NL2016761A

NL2016761A - GAS MIXER, HOT WATER INSTALLATION AND METHOD FOR PRODUCING A GAS MIXTURE

Info

Publication number: NL2016761A
Application number: NL2016761A
Authority: NL
Inventors: Lukkes Tienus
Original assignee: Tieluk B V
Priority date: 2016-05-12
Filing date: 2016-05-12
Publication date: 2017-11-15
Also published as: WO2017196174A1; NL2016761B1

Abstract

De uitvinding betreft een gasmenger, warmwaterinstallatie en werkwijze voor het produceren van een gasmengsel. De gasmenger omvat: - een gastoevoerleiding voor het toevoeren van een brandbaar gas, 5 zoals aardgas; - elektrolyse-cel voor de elektrolyse van water, met een waterstofuitlaat voor het uitvoeren van waterstof en een afzonderlijke zuurstofuitlaat voor het uitvoeren van zuurstof; - een mengcircuit dat is verbonden met de waterstofuitlaat en met de gastoevoerleiding, voor het mengen van via de gastoevoerleiding toegevoerd brandbaar gas en door de elektrolyse10 cel geproduceerd waterstof; en - een met het mengcircuit verbonden uitlaat voor het uitvoeren van het met het mengcircuit verkregen gasmengsel.The invention relates to a gas mixer, hot water installation and method for producing a gas mixture. The gas mixer comprises: a gas supply line for supplying a combustible gas, such as natural gas; - electrolysis cell for the electrolysis of water, with a hydrogen outlet for carrying out hydrogen and a separate oxygen outlet for carrying out oxygen; - a mixing circuit connected to the hydrogen outlet and to the gas supply line, for mixing combustible gas supplied via the gas supply line and hydrogen produced by the electrolysis cell; and - an outlet connected to the mixing circuit for carrying out the gas mixture obtained with the mixing circuit.

Description

GASMENGER, WARMWATERINSTALLATIE EN WERKWUZE VOOR HET PRODUCERENGAS MIXER, HOT WATER INSTALLATION AND METHOD FOR PRODUCING

VAN EEN GASMENGSELOF A GAS MIXTURE

De uitvinding heeft betrekking op een gasmenger. In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een gasmenger voor een warmwaterinstallatie.The invention relates to a gas mixer. In particular, the invention relates to a gas mixer for a hot water installation.

Veel warmwaterinstallaties, zoals een CV-ketel, boiler of geiser, verwarmen water door een brandbaar gas te verbranden. Het brandbare gas is meestal aardgas, maar ook andere koolwaterstofgassen worden toegepast.Many hot water systems, such as a central heating boiler, boiler or geyser, heat water by burning a combustible gas. The combustible gas is usually natural gas, but other hydrocarbon gases are also used.

Bij de verbranding van een koolwaterstofgas, zoals aardgas, wordt het broeikasgas C02 uitgestoten. De wereldwijde C02 uitstoot zorgt voor een versterkt broeikaseffect. In het algemeen wordt het daarom wenselijk geacht de C02-uitstoot te verminderen.During the combustion of a hydrocarbon gas, such as natural gas, the greenhouse gas CO2 is emitted. The worldwide CO2 emissions ensure an enhanced greenhouse effect. In general, it is therefore considered desirable to reduce CO2 emissions.

Een doel van de uitvinding is de C02 uitstoot van warmwaterinstallaties te verminderen.An object of the invention is to reduce the CO 2 emissions of hot water installations.

Dit doel wordt bereikt met de gasmenger volgens de uitvinding.This object is achieved with the gas mixer according to the invention.

In een uitvoering omvat de gasmenger een gastoevoerleiding voor het toevoeren van een brandbaar gas, zoals aardgas. De gasmenger omvat bovendien een elektrolyse-cel voor de elektrolyse van water, d.w.z. het splitsen van water in waterstof en zuurstof. De elektrolyse-cel heeft een waterstofuitlaat voor het uitvoeren van waterstof en een afzonderlijke zuurstofuitlaat voor het uitvoeren van zuurstof. De gasmenger omvat verder een mengcircuit dat is verbonden met de waterstofuitlaat en met de gastoevoerleiding, voor het mengen van via de gastoevoerleiding toegevoerd brandbaar gas en door de elektrolyse-cel geproduceerd waterstof. Daarnaast bevat de gasmenger een met het mengcircuit verbonden uitlaat voor het uitvoeren van het met het mengcircuit verkregen gasmengsel.In one embodiment, the gas mixer comprises a gas supply line for supplying a combustible gas, such as natural gas. The gas mixer furthermore comprises an electrolysis cell for the electrolysis of water, i.e. the splitting of water into hydrogen and oxygen. The electrolysis cell has a hydrogen outlet for carrying out hydrogen and a separate oxygen outlet for carrying out oxygen. The gas mixer further comprises a mixing circuit connected to the hydrogen outlet and to the gas supply line, for mixing combustible gas supplied via the gas supply line and hydrogen produced by the electrolysis cell. In addition, the gas mixer comprises an outlet connected to the mixing circuit for carrying out the gas mixture obtained with the mixing circuit.

Het brandbare gas is bijvoorbeeld een koolwaterstofgas zijn, bijvoorbeeld aardgas, propaan of butaan. Bij de verbranding van het koolwaterstofgas zal C02 ontstaan. Echter, doordat waterstof wordt bij gemengd, wordt de C02-uitstoot verminderd. Immers, bij verbranding van waterstof wordt geen C02 gevormd.The combustible gas is, for example, a hydrocarbon gas, for example natural gas, propane or butane. CO2 will be produced during the combustion of the hydrocarbon gas. However, because hydrogen is mixed in, CO2 emissions are reduced. After all, no CO2 is formed when hydrogen is burned.

Een verder voordeel van de gasmenger is dat deze toepasbaar is in combinatie met conventionele warmwaterinstallaties. Daardoor kunnen bestaande warmwaterinstallaties worden uitgerust met de gasmenger, zodat hun C02-uitstoot wordt verminderd. Hierbij zijn derhalve geen aanpassingen aan de warmwaterinstallatie zelf noodzakelijk.A further advantage of the gas mixer is that it can be used in combination with conventional hot water installations. This allows existing hot water systems to be equipped with the gas mixer, so that their CO2 emissions are reduced. Therefore, no adjustments to the hot water installation itself are necessary.

Conventionele warmwaterinstallaties zijn ongeschikt voor gebruik met uitsluitend waterstofgas, vanwege de andere verbrandingseigenschappen van waterstof t.o.v. koolwaterstofgassen, zoals aardgas. Bijvoorbeeld heeft waterstof een andere verbrandingswaarde, en een andere ontbrandingstemperatuur dan conventionele brandstoffen.Conventional hot water systems are unsuitable for use with hydrogen gas only, due to the different combustion properties of hydrogen relative to hydrocarbon gases, such as natural gas. For example, hydrogen has a different combustion value and a different ignition temperature than conventional fuels.

Bovendien zijn conventionele warmwaterinstallaties veelal uitgerust met een ionisatiebeveiliging, om te controleren of uitstromende gassen daadwerkelijk ontstoken zijn. Indien bij dergelijke installaties uitsluitend waterstofgas wordt toegepast als brandstof, dan zal de ionisatiebeveiliging geen vlamstroom registreren en afslaan. Met de gasmenger volgens de uitvinding wordt een gasmengsel van koolwaterstofgas en waterstof gemaakt, dat kan worden verbrand in een conventionele warmwaterinstallatie, zonder dat de ionisatiebeveiliging ongewenst in werking treedt.In addition, conventional hot water systems are often equipped with ionization protection, to check whether outflowing gases are actually ignited. If only hydrogen gas is used as fuel in such installations, the ionization protection will not register and switch off a flame stream. With the gas mixer according to the invention a gas mixture is made from hydrocarbon gas and hydrogen, which can be burned in a conventional hot water installation, without the ionization protection undesirably triggering.

