KR102481450B1 - Hydrogen generation device having an ion exchange membrane - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 2개의 전극사이에 이온교환막을 가지며, 황산나트륨이 전해질로 형성되는 수소발생장치에 대한 것이다. The present invention relates to a hydrogen generator having an ion exchange membrane between two electrodes and using sodium sulfate as an electrolyte.
특허발명 001 내지 004는 본 출원발명과 관련성이 존재하는 타인의 기 출원되고 공개된 발명을 제시하고 있다. 특허발명 001은 실시간 수소 누출 감지가 가능한 수소 검출용 막전극접합체 및 제조방법과 이를 구비한 전기 화학 셀에 대한 발명이다. 특허발명 002는 태양전지와 축전기가 연계된 외부전압장치를 이용한 생물전기화학적 수소발생 장치 및 이의 동작방법에 대한 발명이다. 특허발명 003은 산소 발생 촉매 전극과, 이의 제조 방법 및 사용 방법에 대한 발명이다. 특허발명 004는 혼성가스(산소/수소) 발생장치에 대한 발명이며, 구체적으로, 산소·수소 가스를 발생시키는 혼성가스 발생장치에 대한 것이다. Patent Inventions 001 to 004 suggest previously filed and published inventions of others that are related to the invention of this application. Patent Invention 001 is an invention for a membrane electrode assembly and manufacturing method for detecting hydrogen capable of detecting hydrogen leakage in real time, and an electrochemical cell equipped with the same. Patent Invention 002 is an invention for a bioelectrochemical hydrogen generator using an external voltage device linked to a solar cell and a capacitor and an operating method thereof. Patent Invention 003 is an invention for an oxygen generating catalyst electrode, and a manufacturing method and a using method thereof. Patent Invention 004 is an invention for a mixed gas (oxygen/hydrogen) generator, and specifically, a mixed gas generator for generating oxygen/hydrogen gas.
본 발명은 2개의 전극사이에 이온교환막을 가지며, 황산나트륨이 전해질로 형성하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to have an ion exchange membrane between two electrodes and to form sodium sulfate as an electrolyte.
본 발명은 수소발생장치에 대한 것이며, 구체적으로 복수로 나열되며, 전해질이 유동하는 제1유로(110); 상기 제1유로 사이에 위치하며, 전해질이 유동하는 제2유로(120); 상기 제1유로 및 제2유로 사이에 위치하는 바이폴라 이온교환막(200); 상기 제1유로 및 제2유로에 각각 위치하며, 양면에 각각 산소촉매층 및 수소 촉매층이 형성된 전극판(300);을 포함하는 구성으로 이루어진다. The present invention relates to a hydrogen generator, and is specifically listed in plurality, a
본 발명은 수소발생장치에 대한 것이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 전해질은 황산나트륨(Na2SO4)로 형성되는 것;을 특징으로 한다. The present invention relates to a hydrogen generator, and in the above-described invention, the electrolyte is formed of sodium sulfate (Na2SO4); characterized in that.
본 발명은 수소발생장치에 대한 것이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 이온교환막은 일면에 위치하는 양이온교환층(210); 상기 이온교환막은 타면에 위치하는 음이온교환층(220); 상기 양이온교환층 및 음이온교환층 사이에 위치하는 촉매층(230);을 포함하는 구성으로 이루어진다. The present invention relates to a hydrogen generator, and in the above-described invention, the ion exchange membrane includes a
본 발명은 수소발생장치에 대한 것이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 전극판 일면에 형성되는 산소발생촉매층(310); 상기 전극판 타면에 형성되는 수소발생촉매층(320);을 포함하는 구성으로 이루어진다. The present invention relates to a hydrogen generator, and in the above-described invention, the oxygen generating
본 발명은 수소발생장치에 대한 것이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 판재형상이며, 상기 제1유로가 형성된 제1판(400); 판재형상이며, 상기 제2유로가 형성된 제2판(500); 상기 제1판의 양면 관통되며, 전극판이 수용되는 제1전극홈(410); 상기 제2판의 양면 관통되며, 전극판이 수용되는 제2전극홈(510); 양단에 제1커버(610) 및 제2커버(620)가 위치하며, 내부에 복수의 제1판 및 제2판이 교차로 적층되며, 상기 제1판 및 제2판 사이에 이온교환막이 위치하여 일체로 형성된 케이스(700);를 포함하는 구성으로 이루어진다.The present invention relates to a hydrogen generator, and in the above-described invention, the
본 발명은 수소발생장치에 대한 것이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 케이스와 연통되며 전해질이 공급되는 메인공급관(810); 상기 케이스와 연통되며, 제1가스를 배출하는 제1배출관(821); 상기 케이스와 연통되며, 제2가스를 배출하는 제2배출관(822);을 포함하는 구성으로 이루어진다.The present invention relates to a hydrogen generator, and in the above-described invention, a
본 발명은 황산나트륨을 전해질로 사용하며, 이온교환막에 의해 낮은 전압으로 고순도 수소 및 산소를 발생시키는 효과를 가진다. The present invention uses sodium sulfate as an electrolyte and has an effect of generating high-purity hydrogen and oxygen at a low voltage by an ion exchange membrane.
