KR101219582B1 - 전기화학적 살균제 발생기 및 그를 이용한 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소금물을 전기분해하는 전기분해 셀에서 소금의 활용율을 극대화하고, 전력 소비량을 개선하는 방안을 개시한다. 또한 본 발명은 상기 전기분해 셀을 이용하여 1% 이상의 차아염소산 농도를 제조하는 시스템을 제공하여 살균제 농도를 높여 저장조의 부피를 줄이는 방안을 제시한다. 또한, 본 발명은 상기 전기분해 셀을 이용하여, 살균제중에 소금물이 존재하지 않도록 유지하는 시스템을 제공한다.

Description

전기화학적 살균제 발생기 및 그를 이용한 장치{Electrochemically sterilizing device and electrochemical cell comprising the same}
본 발명은 소금물을 전기분해하여 차아염소산을 제조하여 전기화학적 살균제를 발생하는 장치에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 고농도 차아염소산을 생성하기 위한 전기분해 셀의 구조 및 그를 응용한 시스템에 관한 것이다.
차아염소산 나트륨(NaOCl), 차아염소산(OCl), 염소(Cl2)는 동일한 염소계 성분으로 pH에 따라 물속에서 존재하는 형태가 다르며, 살균능력에도 약간의 차이가 있으나, 본 발명에서는 동일한 의미로 적용하고자 한다.
차아염소산은 널리 알려진 바와 같이 정수장, 하수처리장의 살균장치, 일반화학공장의 냉각용수 보일러, 담수화 공정 처리수, 발전소의 냉각수 처리, 음용수 처리, 식물 및 채소, 육류가공, 수영장외 세탁 및 제지, 가정용 표백제로 사용되는 강한 염소 냄새를 갖는 무색 투명 액체이다.
종래의 차아염소산 제조 장치는 무격막 형태의 소금 전기분해 장치로서, 그 개략도는 도 1과 같다. 그림에 표시된 s는 분리배관을, m은 혼합배관, l은 일반배 관을 의미하며, 이하 모든 모면에서 같은 의미를 갖는다. 도 1에서 소금(NaCl)은 소금물 저장조(120)에 투입되고, 소금물 저장조(120)에서는 소금물이 약 25 중량% 소금 농도로 유지된다. 전기분해 셀에는 l3의 포화 소금물과 l1 라인의 시수 라인이 혼합기(m1)에서 혼합되어 3-4% 농도를 가지는 소금물로 조절된 후 l4로 공급된다. 전기분해 셀(130)은 시 수중에 존재하는 칼슘과 마그네슘에 의해 전류효율이 저하되므로 시수는 반드시 연수기(110)를 거쳐칼슘 과 마그네슘을 제거한다. 연수화 된 시수는 s1에서 분기되어 l2를 통해 소금물 저장조(120)로, l1을 통해 전기분해 셀(130)에 공급된다.
전기분해 셀(130)으로 유입된 소금물은 전기분해 반응에 의해 차아염소산을 생성한다. 전기분해 셀(130) 내에서 소금물은 소듐이온(sodium ion, Na +)과 염소이온(Chloride, Cl-)로 존재하며, 염소이온과 물은 수산이온은 양극(132, anode)에서 다음과 같은 산화반응이 일어난다.
Cl- → 1/2 Cl2+ e-
2H2O → H+ + O2 + 2e
일반적으로, 양극(132)에서의 염소 발생을 효과적으로 수행하기 위해 밸브메 탈 위에 염소 과전압이 낮은 촉매, 예를 들면 파라듐 산화물, 루테늄 산화물, 이산화티탄, 백금 등의 단독 또는 혼합물이 코팅된 전극을 사용한다. 이때의 염소 발생 효율은 60-80% 수준이다.
한편, 음극(134)에서는 반응 2에서 발생한 수소 이온이 환원되고, 나트륨은 물의 수산이온과 반응하여 가성소다가 된다.