Door een mengsel van waterstof en aardgas te verschaffen, wordt een brandstof voor warmwaterinstallaties verkregen, waarvan de verbrandingseigenschappen voldoende overeenkomen met conventionele brandstoffen voor stabiele werking van de installatie, terwijl de C02 uitstoot wordt verminderd. Uit testen is gebleken dat een reductie van C02-uitstoot te behalen is van zelfs 50% of meer.By providing a mixture of hydrogen and natural gas, a fuel for hot water installations is obtained, the combustion properties of which sufficiently match conventional fuels for stable operation of the installation, while reducing CO2 emissions. Tests have shown that a reduction in CO2 emissions can be achieved by as much as 50% or more.

Een elektrolyse-cel voor de elektrolyse van water omvat een anode, een kathode en een spanningsbron voor het aanleggen van een spanning tussen de anode en de kathode. Wanneer een spanning is aangelegd, vindt aan de anode oxidatie plaats van water waarbij zuurstof (02) en protonen (H+) worden gevormd, terwijl aan de kathode reductie van protonen (H+) plaatsvindt waarbij moleculair waterstof (H2) wordt gevormd. De reactieformules zijn als volgt: (1) Anode: 2H20 -► 4H+ + 02 + 4e' (2) Kathode: 4H+ + 4e' -» 2H2 (3) Totale reactie: 2H20 —> 2H2 + 02An electrolysis cell for water electrolysis comprises an anode, a cathode and a voltage source for applying a voltage between the anode and the cathode. When a voltage is applied, oxidation of water takes place at the anode whereby oxygen (O 2) and protons (H +) are formed, while at the cathode reduction of protons (H +) takes place whereby molecular hydrogen (H 2) is formed. The reaction formulas are as follows: (1) Anode: 2H20 -► 4H + + 02 + 4th '(2) Cathode: 4H + + 4th' - »2H2 (3) Total reaction: 2H20 -> 2H2 + 02

De elektrolyse-cel omvat een afzonderlijke uitlaat voor zuurstof en waterstof. In bovenbeschreven uitvoering wordt in elk geval het geproduceerde waterstof gemengd met het brandbare gas. Optioneel wordt ook een deel van de geproduceerde zuurstof bijgemengd.The electrolysis cell includes a separate outlet for oxygen and hydrogen. In the embodiment described above, the produced hydrogen is in any case mixed with the combustible gas. Optionally, part of the oxygen produced is also mixed.

Optioneel wordt aan het water een elektrolyt toegevoegd, bijvoorbeeld natriumsulfaat (Na2S04).Optionally, an electrolyte is added to the water, for example sodium sulfate (Na 2 SO 4).

Wanneer de spanningsbron is ingeschakeld legt deze bijvoorbeeld een continue spanning aan over de anode en kathode. In een ander voorbeeld worden spanningspulsen gegenereerd door de spanningsbron.For example, when the voltage source is switched on, it applies a continuous voltage across the anode and cathode. In another example, voltage pulses are generated by the voltage source.

Het toepassen van een elektrolyse-cel in de gasmenger, maakt het mogelijk het waterstof te produceren op het moment dat het nodig is. Daardoor is geen opslag van waterstof nodig, wat de veiligheid vergroot.The use of an electrolysis cell in the gas mixer makes it possible to produce the hydrogen when it is needed. As a result, no storage of hydrogen is required, which increases safety.

In een voorkeursuitvoering is de zuurstofuitlaat verbonden met een afvoer die is ingericht om ten minste een deel van de door de elektrolyse-cel geproduceerde zuurstof uit te stoten.In a preferred embodiment, the oxygen outlet is connected to a drain adapted to discharge at least a portion of the oxygen produced by the electrolysis cell.

Bijvoorbeeld wordt uitsluitend waterstof bijgemengd. Dat wil zeggen, alle door de elektrolyse-cel geproduceerde zuurstof wordt uitgestoten.For example, only hydrogen is admixed. That is, all the oxygen produced by the electrolysis cell is emitted.

In een op dit moment geprefereerde uitvoering wordt echter een deel van de geproduceerde zuurstof bij gemengd, terwijl het resterende deel van de geproduceerde zuurstof wordt uitgestoten. Hiertoe wordt de zuurstofuitlaat verbonden met het mengcircuit, voor het mengen van het niet- uitgestoten deel van de door de elektrolyse-cel geproduceerde zuurstof met het waterstof en het brandbare gas.In a presently preferred embodiment, however, a portion of the produced oxygen is admixed while the remaining portion of the produced oxygen is emitted. To this end, the oxygen outlet is connected to the mixing circuit, for mixing the non-ejected portion of the oxygen produced by the electrolysis cell with the hydrogen and the combustible gas.

Uit reactieformule 3 blijkt dat de elektrolyse-cel waterstof en zuurstof produceert in de verhouding 2:1. Echter, uit testen is gebleken dat het vergroten van het aandeel waterstof ten opzichte van het aandeel zuurstof een gunstig effect heeft wanneer het gasmengsel wordt verbrand in een warmwaterinstallatie. In het meest extreme geval wordt uitsluitend waterstof bij gemengd. Echter, op dit moment wordt bij voorkeur eveneens een relatief klein deel zuurstof bij gemengd.Reaction formula 3 shows that the electrolysis cell produces hydrogen and oxygen in the ratio 2: 1. However, tests have shown that increasing the proportion of hydrogen relative to the proportion of oxygen has a favorable effect when the gas mixture is burned in a hot water installation. In the most extreme case, only hydrogen is added. However, at this time, a relatively small proportion of oxygen is preferably also mixed.

In een verdere voorkeursuitvoering omvat het mengcircuit ten minste één klep die is ingericht om de verhouding in te stellen tussen het volume waterstof en het volume zuurstof die in het mengcircuit worden geleid, waarin de klep zodanig is ingericht dat het volume waterstof ten minste 90 % bedraagt van het totale volume waterstof en zuurstof dat in het mengcircuit wordt geleid.In a further preferred embodiment the mixing circuit comprises at least one valve which is adapted to adjust the ratio between the volume of hydrogen and the volume of oxygen that are fed into the mixing circuit, wherein the valve is arranged such that the volume of hydrogen is at least 90% of the total volume of hydrogen and oxygen fed into the mixing circuit.

Met andere woorden, de volumeverhouding tussen waterstof en zuurstof is als volgt: ten minste 9 delen waterstof op 1 deel zuurstof, bijvoorbeeld ten minste 15 delen waterstof op 1 deel zuurstof of ten minste 20 delen waterstof op 1 deel zuurstof.In other words, the volume ratio between hydrogen and oxygen is as follows: at least 9 parts of hydrogen to 1 part of oxygen, for example at least 15 parts of hydrogen to 1 part of oxygen or at least 20 parts of hydrogen to 1 part of oxygen.

In een uitvoering, omvat de gasmenger: - een eerste sub-mengcircuit dat is verbonden met de zuurstofuitlaat en met de waterstofuitlaat, voor het mengen van waterstof en zuurstof; en - een tweede sub-mengcircuit dat is verbonden met het eerste sub-mengcircuit en de gastoevoerleiding, voor het mengen van het waterstof-zuurstof-mengsel van het eerste sub-mengcircuit met het brandbare gas.In one embodiment, the gas mixer comprises: - a first sub-mixing circuit connected to the oxygen outlet and to the hydrogen outlet, for mixing hydrogen and oxygen; and a second sub-mixing circuit connected to the first sub-mixing circuit and the gas supply line for mixing the hydrogen-oxygen mixture of the first sub-mixing circuit with the combustible gas.