본 발명은 수소 및 산소발생 영역을 제1판 및 제2판으로 구분하며, 복수의 판이 적층결합되어 이루어지므로 용량크기의 가변성을 가질 수 있다. In the present invention, the hydrogen and oxygen generating region is divided into a first plate and a second plate, and since a plurality of plates are laminated and bonded, the capacity size can be varied.
본 발명은 제어기에 의해 전력공급부 전해질공급펌프 체크밸브를 제어하므로 용량공급에 따른 효과적인 운영조건을 구현할 수 있다. In the present invention, since the check valve of the electrolyte supply pump of the power supply unit is controlled by the controller, effective operating conditions according to capacity supply can be implemented.
본 발명의 용기바디는 체적 가변형이므로 발생가스의 역류가 발생되지 않으며 가스의 상태변화가 발생되지 않는 효과를 가진다. Since the vessel body of the present invention is a variable volume type, it has an effect that no reverse flow of the generated gas occurs and no change in state of the gas occurs.
도 1은 본 발명의 전극판 및 이온교환막에 의해 형성된 수소발생개념도.
도 2는 본 발명의 제1판 및 제2판의 조합으로 이루어진 케이스.
도 3은 본 발명의 제1판 및 제2판의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 수소발생장치 시스템 개념도.
도 5는 본 발명의 체적가변형 용기바디의 단면도.1 is a conceptual diagram of hydrogen generation formed by an electrode plate and an ion exchange membrane of the present invention.
Figure 2 is a case made of a combination of the first plate and the second plate of the present invention.
Figure 3 is an exploded perspective view of the first plate and the second plate of the present invention.
4 is a conceptual diagram of the hydrogen generator system of the present invention.
Figure 5 is a cross-sectional view of the variable-volume container body of the present invention.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, the most preferred embodiment of the present invention will be described in detail in order to explain the present invention in detail to the extent that those skilled in the art can easily practice the present invention.
아래의 실시예에서 인용하는 번호는 인용대상에만 한정되지 않으며, 모든 실시예에 적용될 수 있다. 실시예에서 제시한 구성과 동일한 목적 및 효과를 발휘하는 대상은 균등한 치환대상에 해당된다. 실시예에서 제시한 상위개념은 기재하지 않은 하위개념 대상을 포함한다. Numbers cited in the examples below are not limited to the referenced subject and can be applied to all examples. An object that exhibits the same purpose and effect as the configuration presented in the embodiment corresponds to an equivalent replacement object. The high-level concept presented in the examples includes sub-concept objects that are not described.
[실시예 1-1] 본 발명은 수소발생장치에 대한 발명이며, 구체적으로 복수로 나열되며, 전해질이 유동하는 제1유로(110); 상기 제1유로 사이에 위치하며, 전해질이 유동하는 제2유로(120); 상기 제1유로 및 제2유로 사이에 위치하는 바이폴라 이온교환막(200); 상기 제1유로 및 제2유로에 각각 위치하며, 양면에 각각 산소촉매층 및 수소 촉매층이 형성된 전극판(300);을 포함하는 구성으로 이루어진다.[Example 1-1] The present invention is an invention for a hydrogen generator, specifically, a plurality of
[실시예 2-1] 본 발명은 수소발생장치에 대한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 전해질은 황산나트륨(Na2SO4)로 형성되는 것;을 포함한다.[Example 2-1] The present invention relates to a hydrogen generator, and in Example 1-1, the electrolyte is formed of sodium sulfate (Na2SO4); includes.