H+ + e-→ 1/2H2
OH- + Na+ → NaOH
용액에서는 양극에서 발생한 염소(Cl2)와 가성소다(NaOH)가 반응하여 차아염소산(ClO) 또는 차아염소산 나트륨(NaClO)가 생성되며, 이들의 존재 형태는 용액의 pH에 의해 결정된다. 전해조 반응에 의해 생성된 생성물 차아염소산 나트륨, 수소, 미반응 소금물 등의 혼합물이 l5를 거쳐 살균제 저장조(140)에 저장된다.
이와 같이 무격막으로 소금물을 전기분해하여 차아염소산과 같은 살균제를 제조하는 살균제 발생 시스템은 다음의 문제를 가지고 있다.
첫째, l5에서 배출되는 살균제는 미반응 소금물이 포함되어 있어, 물을 처리하는 계가 폐쇄형인 경우(예를 들면, 실내 수영장)에는 수영장의 물에 소금물이 점차적으로 증가하여 배관부식 및 유영객에게 짠 맛의 불쾌감을 줄 수 있다.
둘째, 기존의 전기분해 셀에서 발생하는 살균제 차아염소산의 농도(또는 유효염소)는 약 0.8%로 살균제 (또는 차아염소산) 저장조(140)의 저장부피가 커지는 단점이 있다.
셋째, 기존의 전기분해 셀의 소금활용이 약 50%수준으로 소금을 낭비하는 문제를 가지고 있다.
넷째, 기존의 전기분해 셀은 전기분해하는 소금물의 농도 3-4%에서 전기분해를 하며, 이는 소금물의 농도가 낮아, 전해질(소금물)의 전도도가 낮고, 이에 용액저항에 의한 전압 상승의 문제가 있었다.
본 발명은 소금물을 전기분해하는 전기분해 셀에서 소금의 활용율을 극대화하고, 전력 소비량을 개선하는 방안을 개시한다. 또한 본 발명은 상기 전기분해 셀을 이용하여 1% 이상의 차아염소산 농도를 제조하는 시스템을 제공하여 살균제 농도를 높여 저장조의 부피를 줄이는 방안을 제시한다. 또한, 본 발명은 상기 전기분해 셀을 이용하여, 살균제중에 소금물이 존재하지 않도록 유지하는 시스템을 제공한다.
본 발명의 소금물 전기분해 셀은 막, 양극, 음극으로 구성된 것을 특징으로 하고, 더욱 상세히는 막, 양극, 음극이 물리적으로 화학적으로 결합되어, 일반적으로 분리되지 않는 구조를 가지는 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명의 살균제 발생 시스템은 전기분해 셀에서 발생하는 염소 및 소금물 용액을 분리하는 수단을 가진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, (i) 시수 연수기, (ii) 소금물 저장조(220),
(iii) 격막형 전기분해 셀, (iv) 살균제 저장조를 포함하는 격막형 살균제 발생기로서; 상기 격막형 전기분해 셀은 양극실과 음극식 사이에 나트륨 이온을 통과시킬 수 있는 격막을 포함하고; 상기 격막형 살균제 발생기는 (v) 상기 양극실의 배출물을 미반응 소금물과 염소를 분리할 수 있는 액체-기체 분리기와 (vi) 염소 용해기를 추가로 포함하고; 상기 액체-기체 분리기에서 분리된 상기 미반응 소금물은 다시 상기 양극실로 다시 순환되고, 상기 액체-기체 분리기에서 분리된 상기 염소는 상기 음극실에서 배출된 가성소다 용액과 함께 상기 염소 용해기로 투입되는 것을 특징으로 하는 격막형 살균제 발생기가 개시된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, (i) 시수 연수기, (ii) 소금물 저장조(220),
(iii) 격막형 전기분해 셀, (iv) 살균제 저장조를 포함하는 격막형 살균제 발생기로서; 상기 격막형 전기분해 셀은 양극실과 음극식 사이에 나트륨 이온을 통과시킬 수 있는 격막을 포함하고; 상기 격막형 살균제 발생기는 (v') 상기 양극실의 배출물을 미반응 소금물과 염소를 분리할 수 있는 제1 액체-기체 분리기, (vi') 상기 음극실의 배출물을 수소와 가성소다 용액으로 분리할 수 있는 제2 액체-기체 분리기, (vii') 가성소다 저장조, (viii') 염소 용해기를 추가로 포함하고; 상기 제1 액체-기체 분리기에서 분리된 상기 미반응 소금물은 다시 상기 양극실로 다시 순환되고, 상기 제1 액체-기체 분리기에서 분리된 상기 염소는 상기 가성소다 저장 조에서 배출된 가성소다 용액과 함께 상기 염소 용해기로 투입되며, 상기 제2 액체-기체 분리기에서 분리된 가성소다는 상기 가성소다 저장조에 투입되고, 상기 음극실에는 상기 가성소다 저정소로부터 가성소다가 투입되는 것을 특징으로 하는 격막형 살균제 발생기가 개시된다.