Met ander woorden, het door de elektrolyse-cel geproduceerde waterstof en zuurstof wordt in het eerste sub-mengcircuit gemengd. Bijvoorbeeld omvat het eerste sub-mengcircuit de ten minste ene klep voor het instellen van de verhouding tussen waterstof en zuurstof. Vervolgens wordt het waterstof-zuurstof-mengsel in het tweede sub-mengcircuit met het brandbare gas gemengd.In other words, the hydrogen and oxygen produced by the electrolysis cell is mixed in the first sub-mixing circuit. For example, the first sub-mixing circuit comprises the at least one valve for adjusting the hydrogen to oxygen ratio. The hydrogen-oxygen mixture is then mixed with the combustible gas in the second sub-mixing circuit.

In een uitvoering is de elektrolyse-cel ondergebracht in een behuizing die is voorzien van een temperatuurregeling. De temperatuurregeling is ingericht om de temperatuur in de behuizing in te stellen op maximaal 60 graden Celsius, bij voorkeur maximaal 55 graden Celsius, en met meer voorkeur maximaal 50 graden Celsius.In one embodiment, the electrolysis cell is accommodated in a housing which is provided with a temperature control. The temperature control is arranged to set the temperature in the housing to a maximum of 60 degrees Celsius, preferably a maximum of 55 degrees Celsius, and more preferably a maximum of 50 degrees Celsius.

Uit testen is gebleken dat de elektrolyse-cel efficiënter water splitst wanneer zijn temperatuur onder de 60 graden Celsius wordt gehouden. Onder efficiënter wordt verstaan dat minder energie wordt verbruikt voor het produceren van dezelfde hoeveelheid waterstof.Tests have shown that the electrolysis cell splits water more efficiently when its temperature is kept below 60 degrees Celsius. More efficient means that less energy is used to produce the same amount of hydrogen.

Bij voorkeur is de temperatuurregeling bovendien ingesteld om een minimale temperatuur van 10 graden Celsius te garanderen, met meer voorkeur een minimale temperatuur van 15 graden Celsius en met meeste voorkeur een minimale temperatuur van 20 graden Celsius.Preferably, the temperature control is furthermore set to guarantee a minimum temperature of 10 degrees Celsius, more preferably a minimum temperature of 15 degrees Celsius and most preferably a minimum temperature of 20 degrees Celsius.

In een verdere uitvoering omvat de temperatuurregeling een radiateur die is voorzien van een ventilator, waarbij de elektrolyse-cel voorzien is van een watertoevoerleiding voor de toevoer van water die is ingericht om water door de radiateur te leiden.In a further embodiment, the temperature control comprises a radiator which is provided with a fan, the electrolysis cell being provided with a water supply line for supplying water which is adapted to conduct water through the radiator.

De radiateur is ingericht om warmte af te geven, waarbij de ventilator zorgt voor het aanzuigen van gekoelde lucht. Het water dat naar de elektrolyse-cel wordt geleid via de watertoevoerleiding stroomt eerst door de radiateur. Het water koelt de radiateur, wat bijdraagt aan een efficiënte koeling van de behuizing. Het water wordt hierbij enigszins opgewarmd. Verrassenderwijs is het gebleken dat de elektrolyse efficiënter verloopt met het warme water dan bij water op kamertemperatuur.The radiator is designed to give off heat, with the fan taking care of cooled air. The water that is led to the electrolysis cell via the water supply line first flows through the radiator. The water cools the radiator, which contributes to efficient cooling of the housing. The water is hereby heated slightly. Surprisingly, it has been found that the electrolysis proceeds more efficiently with the hot water than with water at room temperature.

In een voorkeursuitvoering omvat de elektrolyse-cel een kathode-compartiment, waarin een kathode is voorzien, en een anode-compartiment, waarin een anode is voorzien. Het anode-compartiment is gescheiden van het kathode-compartiment door middel van een membraan.In a preferred embodiment, the electrolysis cell comprises a cathode compartment in which a cathode is provided, and an anode compartment in which an anode is provided. The anode compartment is separated from the cathode compartment by means of a membrane.

Bijvoorbeeld is het membraan een proton-uitwisselmembraan. Door middel van deze opstelling worden waterstof en zuurstof effectief gescheiden, zodat ze als afzonderlijke gasstromen worden uitgevoerd door de elektrolyse-cel.For example, the membrane is a proton exchange membrane. By means of this arrangement, hydrogen and oxygen are effectively separated, so that they are conducted as separate gas flows through the electrolysis cell.

Bijvoorbeeld omvat de anode van de elektrolyse-cel iridium. Bij voorkeur is de anode uitgevoerd als een titanium electrode die is voorzien van een iridium-coating, d.w.z. een coating die iridium omvat. Bijvoorbeeld is de titaniumelektrode voorzien van een coating die een iridiumoxide omvat.For example, the anode of the electrolysis cell comprises iridium. The anode is preferably embodied as a titanium electrode which is provided with an iridium coating, i.e. a coating comprising iridium. For example, the titanium electrode is provided with a coating comprising an iridium oxide.

Bijvoorbeeld omvat de kathode platina. Bij voorkeur is de kathode uitgevoerd als een titanium electrode die is voorzien van een platina-coating, d.w.z. een coating die platina omvat. Bijvoorbeeld is de titaniumelektrode voorzien van een coating die een platina-oxide omvat.For example, the cathode comprises platinum. The cathode is preferably designed as a titanium electrode which is provided with a platinum coating, i.e. a coating comprising platinum. For example, the titanium electrode is provided with a coating comprising a platinum oxide.

In een uitvoering omvat het mengcircuit ten minste één regelklep voor het instellen van het volume brandbaar gas ten opzichte van het totale volume van via de uitlaat uit te voeren gasmengsel. In een stationaire toestand is de regelklep zodanig ingericht dat het volume brandbaar gas 25 - 40 % bedraagt van het totale volume van het uit te voeren gasmengsel. Bij voorkeur bedraagt het volume brandbaar gas 30 - 35 % van het totale volume van het uit te voeren gasmengsel.In one embodiment, the mixing circuit comprises at least one control valve for adjusting the volume of combustible gas relative to the total volume of gas mixture to be supplied via the outlet. In a stationary state the control valve is arranged such that the volume of combustible gas is 25 - 40% of the total volume of the gas mixture to be exported. The volume of combustible gas is preferably 30 to 35% of the total volume of the gas mixture to be exported.

Oftewel, met de één of meer regelkleppen wordt de verhouding van het brandbare gas ten opzichte van het waterstof of het waterstof-zuurstof-mengsel ingesteld. Het aandeel brandbaar gas is bij voorkeur kleiner dan het aandeel waterstof / waterstof-zuurstof-mengsel. Daardoor wordt de C02 uitstoot bij verbranding van het gasmengsel aanzienlijk beperkt.In other words, the ratio of the combustible gas to the hydrogen or the hydrogen-oxygen mixture is adjusted with the one or more control valves. The proportion of combustible gas is preferably smaller than the proportion of hydrogen / hydrogen-oxygen mixture. As a result, the CO2 emissions during combustion of the gas mixture are considerably limited.

In een verdere uitvoering omvat de gasmenger een met de regelklep verbonden regelaar, die is ingericht om de ten minste ene regelklep aan te sturen om het volume brandbaar gas op het totale volume uit te voeren gasmengsel geleidelijk te verminderen vanaf een begintoestand, waarin het volume brandbaar gas 95 - 100% bedraagt van het totale volume uit te voeren gasmengsel, naar de stationaire toestand.In a further embodiment, the gas mixer comprises a controller connected to the control valve and adapted to control the at least one control valve to gradually reduce the volume of combustible gas on the total volume of gas mixture to be exported from a starting state in which the volume is combustible gas is 95 - 100% of the total volume of gas mixture to be exported, to the stationary state.