[실시예 3-1] 본 발명은 수소발생장치에 대한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 이온교환막은 일면에 위치하는 양이온교환층(210); 상기 이온교환막은 타면에 위치하는 음이온교환층(220); 상기 양이온교환층 및 음이온교환층 사이에 위치하는 촉매층(230);을 포함한다.[Example 3-1] The present invention relates to a hydrogen generator, and in Example 1-1, the ion exchange membrane includes a
[실시예 4-1] 본 발명은 수소발생장치에 대한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 전극판 일면에 형성되는 산소발생촉매층(310); 상기 전극판 타면에 형성되는 수소발생촉매층(320);을 포함한다.[Example 4-1] The present invention relates to a hydrogen generator, and in Example 1-1, an oxygen generating
본 발명(실시예 1-1 내지 4-1)은 수소발생장치에 대한 발명이며, 전해질에 직류전류를 공급하여 수소 및 산소를 발생시키는 것이다. 양단에 음이온교환막 및 양이온교환막으로 구분되는 바이폴라막을 중심으로 양측에 전해질이 유동되며, 바이폴라막 인접위치에 전극이 위치한다. 전극은 산소발생촉매층 또는 수소발생촉매층으로 형성됨을 특징으로 한다. 따라서, 제1유로 및 제2유로로 유동되는 전해질은 산화 및 환원반응을 하며, 이는 전해질을 수소와 산소로 변화시키는 특징을 가지고 있다. 구체적으로 상기 이온교환막의 양이온층이 형성된 유로에서는 프로톤(H+)이 발생되며, 음이온층이 형성된 유로에서는 하이드록시(OH-)가 발생된다. 즉, 양이온유로에서는 전자를 상실하며 프로톤이 수소가스로 변환되며, 음이온유로에서는 전자를 상실하면서 산소가 발생된다. 특히 본 발명에 사용되는 전해질은 황산나트륨을 사용한다. 황산나트륨은 전해질의 전도도를 높이고 수소발생 과전압을 낮추며, 분해반응 중 산성도(pH)에 영향을 발생시키지 않는 특징이 존재한다. 따라서 낮은 전압으로 고순도 수소 및 산소를 발생시킬 수 있다. 즉, 바이폴라 멤브레인에 의해 저전압을 이용한 수소발생을 가능하게 한다. The present invention (Examples 1-1 to 4-1) relates to a hydrogen generator, and generates hydrogen and oxygen by supplying direct current to an electrolyte. Electrolyte flows on both sides of the bipolar membrane, which is divided into an anion exchange membrane and a cation exchange membrane, at both ends, and an electrode is located adjacent to the bipolar membrane. The electrode is characterized in that it is formed of an oxygen generating catalyst layer or a hydrogen generating catalyst layer. Accordingly, the electrolyte flowing into the first flow path and the second flow path undergoes oxidation and reduction reactions, which is characterized by changing the electrolyte into hydrogen and oxygen. Specifically, protons (H+) are generated in the flow path in which the cation layer of the ion exchange membrane is formed, and hydroxy (OH-) is generated in the flow path in which the anion layer is formed. That is, electrons are lost in the cation flow path and protons are converted into hydrogen gas, and oxygen is generated while electrons are lost in the anion flow path. In particular, sodium sulfate is used as the electrolyte used in the present invention. Sodium sulfate has the characteristics of increasing the conductivity of the electrolyte, lowering the hydrogen generation overpotential, and not affecting the acidity (pH) during the decomposition reaction. Therefore, high-purity hydrogen and oxygen can be generated at a low voltage. That is, it is possible to generate hydrogen using a low voltage by means of a bipolar membrane.
본 발명의 전극판은 수소발생 촉매층으로 백금, 이리듐, 루테늄, 철, 코발트, 망간, 니켈, 몰리브덴, 황화니켈 등의 금속이나 금속산화물 중 선택된 어느 하나 혹은 2가지 이상로 형성하며, 산소발생 촉매층으로 철, 니켈, 이리듐, 구리, 코발트, 망간의 금속산화물이나 수산화물 중 선택된 어느 하나 혹은 2가지 이상을 형성한다. 상기 전극판 및 이온교환막은 밀착되거나 분리될 수 있다. 밀착된 조건에서 상기 전극판은 타공된 전극판으로 형성되며, 전극판 사이로 전해질이 유동되어야 한다. 구체적으로 메시망 형태를 취할 수 있다. 분리된 조건에서 상기 전극판 및 이온교환막은 스페이서에 의해 분리되며, 상기 스페이서는 전해질의 유동을 가능하게 한다. The electrode plate of the present invention is a hydrogen generating catalyst layer formed of one or two or more selected from metals or metal oxides such as platinum, iridium, ruthenium, iron, cobalt, manganese, nickel, molybdenum, and nickel sulfide, and as an oxygen generating catalyst layer. It forms any one or two or more selected from metal oxides or hydroxides of iron, nickel, iridium, copper, cobalt, and manganese. The electrode plate and the ion exchange membrane may be closely attached or separated. In the close contact condition, the electrode plate is formed as a perforated electrode plate, and electrolyte must flow between the electrode plates. Specifically, it may take the form of a mesh network. In the separated condition, the electrode plate and the ion exchange membrane are separated by a spacer, and the spacer enables the flow of electrolyte.