일 구현예에 따르면, 상기 양극실의 소금물 전해질은 전해조의 외부 또는 내부로 순환되는 것이 바람직하다.
다른 구현예에 따르면, 상기 격막형 전기분해 셀은 (a) 다공성 보강막, (b) 상기 다공성 보강막에 함침된 이온 교환막, (c) 상기 다공성 보강막의 양 측에 위치하는 제1, 제2 전류 분배판, 및 (d) 상기 이온 교환막의 양 측에 위치하는 제1, 제2 전극을 포함하고; 상기 이온 교환막은 상기 다공성 보강막의 내부뿐만 아니라 양 측 표면에까지 위치하여 상기 다공성 보강막, 이온 교환막, 제1, 제2 전류 분배판, 제1, 제2 전극을 모두 일체화시켜 주는 것이 바람직하다.
상기 다공성 보강막은 폴리설폰, 폴리이미드, 폴리아마이드, 폴리카보네이트, 폴리아세탈, 나일론, 초고분자량 폴리에틸렌, 불소수지, PEEK, PBT, 페놀수지, ABS, PPS, 폴리아크리로니트릴 중에서 선택된 고분자 재료 및 알루미나, 실리카, 이산화지루코늄, 이산화티타늄, 이산화아염, 산화철(Fe2O3), 산화루테늄(RuO2), 산화세슘(CeO2), 제올라이트 중에서 선택된 무기 재료 중에서 선택되며; 상기 보강막의 두께는 1-50 ㎛이고, 기공율은 40-90%인 것이 바람직하다.
상기 이온 교환막은 설폰닉(sulfonic), 카복실릭(carboxylic) 및 포스포 릭(phosphoric)계 중에서 선택된 산성 그룹(acidic groups)을 포함하는 탄화수소(hydrocarbon)계 재질 또는 탄화불소(fluorocarbon)계 재질의 고분자이며; 상기 이온 교환막은 상기 보강막보다 5-500 ㎛ 더 두꺼운 것이 바람직하다.
상기 제1, 제2 전류 분배판은 서로 동일하거나 상이한 물질이고; 각각 독립적으로 금속 파이버 소결판, 금속 다공성 소결판, 금속 메쉬, 및 이들을 적층한 스크린 팩 중에서 선택되며; 상기 금속은 티타늄, 니켈, 몰리브덴, 텅스텐, 아연, 하스텔로이, 주석 및 이들의 합금 중에서 선택되고; 상기 전류 분배판은 40-80%의 기공율을 가지는 것이 바람직하다.