Oftewel, de regelklep voor het instellen van de verhouding tussen het brandbare gas en de bijgemengde waterstof respectievelijk het bijgemengde waterstof-zuurstof-mengsel wordt aangestuurd door een regelaar. De regelaar stuurt de regelklep aan zodat de hoeveelheid gas geleidelijk wordt verminderd. In een begintoestand bedraagt het aandeel brandbaar gas 95% -100% van het door de gasmenger uitgevoerd gasmengsel. Dit aandeel wordt geleidelijk verminderd totdat de regelklep zich in de stationaire toestand bevindt, waarin het aandeel brandbaar gas nog 25 - 40 % van het totaal bedraagt.In other words, the control valve for adjusting the ratio between the combustible gas and the mixed hydrogen or the mixed hydrogen-oxygen mixture is controlled by a controller. The controller controls the control valve so that the amount of gas is gradually reduced. In an initial state, the proportion of combustible gas is 95% -100% of the gas mixture carried out by the gas mixer. This proportion is gradually reduced until the control valve is in the stationary state, in which the proportion of combustible gas still amounts to 25 - 40% of the total.

In een verdere uitvoering, is de regelaar ingericht om van een warmwaterinstallatie een signaal te ontvangen dat indicatief is voor een actueel gasverbruik. De regelaar is bovendien ingericht om de ten minste ene regelklep van het mengcircuit geleidelijk van de begintoestand naar de stationaire toestand te sturen wanneer het signaal een eerste drempelwaarde overschrijdt. Daarnaast is de regelaar ingericht om de ten minste ene regelklep van het mengcircuit direct van de stationaire toestand naar de begintoestand te schakelen wanneer het signaal kleiner of gelijk is aan een tweede drempelwaarde.In a further embodiment, the controller is adapted to receive a signal from a hot water installation indicative of a current gas consumption. The controller is furthermore adapted to gradually steer the at least one control valve of the mixing circuit from the initial state to the stationary state when the signal exceeds a first threshold value. In addition, the controller is adapted to switch the at least one control valve of the mixing circuit directly from the stationary state to the initial state when the signal is smaller than or equal to a second threshold value.

Kortom, de regelaar stelt de verhouding tussen het brandbare gas enerzijds en de waterstof respectievelijk het waterstof-zuurstof-mengsel anderzijds in op basis van een signaal dat indicatief is voor een actueel gasverbruik. Indien het signaal de eerste drempelwaarde overschrijdt, en het gasverbruik van de warmwaterinstallatie dus groter is dan een overeenkomstig vooraf bepaald verbruik, dan wordt het aandeel waterstof geleidelijk vergroot ten opzichte van het aandeel koolwaters tof gas. Indien de regelaar detecteert dat het signaal kleiner of gelijk is aan de tweede drempelwaarde, dan schakelt de regelaar de regelklep terug naar de begintoestand, zodat voornamelijk of uitsluitend koolwaterstofgas naar de warmwaterinstallatie wordt geleid.In short, the controller sets the ratio between the combustible gas on the one hand and the hydrogen or the hydrogen-oxygen mixture on the other on the basis of a signal indicative of an actual gas consumption. If the signal exceeds the first threshold value, and the gas consumption of the hot water installation is therefore greater than a corresponding predetermined consumption, the proportion of hydrogen is gradually increased in relation to the proportion of hydrocarbons or gas. If the controller detects that the signal is smaller than or equal to the second threshold value, then the controller switches the control valve back to the initial state, so that mainly or exclusively hydrocarbon gas is led to the hot water system.

De eerste en tweede drempelwaarde kunnen gelijk aan elkaar zijn.The first and second threshold values can be the same.

In een verdere uitvoering is de ten minste ene regelklep in de begintoestand ingesteld zodanig dat het uit te voeren gasmengsel uitsluitend brandbaar gas bevat. De regelaar is bovendien ingericht om de elektrolyse-cel uit te schakelen wanneer het signaal kleiner is dan of gelijk is aan de tweede drempelwaarde en om de elektrolyse-cel in te schakelen wanneer het signaal groter is dan de eerste drempelwaarde.In a further embodiment, the at least one control valve is set in the initial state such that the gas mixture to be carried out contains exclusively combustible gas. The controller is furthermore arranged to switch off the electrolysis cell when the signal is smaller than or equal to the second threshold value and to switch on the electrolysis cell when the signal is greater than the first threshold value.

Kortom, de regelaar schakelt de elektrolyse-cel in of uit op basis van het signaal dat indicatief is voor het actuele gasverbruik. Bijvoorbeeld is de regelaar verbonden met een spanningsbron van de elektrolyse-cel, waarbij de spanningsbron wordt uit- respectievelijk ingeschakeld voor het uit- respectievelijk inschakelen van de elektrolyse-cel.In short, the controller switches the electrolysis cell on or off based on the signal that is indicative of the current gas consumption. For example, the controller is connected to a voltage source of the electrolysis cell, wherein the voltage source is switched off or on to switch off or on the electrolysis cell.

In een verdere uitvoering is het signaal indicatief voor een rotatiesnelheid van een ventilator van de warmwaterinstallatie. Warmwaterinstallaties omvatten doorgaans een ventilator voor het aanzuigen van lucht voor de verbranding van gas. Als er meer gas wordt verbrand, zal meer lucht / zuurstof aangezogen worden. De ventilatorsnelheid is daarmee een maat voor het actuele gasverbruik.In a further embodiment, the signal is indicative of a rotational speed of a fan of the hot water installation. Hot water installations generally include a fan for drawing in air for gas combustion. If more gas is burned, more air / oxygen will be sucked in. The fan speed is therefore a measure of current gas consumption.

Bijvoorbeeld is de regelaar rechtstreeks te verbinden met de ventilator van de warmwaterinstallatie, of ontvangt de regelaar het signaal via een regelaar van de warmwaterinstallatie.For example, the controller can be connected directly to the fan of the hot water system, or the controller receives the signal via a controller of the hot water system.

Alternatief is het signaal bijvoorbeeld indicatief voor een debiet van gas dat in de warmwaterinstallatie wordt gevoerd.Alternatively, the signal is, for example, indicative of a flow of gas that is fed into the hot water installation.

De uitvinding heeft verder betrekking op een warmwaterinstallatie omvattende een gasmenger zoals bovenstaand beschreven.The invention further relates to a hot water installation comprising a gas mixer as described above.

Voor een dergelijke warmwaterinstallatie gelden dezelfde voordelen en effecten zoals bovenstaand beschreven voor de gasmenger.For such a hot water installation the same advantages and effects apply as described above for the gas mixer.

De uitvinding heeft verder betrekking op een werkwijze voor het produceren van een gasmengsel voor toevoer aan een warmwaterinstallatie.The invention further relates to a method for producing a gas mixture for supply to a hot water installation.

In een uitvoering omvat de werkwijze: - het toevoeren van een brandbaar gas, zoals aardgas; - het met een elektrolyse-cel splitsen van water, waarbij het waterstof en zuurstof afzonderlijk worden uitgevoerd; - het mengen van het brandbare gas en door de elektrolyse-cel geproduceerd waterstof; en - het uitvoeren van het gasmengsel naar een warmwaterinstallatie.In one embodiment the method comprises: - supplying a combustible gas, such as natural gas; - splitting water with an electrolysis cell, the hydrogen and oxygen being carried out separately; - mixing the combustible gas and hydrogen produced by the electrolysis cell; and - exporting the gas mixture to a hot water installation.

Voor de werkwijze gelden dezelfde voordelen en effecten zoals bovenstaand beschreven voor de gasmenger. In het bijzonder kan de werkwijze worden toegepast gebruikmakende van een gasmenger zoals bovenstaand beschreven. Kenmerken van de werkwijze en de gasmenger kunnen volgens de uitvinding bovendien worden gecombineerd.The same advantages and effects apply to the process as described above for the gas mixer. In particular, the method can be applied using a gas mixer as described above. In addition, characteristics of the method and the gas mixer can be combined according to the invention.