[실시예 5-1] 본 발명은 수소발생장치에 대한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 판재형상이며, 상기 제1유로가 형성된 제1판(400), 판재형상이며, 상기 제2유로가 형성된 제2판(500),상기 제1판의 양면 관통되며, 전극판이 수용되는 제1전극홈(410); 상기 제2판의 양면 관통되며, 전극판이 수용되는 제2전극홈(510); 양단에 제1커버(610) 및 제2커버(620)가 위치하며, 내부에 복수의 제1판 및 제2판이 교차로 적층되며, 상기 제1판 및 제2판 사이에 이온교환막이 위치하여 일체로 형성된 케이스(700)를 포함한다.[Example 5-1] The present invention relates to a hydrogen generator, and in Example 1-1, the
[실시예 5-2] 본 발명은 수소발생장치에 대한 것이며, 실시예 5-1에 있어서, 상기 커버, 이온교환막, 제1판 및 제2판을 일체로 체결하는 체결수단(710);을 포함한다. [Example 5-2] The present invention relates to a hydrogen generator, and in Example 5-1, a fastening means 710 integrally fastening the cover, the ion exchange membrane, the first plate and the second plate; include
[실시예 5-3] 본 발명은 수소발생장치에 대한 것이며, 실시예 5-1에 있어서, 상기 제1판의 전극판 및 제2판의 전극판은 각각 상이한 극성의 전류가 통전되는 것;을 포함한다. [Example 5-3] The present invention relates to a hydrogen generator, and in Example 5-1, the electrode plates of the first plate and the electrode plates of the second plate are respectively passed with currents of different polarity; includes
[실시예 5-4] 본 발명은 수소발생장치에 대한 것이며, 실시예 5-1에 있어서, 상기 제1판 및 제2판 모서리방향으로 형성되며, 전극홀과 외부가 연통된 전극봉삽입구(721); 상기 전극봉삽입구에 결합되며, 상기 상기 전극판과 결합된 전류공급단자(722);를 포함한다. [Example 5-4] The present invention relates to a hydrogen generator, and in Example 5-1, the electrode insertion hole (721) is formed in the direction of the corners of the first and second plates and communicates with the electrode hole and the outside. ); and a
[실시예 5-5] 본 발명은 수소발생장치에 대한 것이며, 실시예 5-1에 있어서, 상기 제1전극홀과 연통되며, 전해질이 공급되는 제1공급구(420); 상기 제2전극홀과 연통되며, 전해질이 공급되는 제2공급구(520); 상기 제1전극홀과 연통되며, 발생가스를 배출하는 제1배출구(430); 상기 제2전극홀과 연통되며, 발생가스를 배출하는 제2배출구(530);를 포함한다. [Example 5-5] The present invention relates to a hydrogen generator, and in Example 5-1, the
[실시예 5-6] 본 발명은 수소발생장치에 대한 것이며, 실시예 5-1에 있어서, 상기 제1판 및 제2판은 절연소재로 형성되는 것; 상기 제1판 및 제2판은 폴리머로 형성되는 것;을 포함한다. [Example 5-6] The present invention relates to a hydrogen generator, and in Example 5-1, the first plate and the second plate are formed of an insulating material; The first plate and the second plate are formed of a polymer; includes.
[실시예 5-7] 본 발명은 수소발생장치에 대한 것이며, 실시예 5-1에 있어서, 상기 제1판 및 제2판 사이에 위치하는 실링(730); 상기 실링은 가스켓(731) 또는 오링(732);을 포함한다. [Embodiment 5-7] The present invention relates to a hydrogen generator, and in Embodiment 5-1, a seal 730 positioned between the first plate and the second plate; The seal includes a gasket 731 or an O-ring 732.
본 발명(실시예 5-1 내지 실시예 5-7)은 양단에 커버가 형성되며, 내부에 제1판 및 제2판이 적층 형성된 수소발생장치를 제시하고 있다. 본 발명의 수소발생장치는 복수의 판재 내부에 각각 단일 전극판을 설치하며, 복수의 판재 사이에 바이폴라 이온교환막을 장착한다. The present invention (Examples 5-1 to 5-7) proposes a hydrogen generator in which a cover is formed at both ends and a first plate and a second plate are laminated therein. In the hydrogen generator of the present invention, a single electrode plate is installed inside a plurality of plate materials, and a bipolar ion exchange membrane is installed between the plurality of plate materials.
