ventilation). The air thus heated acts on the components most sensitive to temperature, i.e. those inherent to the anode line and the cooling circuit, preventing the reaching of temperatures that are too low which could lead to the formation of ice in the circuits that contain a high percentage of water.

L?aria riscaldata dalle resistenze 15 viene trasportata dalla zona acqua e ossigeno 5 alla zona idrogeno 6 dai mezzi di ventilazione, per poi essere dispersa attraverso le aperture di uscita 13. The air heated by the resistors 15 is transported from the water and oxygen zone 5 to the hydrogen zone 6 by the ventilation means, to then be dispersed through the outlet openings 13.

Claims

1. Electrolyser system for the production of hydrogen, comprising a cabinet (1) equipped with input connections from an electrical power supply system (2) and a demineralised water supply system (3) and output connections for gaseous hydrogen and gaseous oxygen, inside which cabinet (1) are housed:

at least one electrical power supply unit (40), hydrogen production means (60) comprising one or more membrane electrolytic cells electrically powered by said electrical power supply unit (40) and defining an anode side and a cathode side,

means of managing the fluids present in the said cathode side (61),

means for managing the fluids present in said anode side (50) comprising at least one hydraulic circuit containing an electrolyte solution and configured for supplying the electrolyte solution itself to said hydrogen production means (60), which hydraulic circuit is in communication with said input connections from said demineralised water supply system, and one or more pumps (52),

one or more electronic control units (41), characterised in that

the said cabinet (1) is made up of watertight external walls which define an internal space and internal bulkheads arranged in such a way that the internal space is divided into at least three zones, of which

a hydrogen zone (6) for housing said hydrogen production means (60) and the means for managing the fluids present in said cathode side (61),

a water and oxygen zone (5) for housing the said fluid management means present in the said anode side (50) and

an electrical and control area (4) for housing the said electronic control units (41) and the said electrical power supply unit (40).

2. An electrolyzer system according to claim 1, wherein the fluid management means present in the cathode side (61) comprises hydrogen purification means (62) and hydrogen analysis means (63), which hydrogen purification means (62) and hydrogen analysis means (63) are housed in said hydrogen zone (6).

3. Electrolyzer system according to claim 1 or 2, wherein thermal regulation means (53) are provided housed in said oxygen and water zone (5).

4. Electrolyzer system according to one or more of the preceding claims, wherein a first said internal bulkhead (9) separates the hydrogen zone (6) from the water and oxygen zone (5) and is arranged vertically and is watertight except for one or more through openings (90) located in a lower portion of the first said internal bulkhead (9) itself.

5. Electrolyser system according to one or more of the preceding claims, wherein said cabinet (1) comprises an anti-flooding compartment (7) located below the hydrogen zone (6) and the water and oxygen zone (5), which anti-flooding compartment (7) is separated from the hydrogen zone (6) and the water and oxygen zone (5) by a second said internal bulkhead (10) arranged horizontally and consisting at least in part of a grid (100) suitable for allowing the passage of gaseous and liquid fluids.

6. Electrolyser system according to one or more of the preceding claims, wherein said electrical and control area (4) is separated from the rest of the cabinet case (1) by a third said internal bulkhead (11) which is entirely watertight with the exception of through openings for the passage of electrical cables, which through openings are provided with means for sealing the passage of electrical cables.

7. Electrolyser system according to one or more of the preceding claims, wherein active ventilation means are provided configured to cause a depression inside the cabinet case (1), which ventilation means comprise one or more through-inlet openings for the air (8) made in said external walls, which through-inlet openings (8) are positioned in an upper part of said water and oxygen zone (5), and one or more through-outlet openings for the air (13) made in said external walls, which through-outlet openings (13) are positioned in an upper part of said hydrogen zone (6).

8. Electrolyzer system according to claim 7, wherein the ventilation means comprise one or more fans (14) in the hydrogen zone (6) at said outlet through-holes (13).

9. Electrolyzer system according to one or more of the preceding claims, wherein said control unit (41) is connected to a plurality of sensors, which sensors comprise at least one hydrogen presence sensor (22) positioned in said hydrogen zone (6), at least one oxygen presence sensor (24) positioned in said water and oxygen zone (5), at least one water level sensor (23) positioned in said anti-flooding compartment (7).