In een uitvoering omvat de werkwijze het uitstoten van ten minste een deel van de door de elektrolyse-cel geproduceerde zuurstof.In one embodiment, the method comprises ejecting at least a portion of the oxygen produced by the electrolysis cell.

In een verdere uitvoering omvat de werkwijze het mengen van een niet-uitgestoten deel van de door de elektrolyse-cel geproduceerde zuurstof met het waterstof en het brandbare gas.In a further embodiment, the method comprises mixing a non-ejected portion of the oxygen produced by the electrolysis cell with the hydrogen and the combustible gas.

In een verdere uitvoering van de werkwijze, bedraagt het volume waterstof ten minste 90 % van het totale volume waterstof en zuurstof.In a further embodiment of the process, the volume of hydrogen is at least 90% of the total volume of hydrogen and oxygen.

In een uitvoering van de werkwijze worden eerst het waterstof en zuurstof met elkaar gemengd, waarna het waterstof-zuurstof-mengsel met het brandbare gas wordt gemengd.In an embodiment of the method, first the hydrogen and oxygen are mixed together, after which the hydrogen-oxygen mixture is mixed with the combustible gas.

In een uitvoering is de elektrolyse-cel ondergebracht in een behuizing. De werkwijze omvat het regelen van de temperatuur in de behuizing tot maximaal 60 graden Celsius, bij voorkeur maximaal 55 graden Celsius, en met meer voorkeur maximaal 50 graden Celsius.In one embodiment, the electrolysis cell is housed in a housing. The method comprises controlling the temperature in the housing to a maximum of 60 degrees Celsius, preferably a maximum of 55 degrees Celsius, and more preferably a maximum of 50 degrees Celsius.

In een uitvoering omvat de werkwijze het naar de elektrolyse-cel leiden van te splitsen water. De behuizing is uitgerust met een radiateur en ventilator, om de behuizing te koelen. Het water wordt via de radiateur naar de elektrolyse-cel geleid.In one embodiment, the method comprises directing the water to be split to the electrolysis cell. The housing is equipped with a radiator and fan to cool the housing. The water is led through the radiator to the electrolysis cell.

In een uitvoering van de werkwijze omvat de elektrolyse-cel een kathode-compartiment, waarin een kathode is voorzien, en een anode-compartiment, waarin een anode is voorzien, waarbij het anode-compartiment gescheiden is van het kathode-compartiment door middel van een membraan, waarin de anode bij voorkeur iridium omvat, en met meer voorkeur titanium voorzien van een iridium-coating, en de kathode bij voorkeur platina omvat, met meer voorkeur titanium voorzien van een platina-coating.In one embodiment of the method, the electrolysis cell comprises a cathode compartment in which a cathode is provided, and an anode compartment in which an anode is provided, the anode compartment being separated from the cathode compartment by means of a membrane, wherein the anode preferably comprises iridium, and more preferably titanium provided with an iridium coating, and the cathode preferably comprises platinum, more preferably titanium provided with a platinum coating.

In een uitvoering omvat de werkwijze: - het van een warmwaterinstallatie ontvangen van een signaal dat indicatief is voor een actueel gasverbruik; - het geleidelijk verminderen van het volume brandbaar gas op het totale volume van het gasmengsel van 95% - 100% in een begintoestand, naar 25 - 40 % in een stationaire toestand, wanneer het ontvangen signaal een eerste drempelwaarde overschrijdt; en - het schakelen van de stationaire toestand naar de begintoestand wanneer het signaal kleiner is dan of gelijk is aan een tweede drempelwaarde.In one embodiment, the method comprises: - receiving from a hot water installation a signal indicative of a current gas consumption; - gradually reducing the volume of combustible gas on the total volume of the gas mixture from 95% - 100% in an initial state, to 25 - 40% in a stationary state, when the received signal exceeds a first threshold value; and - switching from the stationary state to the initial state when the signal is less than or equal to a second threshold value.

In een verdere uitvoering, bestaat het gasmengsel in de begintoestand volledig uit het brandbare gas, en omvat de werkwijze verder: - het uitschakelen van de elektrolyse-cel uit te schakelen wanneer het signaal kleiner is dan of gelijk is aan de tweede drempelwaarde; en - het inschakelen van de elektrolyse-cel wanneer het signaal groter is dan de eerste drempelwaarde.In a further embodiment, the gas mixture consists entirely of the combustible gas in the initial state, and the method further comprises of switching off the electrolysis cell when the signal is smaller than or equal to the second threshold value; and - switching on the electrolysis cell when the signal is greater than the first threshold value.

Verdere voordelen, kenmerken en details van de uitvinding worden toegelicht aan de hand van voorbeelduit voeringen daarvan, waarbij wordt verwezen naar de bij gevoegde figuren. - Figuur IA toont schematisch een eerste uitvoering van de bovenbeschreven gasmenger en een warmwaterinstallatie; - Figuur 1B toont schematische een variant van de uitvoering van de gasmenger uit figuur IA; en - Figuur 2 toont een blokkenschema van een uitvoering van de bovenbeschreven werkwijze. De gasmenger 2 (figuur IA) is aangesloten op een warmwaterinstallatie 4. Bijvoorbeeld is warmwaterinstallatie 4 een CV-ketel. Bij voorkeur heeft de warmwaterinstallatie 4 een capaciteit van minimaal 40 kW, met meer voorkeur minimaal 50 kW.Further advantages, features and details of the invention are elucidated on the basis of exemplary embodiments thereof, wherein reference is made to the accompanying figures. Figure 1A schematically shows a first embodiment of the above-described gas mixer and a hot water installation; Figure 1B schematically shows a variant of the embodiment of the gas mixer from Figure IA; and Figure 2 shows a block diagram of an embodiment of the method described above. The gas mixer 2 (Figure IA) is connected to a hot water installation 4. For example, hot water installation 4 is a central heating boiler. The hot water installation 4 preferably has a capacity of at least 40 kW, more preferably at least 50 kW.

De warmwaterinstallatie 4 omvat een deel 6 voor het mengen van gas en lucht, en een deel 8 voor het verbranden van het gas-lucht-mengsel om water te verwarmen. Deel 8 is niet in detail getoond, omdat de onderdelen van warmwaterinstallatie 4 op zichzelf bekend zijn.The hot water installation 4 comprises a part 6 for mixing gas and air, and a part 8 for burning the gas-air mixture to heat water. Part 8 is not shown in detail because the components of hot water installation 4 are known per se.

De warmwaterinstallatie omvat een gasinvoer 10. In conventionele systemen wordt via gasin voer 10 koolwaterstofgas - zoals aardgas - aangevoerd, bijvoorbeeld door gasinvoer 10 rechtstreeks aan te sluiten op het gasnet. In het getoonde voorbeeld is gasinvoer 10 echter aangesloten op de uitlaat van gasmenger 2, zodat via gasinvoer 10 een gasmengsel met waterstof in warmwaterinstallatie 4 wordt geleid. De warmwaterinstallatie 4 zuigt lucht aan via luchtinlaat 12, met behulp van een ventilator 13 die in de luchtinlaat 12 is ingericht. Een gasleiding 14 mondt uit in dit luchtkanaal, zodat een gas-lucht-mengsel wordt verkregen. Vervolgens wordt het verkregen gas-lucht-mengsel volgens pijl A naar een brander (niet weergegeven) van deel 8 geleid. De hoeveelheid gas wordt geregeld via een regelklep 16, die wordt aangestuurd door een regelaar 18.The hot water installation comprises a gas inlet 10. In conventional systems, hydrocarbon gas - such as natural gas - is supplied via gas inlet 10, for example by connecting gas inlet 10 directly to the gas network. In the example shown, however, gas inlet 10 is connected to the outlet of gas mixer 2, so that a gas mixture with hydrogen is fed into hot water installation 4 via gas inlet 10. The hot water installation 4 draws in air via air inlet 12, with the aid of a fan 13 arranged in the air inlet 12. A gas line 14 flows into this air channel, so that a gas-air mixture is obtained. Subsequently, the gas-air mixture obtained according to arrow A is led to a burner (not shown) of part 8. The amount of gas is controlled via a control valve 16, which is controlled by a controller 18.