상기 제1판, 제2판에는 전해질이 유동되는 제1유로 및 제2유로를 형성한다. 제1유로 및 제2유로로 유동되는 전해질은 각각의 직류전류에 의해 산화 및 환원작용을 한다. 즉, 이온교환막을 중심으로 일측에는 제1유로가 형성되며 타측에는 제2유로가 형성된다. 이러한 판재 결합구조는 연속 형성되며, 즉, 복수의 층으로 병렬조합됨을 특징으로 한다. 복수의 층이 많을수록 수소 및 산소발생량이 많아지는 특징을 가진다. 복수의 판재를 결합하기 위해 체결수단을 형성한다. 상기 체결수단은 복수의 판재를 관통하며 양단의 제1커버 및 제2커버와 함께 결합된다. A first flow path and a second flow path through which the electrolyte flows are formed on the first and second plates. Electrolytes flowing into the first and second flow passages undergo oxidation and reduction by respective DC currents. That is, a first flow path is formed on one side of the ion exchange membrane and a second flow path is formed on the other side. This plate material coupling structure is formed continuously, that is, it is characterized in that it is combined in parallel with a plurality of layers. It has a characteristic that the amount of hydrogen and oxygen generated increases as the number of layers increases. To form a fastening means to combine a plurality of plate materials. The fastening means passes through a plurality of plate members and is coupled with the first cover and the second cover at both ends.
상기 체결체는 봉 또는 볼트가 될 수 있다. 다른 방법으로 클램프에 의해 복수의 판재를 일체로 결합하거나, 하나의 케이스에 복수의 판재를 수용하여 형성할 수 있다. 복수의 제1판 및 복수의 제2판은 직류전류를 통전한다. 이를 구현하기 위해, 각각의 제1판 및 제2판은 전극봉을 삽입한다. 상기 전극봉 일측은 제1판 및 제2판 외부로 돌출되며, 상기 전극봉 타측은 제1판 및 제2판 내부의 전극판과 결합된다. 즉, 외부에서 부여된 전류가 각각의 판재에 전류를 공급할 수 있다. 판재 외부로 돌출된 전류공급단자는 극성별로 각각 위치가 편향된다. 따라서, 메인 전극봉에 의해 각각의 전류공급단자로 극을 달리하여 전류를 공급할 수 있다. The fastening body may be a rod or a bolt. Alternatively, it may be formed by integrally combining a plurality of plate materials by clamps or by accommodating a plurality of plate materials in one case. The plurality of first plates and the plurality of second plates conduct a direct current. To implement this, each of the first plate and the second plate inserts an electrode. One side of the electrode rod protrudes outward from the first and second plates, and the other side of the electrode rod is coupled to an electrode plate inside the first and second plates. That is, an externally applied current can supply current to each plate member. The positions of the current supply terminals protruding outside the plate are biased for each polarity. Therefore, it is possible to supply current by changing the polarity to each current supply terminal by the main electrode.
각각의 제1판 및 제2판 내부에는 전해질을 공급하며, 외부에서 공급된 전해질은 각각의 제1판 및 제2판에 별도로 공급되며, 이는 제1공급구 및 제2공급구를 통한다. 따라서 상기 제1, 2공급구는 판재의 두께방향으로 내부에 형성될 수 있다. 상기 제1판 및 제2판의 내부에서 발생된 가스는 수소가스 및 산소가스로 구분된다. 수소가스 및 산소가스는 제1판에 형성된 제1배출구 및 제2판에 형성된 제2배출구를 통해 배출된다. An electrolyte is supplied to the inside of each of the first and second plates, and the electrolyte supplied from the outside is separately supplied to each of the first and second plates through the first supply port and the second supply port. Therefore, the first and second supply ports may be formed inside in the thickness direction of the plate material. The gas generated inside the first plate and the second plate is divided into hydrogen gas and oxygen gas. Hydrogen gas and oxygen gas are discharged through a first outlet formed on the first plate and a second outlet formed on the second plate.