De gasmenger 2 verschaf een gasmengsel met waterstof aan warmwaterinstallatie 4. Hiertoe omvat gasmenger 2 een elektrolyse-cel 20 voor de elektrolyse van water. De elektrolyse-cel 20 heeft een uitlaat 22 voor de uitvoer van zuurstof (02), en een uitlaat 24 voor de uitvoer van waterstof (H2). Water wordt aangevoerd via leiding 26. Opgemerkt dat een dergelijk wateraanvoer in principe optioneel is. Alternatief is het namelijk mogelijk om het water in de elektrolyse-cel handmatig op gezette tijden aan te vullen. Het verdient echter sterk de voorkeur om het water automatisch bij te vullen.The gas mixer 2 provided a gas mixture with hydrogen to a hot water installation 4. For this purpose, gas mixer 2 comprises an electrolysis cell 20 for the electrolysis of water. The electrolysis cell 20 has an outlet 22 for the output of oxygen (O2), and an outlet 24 for the output of hydrogen (H2). Water is supplied via line 26. It should be noted that such a water supply is in principle optional. As an alternative, it is possible to replenish the water in the electrolysis cell manually at regular intervals. However, it is highly preferred to automatically top up the water.

De elektrolyse-cel 20 omvat een membraan 21, die de cel 20 onderverdeelt in een anodecompartiment (links in de figuur) een kathodecompartiment (rechts in de figuur). Wanneer de elektrolyse-cel 20 is ingeschakeld, d.w.z. een spanning wordt aangelegd tussen de anode 23 en de kathode 25, dan wordt aan de anode 23 zuurstof geproduceerd dat via zuurstofuitlaat 22 wordt afgevoerd, terwijl aan de kathode 25 waterstof geproduceerd wordt dat via waterstofuitlaat 24 wordt af gevoerd. Het membraan 21 is bij voorkeur een proton-uitwissel-membraan (“proton exchange membrane” of “PEM”).The electrolysis cell 20 comprises a membrane 21, which divides the cell 20 into an anode compartment (left in the figure) and a cathode compartment (right in the figure). When the electrolysis cell 20 is switched on, ie a voltage is applied between the anode 23 and the cathode 25, oxygen is produced at the anode 23 which is discharged via oxygen outlet 22, while hydrogen is produced at the cathode 25 via hydrogen outlet 24 is disposed of. The membrane 21 is preferably a proton exchange membrane ("PEM").

De elektrolyse-cel 20 is in het getoonde voorbeeld ondergebracht in een behuizing 28. De behuizing is voorzien van een radiateur 30 voor koeling van het interieur van de behuizing 28. De radiateur 30 kan zijn uitgerust met een ventilator.In the example shown, the electrolysis cell 20 is housed in a housing 28. The housing is provided with a radiator 30 for cooling the interior of the housing 28. The radiator 30 can be equipped with a fan.

Een waterreservoir 32 is voorzien om elektrolyse-cel 20 te voorzien van water. Het water is bij voorkeur gedestilleerd water, optioneel voorzien van een elektrolyt, zoals natriumsulfaat (Na2S04). Leiding 26 strekt zich uit van reservoir 32 naar de cel 20. Deze leiding 26 is voorzien van een pomp 34 voor het naar de cel 20 pompen van water uit het reservoir 32.A water reservoir 32 is provided to provide electrolysis cell 20 with water. The water is preferably distilled water, optionally provided with an electrolyte, such as sodium sulfate (Na 2 SO 4). Conduit 26 extends from reservoir 32 to cell 20. This conduit 26 is provided with a pump 34 for pumping water from reservoir 32 to cell 20.

Bijvoorbeeld is regelaar 38 of een afzonderlijke regelaar ingericht om de pomp 34 aan te sturen op basis van een signaal indicatief voor het waterniveau in elektrolyse-cel 20. Bijvoorbeeld is hiertoe een sensor voor het meten van het waterniveau in elektrolyse-cel 20 voorzien. In een ander voorbeeld wordt op gezette tijden vers water naar elektrolyse-cel gepompt.For example, controller 38 or a separate controller is adapted to control the pump 34 on the basis of a signal indicative of the water level in electrolysis cell 20. For example, a sensor for measuring the water level in electrolysis cell 20 is provided for this purpose. In another example, fresh water is pumped to electrolysis cell at regular intervals.

De leiding 26 loopt via radiateur 30 naar de elektrolyse-cel 20, zodat het water langs radiateur 30 komt voordat het in de elektrolyse-cel 20 treedt. Dit draagt bij aan de koeling door radiateur 30. Bovendien wordt het water voorverwarmd, wat de effectiviteit van de elektrolyse door cel 20 vergroot. Opgemerkt dat in het getoonde voorbeeld een enkele radiateur 30 is getoond. Echter, het is eveneens mogelijk om meerdere radiateurs 30 te voorzien en/of ventilatoren en/of andere koelsystemen.The line 26 runs through radiator 30 to the electrolysis cell 20, so that the water passes through radiator 30 before it enters the electrolysis cell 20. This contributes to the cooling by radiator 30. Moreover, the water is preheated, which increases the effectiveness of the electrolysis by cell 20. It is noted that in the example shown a single radiator 30 is shown. However, it is also possible to provide several radiators 30 and / or fans and / or other cooling systems.

Een temperatuursensor 36 registreert de temperatuur in behuizing 28. De sensor 36 is verbonden met een regelaar 38, die de radiateur aanstuurt 30 op basis van de door de temperatuursensor 36 gemeten temperatuur. De temperatuur in de behuizing 28 wordt bij voorkeur rond de 50 graden Celsius gehouden, voor een goede werking van elektrolyse-cel 20.A temperature sensor 36 registers the temperature in housing 28. The sensor 36 is connected to a controller 38 which controls the radiator 30 on the basis of the temperature measured by the temperature sensor 36. The temperature in the housing 28 is preferably kept around 50 degrees Celsius, for the electrolysis cell 20 to function properly.

De zuurstofuitlaat 22 en de waterstofuitlaat 24 zijn aangesloten op een driewegklep 40. Bovendien is de zuurstofuitlaat 22 afgetakt naar een afvoerleiding 42 voor het uitstoten van een deel van de geproduceerde zuurstof. De afvoerleiding 42 omvat een klep 44 om de hoeveelheid uit te stoten zuurstof in te stellen. Optioneel wordt de klep 44 aangestuurd door de regelaar 38.The oxygen outlet 22 and the hydrogen outlet 24 are connected to a three-way valve 40. In addition, the oxygen outlet 22 is branched to a discharge line 42 for discharging a portion of the oxygen produced. The discharge line 42 comprises a valve 44 for adjusting the amount of oxygen to be emitted. Optionally, the valve 44 is controlled by the controller 38.

De uitgang van driewegklep 40 is via een leiding 46 verbonden met een tweede driewegklep 48. In leiding 46 is optioneel een klep 50 voorzien die kan worden aangestuurd door regelaar 38. De tweede driewegklep 48 is verder verbonden met een aanvoerleiding 52 voor de aanvoer van aardgas. In het getoonde voorbeeld voert leiding 52 aardgas aan, echter alternatief kunnen andere koolwaterstofgassen worden aangevoerd, zoals propaan of butaan. De leiding 52 is eveneens voorzien van een klep 54, die optioneel aan te sturen is door regelaar 38.The output of three-way valve 40 is connected via a line 46 to a second three-way valve 48. Optionally, a valve 50 is provided in line 46 which can be controlled by controller 38. The second three-way valve 48 is further connected to a supply line 52 for the supply of natural gas . In the example shown, line 52 supplies natural gas, but alternatively other hydrocarbon gases can be supplied, such as propane or butane. The line 52 is also provided with a valve 54, which can optionally be controlled by controller 38.