[실시예 6-1] 본 발명은 수소발생장치에 대한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 케이스와 연통되며 전해질이 공급되는 메인공급관(810); 상기 케이스와 연통되며, 제1가스를 배출하는 제1배출관(821); 상기 케이스와 연통되며, 제2가스를 배출하는 제2배출관(822);을 포함한다.[Example 6-1] The present invention relates to a hydrogen generator, and in Example 1-1, the
[실시예 6-2] 본 발명은 수소발생장치에 대한 것이며, 실시예 6-1에 있어서, 상기 메인공급관에 형성되는 공급펌프(811); 상기 공급펌프의 유량을 제어하는 제1제어밸브(812) 상기 전극판에 전류를 공급하는 전력공급부(813) 상기 전력공급부 및 제1제어밸브의 작동을 제어하는 제어기(814)를 포함한다.[Example 6-2] The present invention relates to a hydrogen generator, and in Example 6-1, a
[실시예 6-3] 본 발명은 수소발생장치에 대한 것이며, 실시예 6-1에 있어서, 상기 제1배출관과 연통되어 가스를 포집하는 제1포집용기(823); 상기 제2배출관과 연통되어 가스를 포집하는 제2포집용기(824);를 포함한다.[Embodiment 6-3] The present invention relates to a hydrogen generator, and in Embodiment 6-1, the
[실시예 6-4] 본 발명은 수소발생장치에 대한 것이며, 실시예 6-1에 있어서, 상기 제1포집용기 및 제1배출관에 형성되는 제1체크밸브(825) 상기 제2포집용기 및 제2배출관에 형성되는 제2체크밸브(826)를 포함한다.[Example 6-4] The present invention relates to a hydrogen generator, and in Example 6-1, the
[실시예 6-5] 본 발명은 수소발생장치에 대한 것이며, 실시예 6-1에 있어서, 제1포집용기 및 제2포집용기는 하나 또는 복수로 형성되는 것;을 포함한다.[Example 6-5] The present invention relates to a hydrogen generator, and in Example 6-1, the first collection container and the second collection container are formed in one or a plurality; includes.
[실시예 6-6] 본 발명은 수소발생장치에 대한 것이며, 실시예 6-1에 있어서, 상기 제1포집용기 및 제2포집용기는 가스가 채워지며 일측이 개방된 용기바디(911) 상기 용기바디 내부에서 이동되며, 용기바디와 기밀이 형성되는 플랜저(912)를 포함한다.[Example 6-6] The present invention relates to a hydrogen generator, and in Example 6-1, the first collection container and the second collection container are filled with gas and have a
본 발명(실시예 6-1 내지 6-6)은 수소발생장치의 시스템에 대한 발명이다. 케이스는 양단에 제1커버 및 제2커버가 형성되며, 내부에는 제1판 및 제2판이 교차하여 복수로 설치된다. 제1커버는 외부로부터 메인공급관과 연결되며, 전해질을 공급받는다. 공급된 전해질은 제1판 및 제2판의 내부로 투입된다. 제1판 및 제2판 내부에서는 각각 산화 및 환원반응을 하여, 수소 및 산소를 발생시킨다. 제1판에서 발생된 수소는 제2커버에 형성된 제1배출관을 통해 배출되며, 제2판에서 발생된 산소는 제2커버에 형성된 제2배출관을 통해 배출된다. The present invention (Examples 6-1 to 6-6) relates to a system of a hydrogen generator. A first cover and a second cover are formed at both ends of the case, and a plurality of first and second plates are installed intersecting the inside. The first cover is connected to the main supply pipe from the outside and receives electrolyte. The supplied electrolyte is introduced into the first and second plates. Oxidation and reduction reactions occur inside the first and second plates, respectively, to generate hydrogen and oxygen. Hydrogen generated in the first plate is discharged through a first discharge pipe formed in the second cover, and oxygen generated in the second plate is discharged through a second discharge pipe formed in the second cover.
제1판 및 제2판의 내부에는 균일한 압력으로 전해질이 수용되어야 하며, 균일한 유속으로 전해질이 유입되어야 한다. 이를 제어하기 위해, 제어기는 전해질의 공급펌프를 제어하며, 제1제어밸브에 의해 유량을 제어한다. 유량에 따라 작용하는 전류의 크기가 상이하게 작용된다. 이를 제어하기 위해, 제어기는 전원공급부의 전류(전압, 암페어)를 제어할 수 있다. 제1판 및 제2판에서 발생된 수소 및 산소는 제2커버를 통해 외부로 배출되며, 외부의 제1포집용기 및 제2포집용기에 의해 각각 분리하여 저장한다. 제1포집용기 및 제2포집용기는 제1배출관 및 제2배출관과 연통되며, 관로상에 체크밸브를 장착하여 역류를 방지한다. 상기 제1포집용기 및 제2포집용기는 체적 가변형 용기를 형성한다. 즉 초기에는 체적이 “0”상태이다. 공급되는 수소 및 산소의 량에 따라 비례적으로 체적을 증가시켜, 순수한 수소 및 산소를 저장할 수 있다. 이를 구현하기 위해, 용기바디와 용기바디를 이동하는 플랜저로 형성된다. 즉 플랜저가 용기바디 초기위치에 설정될 경우, 체적이 “0”이나, 엑츄에이터(913)에 의해 플랜저가 이동되며, 플랜저 이동에 의해 내부 체적이 증대된다. 이는 저장가스에 압력을 발생시키지 않으므로 가스의 안전성을 높이고자 함이다. The electrolyte must be accommodated at a uniform pressure inside the first and second plates, and the electrolyte must be introduced at a uniform flow rate. To control this, the controller controls the supply pump of the electrolyte and controls the flow rate by the first control valve. The magnitude of the current acting differently according to the flow rate. To control this, the controller can control the current (voltage, amperage) of the power supply. Hydrogen and oxygen generated from the first plate and the second plate are discharged to the outside through the second cover, and are separated and stored by the external first and second collection containers, respectively. The first collection container and the second collection container communicate with the first discharge pipe and the second discharge pipe, and a check valve is installed on the pipe to prevent reverse flow. The first collection container and the second collection container form a variable volume container. That is, the volume is initially “0”. Pure hydrogen and oxygen can be stored by increasing the volume in proportion to the amount of hydrogen and oxygen supplied. In order to implement this, it is formed of a container body and a flanger that moves the container body. That is, when the flanger is set at the initial position of the container body, the volume is “0”, but the flanger is moved by the
또한 상기 용기바디는 단열재(914)로 도포된다. 따라서, 외부 온도에 따른 저장가스의 변화를 방지할 수 있다. 상기 플랜저의 가동은 제어기에 의해 이루어진다. 즉 제어기에 의해 전류량제어, 전해질유량제어, 포집용기의 체적제어를 가능하게 한다. In addition, the container body is coated with a heat insulating material (914). Therefore, it is possible to prevent a change of the storage gas according to the external temperature. The plunger is operated by a controller. That is, current amount control, electrolyte flow rate control, and volume control of the collection container are made possible by the controller.
110 : 제1유로 120 : 제2유로
200 : 이온교환막 210 : 양이온교환층
220 : 음이온교환층 230 : 촉매층
300 : 전극판 310 : 산소발생촉매층
320 : 수소발생촉매층 400 : 제1판
410 : 제1전극홈 420 : 제1공급구
430 : 제1배출구
500 : 제2판 510 : 제2전극홈
520 : 제2공급구 530 : 제2배출구
610 : 제1커버 620 : 제2커버
700 : 케이스 710 : 체결수단
721 : 전극봉삽입구 722 : 전류공급단자
730 : 실링 731 : 가스켓
732 : 오링
810 : 메인공급관 811 : 공급펌프
812 : 제1제어밸브 813 : 전력공급부
814 : 제어기 821 : 제1배출관
822 : 제2배출관 823 : 제1포집용기
824 : 제2포집용기 825 : 제1체크밸브
826 : 제2체크밸브 911 : 용기바디
912 : 플랜저 913 : 엑츄에이터
914 : 단열재110: 1st Euro 120: 2nd Euro
200: ion exchange membrane 210: cation exchange layer
220: anion exchange layer 230: catalyst layer
300: electrode plate 310: oxygen generating catalyst layer
320: hydrogen generation catalyst layer 400: first plate
410: first electrode groove 420: first supply port
430: first outlet
500: second plate 510: second electrode groove
520: second supply port 530: second outlet
610: first cover 620: second cover
700: case 710: fastening means
721: electrode insertion port 722: current supply terminal
730: sealing 731: gasket
732: O-ring
810: main supply pipe 811: supply pump
812: first control valve 813: power supply
814: controller 821: first discharge pipe
822: second discharge pipe 823: first collection container
824: second collection container 825: first check valve
826: second check valve 911: container body
912: flanger 913: actuator
914: insulation
Claims (6)
복수로 나열되며, 전해질이 유동하는 제1유로(110);