Driewegklep 40 is zodanig ingesteld dat een waterstof-zuurstof-mengsel ontstaat van ongeveer 96 % waterstof en ongeveer 4% zuurstof.Three-way valve 40 is adjusted to produce a hydrogen-oxygen mixture of approximately 96% hydrogen and approximately 4% oxygen.

In een alternatief voorbeeld wordt alle zuurstof uitgestoten, en uitsluitend waterstof met gas gemengd met behulp van driewegklep 48. In een dergelijk alternatief voorbeeld is de uitlaat 22 niet langer vertakt voor het bijmengen van zuurstof, maar rechtstreeks aangesloten op afvoer 42. Klep 44 kan daarbij eveneens vervallen. Bovendien is uitlaat 24 in een dergelijk alternatief voorbeeld rechtstreeks verbonden met leiding 46, waardoor driewegklep 40 kan vervallen.In an alternative example, all oxygen is emitted, and only hydrogen mixed with gas, using three-way valve 48. In such an alternative example, the outlet 22 is no longer branched for admixing oxygen, but is directly connected to outlet 42. Valve 44 can thereby also expired. Moreover, in such an alternative example, outlet 24 is directly connected to line 46, whereby three-way valve 40 can be omitted.

De regelaar 38 is verbonden met de ventilator 13 van de warmwaterinstallatie 4 voor het ontvangen van een signaal dat indicatief is voor de ventilatorsnelheid Vvenüiator. Alternatief is de regelaar 38 verbonden met regelaar 18 van installatie 4 voor het ontvangen van het signaal via deze regelaar 18.The controller 38 is connected to the fan 13 of the hot water installation 4 for receiving a signal indicative of the fan speed Vvenüiator. Alternatively, the controller 38 is connected to controller 18 of installation 4 for receiving the signal via this controller 18.

Navolgend zal een voorbeeld van een werkwijze voor het produceren van een gasmengsel voor een warmwaterinstallatie worden geïllustreerd aan de hand van figuur 2. In stap SI00 ontvangt regelaar 38 een signaal dat indicatief is voor de ventilatorsnelheid Ventilator- Bijvoorbeeld ontvangt regelaar 38 dit signaal rechtstreeks van ventilator 13 van de warmwaterinstallatie 4. Als het actuele gasverbruik relatief laag is, zal de ventilator 13 relatief langzaam draaien. In stap S102 bepaalt regelaar 38 of de ventilatorsnelheid gedurende een bepaalde tijd T^n groter is dan een bepaalde drempelsnelheid Vdrempei· Bijvoorbeeld is Tmin gelijk aan 30 - 60 seconden. Tmin is instelbaar, en wordt bij voorkeur ingesteld op een waarde tussen 30 en 60 seconden.In the following, an example of a method for producing a gas mixture for a hot water installation will be illustrated with reference to Figure 2. In step SI00, controller 38 receives a signal indicative of the fan speed Fan-For example, controller 38 receives this signal directly from fan 13 of the hot water installation 4. If the current gas consumption is relatively low, the fan 13 will run relatively slowly. In step S102, controller 38 determines whether the fan speed during a certain time T ^ n is greater than a certain threshold speed Vdrempei · For example, Tmin is 30 - 60 seconds. Tmin is adjustable, and is preferably set to a value between 30 and 60 seconds.

Indien Vventiiator niet boven de drempelwaarde uitkomt, blijft de gasmenger 2 in de begintoestand, waarin de regelaar 38 telkens VVentiiator ontvangt in stap SI00 en de voorwaarde van stap SI02 controleert.If Vventiiator does not exceed the threshold value, the gas mixer 2 remains in the initial state, in which the controller 38 receives VVentiiator in each step in step SI00 and checks the condition of step SI02.

Indien Vventiiator echter gedurende de tijdsduur Tlllin boven de drempelwaarde uitkomt, schakelt de regelaar 38 in stap SI03 de spanningsbron van elektrolyse-cel 20 in. De elektrolyse-cel 20 is daarmee ingeschakeld en produceert waterstof en zuurstof. Een deel van de zuurstof wordt via afvoer 42 uitgestoten, terwijl een ander deel van de zuurstof via driewegklep 40 wordt gemengd met het waterstof dat uit uitlaat 24 treedt.However, if Vventiiator exceeds the threshold value during the time period T11 lin, the controller 38 switches on the voltage source of electrolysis cell 20 in step S03. The electrolysis cell 20 is thus switched on and produces hydrogen and oxygen. A part of the oxygen is discharged via outlet 42, while another part of the oxygen is mixed via three-way valve 40 with the hydrogen leaving outlet 24.

Vervolgens wordt in stap S104 driewegklep 48 aangestuurd om geleidelijk het aandeel waterstof respectievelijk waterstof-zuurstofmengsel te vergroten ten opzichte van het aandeel aardgas. Bijvoorbeeld wordt driewegklep 48 in 2-5 minuten van de begintoestand, met 100% aardgas, naar de stationaire toestand, met 25-40% aardgas, gebracht. Bijvoorbeeld is het volumepercentage aardgas in de stationaire toestand zo’n 32 %.Next, in step S104, three-way valve 48 is actuated to gradually increase the proportion of hydrogen or hydrogen-oxygen mixture relative to the proportion of natural gas. For example, three-way valve 48 is brought in 2-5 minutes from the initial state, with 100% natural gas, to the stationary state, with 25-40% natural gas. For example, the volume percentage of natural gas in the stationary state is around 32%.

Indien optionele klep 52 aanwezig is, wordt deze in stap S104 naar ene open toestand geschakeld door regelaar 38.If optional valve 52 is present, it is switched to an open state by controller 38 in step S104.

In de stationaire toestand, ontvangt regelaar 38 in stap S106 Vventiiator van ventilator 13. In stap SI08 bepaalt de regelaar 38 of de ventilatorsnelheid kleiner is dan de drempelwaarde Vdrempei· In het getoonde voorbeeld is de drempelwaarde Vdrempei in stap S108 gelijk aan de drempelwaarde Vdrempei in stap S102. Desgewenst kunnen verschillende drempelwaarden gehanteerd worden.In the stationary state, controller 38 in step S106 receives fan from fan 13. In step SI08, controller 38 determines whether the fan speed is smaller than the threshold value Vdrempei · In the example shown, the threshold value Vdrempei in step S108 is equal to the threshold value Vdrempei in step S102. Different threshold values can be used if desired.

Indien de ventilatorsnelheid kleiner is dan de drempelwaarde, schakelt regelaar 38 de elektrolyse-cel uit in stap SI 10. Bovendien stuurt regelaar 38 in stap SI 12 klep 48 aan zodat geen waterstof en zuurstof meer wordt bijgemengd. Dat wil zeggen, het systeem keert terug naar de begintoestand. Zolang de ventilatorsnelheid echter boven de drempelwaarde blijft in stap SI08, blijft het systeem in de stationaire toestand, waarin waterstof, en optioneel ook zuurstof, wordt bij gemengd.If the fan speed is less than the threshold value, controller 38 turns off the electrolysis cell in step S1 10. In addition, controller 38 controls step 48 in step S1 12 so that no more hydrogen and oxygen are admixed. That is, the system returns to the initial state. However, as long as the fan speed remains above the threshold value in step S08, the system remains in the stationary state in which hydrogen, and optionally also oxygen, is mixed.

In het getoonde voorbeeld is regelaar 38 ingericht om zowel de temperatuurregeling, als de regeling van de diverse kleppen, als het aansturen van de elektrolyse-cel uit te voeren. Desgewenst kunnen meerdere regelaars zijn voorzien, die ieder een deel van deze regelingen implementeren. Bijvoorbeeld is een eerste regelaar voorzien voor de temperatuurregeling, terwijl een tweede regelaar de kleppen en de elektrolyse-cel aanstuurt.In the example shown, controller 38 is arranged to perform both the temperature control, the control of the various valves, and the control of the electrolysis cell. If desired, several controllers can be provided, each of which implements part of these controls. For example, a first controller is provided for temperature control, while a second controller controls the valves and the electrolysis cell.