상기 복수의 제1유로(110) 사이에 위치하며, 전해질이 유동하는 제2유로(120);가 형성되고,
상기 제1유로(110) 및 제2유로(120) 사이에는 바이폴라 이온교환막(200)과 전극판(300)이 형성되되, 상기 바이폴라 이온교환막(200)과 상기 전극판(300)은 번갈아 교차하여 배치되며,
판재형상이며, 상기 제1유로(110)가 형성되는 제1판(400) 및 상기 제2유로(120)가 형성되는 제2판(500)이 구비되고,
양단에 제1커버(610) 및 제2커버(620)가 위치하고, 내부에 복수의 상기 제1판(400) 및 제2판(500)이 교차하여 적층되며, 상기 제1판(400) 및 제2판(500) 사이에 상기 바이폴라 이온교환막(200)이 위치하여 일체로 형성된 케이스(700);를 포함하고,
상기 바이폴라 이온교환막(200)은 일면에 위치하는 양이온교환층(210);
상기 바이폴라 이온교환막(200)은 타면에 위치하는 음이온교환층(220);을 포함하며,
상기 전극판(300)의 일면에는 산소발생촉매층(310);
상기 전극판(300)의 타면에는 수소발생촉매층(320);을 형성하고,
상기 바이폴라 이온교환막(200)의 상기 양이온교환층(210)이 형성된 유로에서는 프로톤(H+)이 발생하고, 상기 음이온교환층(220)이 형성된 유로에서는 OH- 가 발생하며,
상기 제1판(400)의 양면에 관통 형성되며, 상기 제1유로(110)에 상기 전극판(300)이 수용되는 제1전극홈(410);
상기 제2판(500)의 양면에 관통 형성되며, 상기 제2유로(120)에 상기 전극판(300)이 수용되는 제2전극홈(510);을 포함하고,
상기 제1전극홈(410)과 연통되며, 전해질이 공급되는 제1공급구(420);
상기 제2전극홈(510)과 연통되며, 전해질이 공급되는 제2공급구(520);
상기 제1전극홈(410)과 연통되며, 발생가스를 배출하는 제1배출구(430);
상기 제2전극홈(510)과 연통되며, 발생가스를 배출하는 제2배출구(530);를 포함하는 수소발생장치.
In the hydrogen generator,
Listed in plurality, the first flow path 110 through which the electrolyte flows;
A second flow path 120 positioned between the plurality of first flow paths 110 and through which the electrolyte flows is formed,
A bipolar ion exchange membrane 200 and an electrode plate 300 are formed between the first passage 110 and the second passage 120, and the bipolar ion exchange membrane 200 and the electrode plate 300 alternately cross each other. are placed,
It is in the shape of a plate, and is provided with a first plate 400 on which the first passage 110 is formed and a second plate 500 on which the second passage 120 is formed,
A first cover 610 and a second cover 620 are located at both ends, and a plurality of the first plate 400 and the second plate 500 are crossed and stacked inside, and the first plate 400 and A case 700 integrally formed with the bipolar ion exchange membrane 200 positioned between the second plates 500;
The bipolar ion exchange membrane 200 includes a cation exchange layer 210 located on one side;
The bipolar ion exchange membrane 200 includes an anion exchange layer 220 located on the other side,
On one side of the electrode plate 300, an oxygen generating catalyst layer 310;
A hydrogen generating catalyst layer 320 is formed on the other surface of the electrode plate 300,
Protons (H+) are generated in the flow path where the cation exchange layer 210 of the bipolar ion exchange membrane 200 is formed, and OH- is generated in the flow path where the anion exchange layer 220 is formed,
first electrode grooves 410 penetrating both sides of the first plate 400 and accommodating the electrode plate 300 in the first passage 110;
A second electrode groove 510 formed through both sides of the second plate 500 and accommodating the electrode plate 300 in the second flow path 120;
a first supply port 420 communicating with the first electrode groove 410 and supplying electrolyte;
a second supply port 520 communicating with the second electrode groove 510 and supplying electrolyte;
a first outlet 430 communicating with the first electrode groove 410 and discharging generated gas;
A hydrogen generator comprising a; second outlet 530 communicating with the second electrode groove 510 and discharging generated gas.
상기 전해질은 황산나트륨(Na2SO4)로 형성되는 것;
을 포함하는 수소발생장치.
The method of claim 1,
The electrolyte is formed of sodium sulfate (Na2SO4);
Hydrogen generator comprising a.
상기 케이스와 연통되며 전해질이 공급되는 메인공급관(810);
상기 케이스와 연통되며, 제1가스를 배출하는 제1배출관(821);
상기 케이스와 연통되며, 제2가스를 배출하는 제2배출관(822);을 포함하는 수소발생장치.
The method of claim 1,
A main supply pipe 810 communicating with the case and supplying electrolyte;
a first discharge pipe 821 communicating with the case and discharging a first gas;
A hydrogen generator comprising a; second discharge pipe 822 communicating with the case and discharging a second gas.
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