In figuur IA zijn leidingen 22, 24 en 46 gekoppeld via een driewegklep 40. In een alternatieve uitvoering (figuur 1B) is de driewegklep 40 vervangen door drie afzonderlijke kleppen, die elk zijn ingericht in één van de drie samenkomende leidingen 22, 24,46. Overeenkomstig kan ook driewegklep 48 vervangen worden door drie afzonderlijke kleppen, die elk in een corresponderende leiding 10, 46, 5 zijn ingericht, zoals weergegeven in figuur 1B.In Figure 1A, lines 22, 24 and 46 are coupled via a three-way valve 40. In an alternative embodiment (Figure 1B), the three-way valve 40 is replaced by three separate valves, each arranged in one of the three converging lines 22, 24, 46 . Accordingly, three-way valve 48 can also be replaced by three separate valves, each arranged in a corresponding line 10, 46, 5, as shown in Figure 1B.

Bijvoorbeeld zijn één of meer kleppen van de gasmenger 2 uitgevoerd als magneetkleppen.For example, one or more valves of the gas mixer 2 are designed as solenoid valves.

De onderhavige uitvinding is geenszins beperkt tot de bovenbeschreven uitvoeringen daarvan. De gevraagde rechten worden bepaald door de navolgende conclusies binnen de strekking waarvan modificaties denkbaar zijn.The present invention is by no means limited to the embodiments thereof described above. The requested rights are determined by the following claims within the scope of which modifications are conceivable.

Claims

Gas mixer for a hot water installation, comprising: - a gas supply line for supplying a combustible gas, such as natural gas; - electrolysis cell for the electrolysis of water, with a hydrogen outlet for carrying out hydrogen and a separate oxygen outlet for carrying out oxygen, wherein the oxygen outlet is connected to a drain adapted to carry at least a part of the cell produced oxygen and, moreover, is connected to the mixing circuit, for mixing a non-ejected portion of the oxygen produced by the electrolysis cell with the hydrogen and the combustible gas; - a mixing circuit connected to the hydrogen outlet and to the gas supply line, for mixing combustible gas supplied via the gas supply line and hydrogen produced by the electrolysis cell; and - a lay-out connected to the mixing circuit for carrying out the gas mixture obtained with the mixing circuit.

2. Gas mixer according to claim 1, wherein the mixing circuit comprises at least one valve which is adapted to adjust the ratio between the volume of hydrogen and the volume of oxygen that are fed into the mixing circuit, wherein the valve is arranged such that the volume of hydrogen is is at least 90% of the total volume of hydrogen and oxygen that is fed into the mixing circuit.

A gas mixer according to claim 1 or 2, the mixing circuit comprising: - a first sub-mixing circuit connected to the oxygen outlet and to the hydrogen outlet, for mixing hydrogen and oxygen; and a second sub-mixing circuit connected to the first sub-mixing circuit and the gas supply line for mixing the hydrogen-oxygen mixture of the first sub-mixing circuit with the combustible gas.

Gas mixer according to one of the preceding claims, wherein the electrolysis cell is accommodated in a housing which is provided with a temperature control adapted to set the temperature in the housing to a maximum of 60 degrees Celsius, preferably a maximum of 55 degrees Celsius, and more preferably at most 50 degrees Celsius.

A gas mixer according to claim 4, wherein the temperature control comprises a radiator which is provided with a fan, and wherein the electrolysis cell is provided with a water supply line for supplying water which is adapted to conduct water through the radiator.

A gas mixer according to any one of the preceding claims, the electrolysis cell comprising a cathode compartment, in which a cathode is provided, and an anode compartment, in which an anode is provided, the anode compartment being separated from the cathode compartment by means of a membrane.

Gas mixer according to claim 6, wherein the anode comprises iridium, preferably titanium provided with an iridium coating, and the cathode comprises platinum, preferably titanium provided with a platinum coating.

A gas mixer according to any one of the preceding claims, wherein the mixing circuit comprises at least one control valve for adjusting the volume of combustible gas relative to the total volume of gas mixture to be carried out via the outlet, wherein the control valve is arranged in a stationary state such that the volume of combustible gas is 25 - 40% of the total volume of the gas mixture to be exported, and preferably 30 - 35%.

The gas mixer of claim 8, further comprising a controller connected to the control valve and adapted to actuate the at least one control valve to gradually reduce the volume of combustible gas on the total volume of gas mixture to be output from an initial state in which the combustible gas volume is 95 - 100% of the total volume of gas mixture to be exported, according to the stationary state.

A gas mixer according to claim 9, wherein the controller is adapted to receive a signal from a hot water installation indicative of a current gas consumption, the controller further being adapted to gradually move the at least one control valve of the mixing circuit from the initial state to the stationary state when the signal exceeds a first threshold value, and to directly switch the at least one mixing valve control valve from the stationary state to the initial state when the signal is less than or equal to a second threshold value.

11. Gas mixer as claimed in claim 10, wherein in the initial state the at least one control valve is set such that the gas mixture to be executed contains only combustible gas, and the controller is adapted to switch off the electrolysis cell when the signal is smaller or equal at the second threshold value and to switch on the electrolysis cell when the signal is greater than the first threshold value.

12. Gas mixer as claimed in claim 10 or 11, wherein the signal is indicative of a rotation speed of a fan of the hot water installation.

13. Hot water installation comprising a gas mixer according to one of the preceding claims.

A method for producing a gas mixture for supply to a hot water installation, comprising: - supplying a combustible gas, such as natural gas; - splitting water with an electrolysis cell, the hydrogen and oxygen being carried out separately; - mixing the combustible gas and hydrogen produced by the electrolysis cell; - exporting the gas mixture to a hot water installation; - ejecting at least a portion of the oxygen produced by the electrolysis cell; and - mixing a non-ejected portion of the oxygen produced by the electrolysis cell with the hydrogen and the combustible gas.

The method of claim 14, wherein the volume of hydrogen is at least 90% of the total volume of hydrogen and oxygen.

A method according to claim 14 or 15, wherein first the hydrogen and oxygen are mixed with each other, and then the coal-solid oxygen mixture is mixed with the combustible gas.

A method according to any of claims 14-16, wherein the electrolysis cell is housed in a housing, the method comprising controlling the temperature in the housing at a maximum of 60 degrees Celsius, preferably a maximum of 55 degrees Celsius, and with more preferably a maximum of 50 degrees Celsias.

A method according to claim 17, comprising directing the water to be split to the electrolysis cell, the water being led to the electrolysis cell via a radialeur which is arranged to cool the housing and is provided with a fan.

A method according to any of claims 14-18, the electrolysis cell comprising a cathode compartment in which a cathode is provided, and an anode compartment in which an anode is provided, the anode compartment being separated from the cathode compartment by means of a membrane, wherein the anode preferably comprises iridium, and more preferably titanium provided with an iridium coating, and the cathode preferably comprises platinum, more preferably titanium provided with a platinum coating.

A method according to any of claims 14-19, further comprising: - receiving from a hot water installation a signal indicative of a current gas consumption; - gradually reducing the volume of combustible gas on the total volume of the gas mixture from 95% - 100% in an initial state, to 25 - 40% in a stationary state, when the received signal exceeds a first threshold value; and - switching from the stationary state to the initial state when the signal is less than or equal to a second threshold value.

A method according to claim 20, wherein in the initial state the gas mixture consists entirely of the combustible gas, the method further comprising: - switching off the electrolysis cell when the signal is less than or equal to the second threshold value; and - switching on the electrolysis cell when the signal is greater than the first threshold value.