상기 제1, 제2 전극은 서로 동일하거나 상이한 물질이고; 각각 독립적으로 백금, 루테늄, 로듐, 파라듐, 오스뮴, 이리듐, 금, 은, 크롬, 철, 티타늄, 망간, 코벨트, 니켈, 몰리브덴, 텅스텐, 알루미늄, 규소, 아연, 주석, 이들의 합금 및 이들의 산화물 중에서 선택되며; 상기 제1, 제2 촉매는 두께가 1-10 ㎛인 것이 바람직하다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 격막형 전기분해 셀은 (i) 이온 교환막, (ii) 상기 이온 교환막 양 측에 위치하는 제1, 제2 전극, (iii) 상기 제1, 제2 전극의 바깥쪽에 각각 위치하는 제1, 제2 전류 분배판, (iv) 상기 제1, 제2 전류 분배판 바깥쪽에 각각 위치하는 제1, 제2 분리판을 포함하는 전기분해 셀로서, 상기 전기분해 셀은 상기 제1 전류 분배판과 제1 분리판 사이와 상기 제2 전류 분배판과 제2 분리판 사이 중 어느 한 곳 또는 상기 제1 전류 분배판과 제1 분리판 사이와 상기 제2 전류 분배판과 제2 분리판 사이 모두에 위치하는 압력 매트를 추가로 포 함하는 것이 바람직하다.
상기 압력매트는 압축률이 50-90%이고, 공극률이 50-90%인 발포 금속인 것이 바람직하다. 상기 압력매트는 구리, 니켈, 금, 은, 주석, 알루미늄, 서스, 코발트, 이들의 합금 또는 이들의 산화물 중에서 선택된 금속의 발포체인 것이 바람직하다. 특히, 상기 압력매트는 상기 금속 발포체의 표면에 백금, 은, 구리 중에서 선택된 전도 물질이 추가로 코팅된 것이 바람직하다.
이로 인해 본 발명은, 첫째 제조 살균제는 미반응 소금물이 없어 폐쇄형 수처리 시스템(예를 들면, 실내 수영장)에 수영장의 물에 소금물이 누적되지 않아 배관 부식 및 유영객에게 불쾌감을 제거할 수 있다. 둘째, 기존의 전기분해 셀에서 발생하는 살균제 차아염소산의 농도(또는 유효염소)는 1-12 wt % 농도로 살균제를 저장하여 기존의 저장조의 부피를 최대 11배까지 축소할 수 있다.
셋째, 전기분해 셀의 소금활용이 약 99%수준으로 소금 낭비 문제를 제거한다. 넷째, 전기분해 셀의 운전에너지를 1kg 생산당 3.5kWh로 대폭 낮추어 운영비 저감을 가능하게 된다.
이하에서는, 본 발명에 따른 전기분해 셀 및 이를 구비한 시스템의 일부 구현예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 격막형 살균제 발생 시스템(200)에 관한 개략도로서, 살균제의 발생 가능한 농도는 1-3 wt% 이다.
본 발명의 1-3 wt%의 살균제 농도를 발생시키는 전기분해 시스템(200)의 구성은 시수를 연수화 하는 연수기(210), 소금물 저장조(220), 양극실의 전해질(소금물)이 전해조 외부로 순환하는(또는 내부로 순환할 수도 있음) 구조를 갖는 격막형 전기분해 셀(230), 양극실에서 생성되는 염소와 미반응 소금물을 분리하는 액체/기체 분리기(240), 양극실에서 생성된 염소와 음극실을 통과한 생성물을 혼합 또는 반응시키는 염소용해기(250), 살균저장조(260)으로 구성된다.
그림에서와 같이 소금(NaCl)은 소금물 저장조(220)에 투입되고, 소금물 저장조(220)에서는 소금물이 약 25 중량% 소금 농도(포화 소금물)로 유지된다. 포화 소금물은 소금물 펌프(222)에 의해 l203로 공급되며, 염소-소금물 액체/기체분리기(240)의 순환라인 l207과 혼합배관 m201에서 혼합되어 l204을 통해 전기분해 셀(230)의 양극(232)으로 공급된다.
시수 중에 존재하는 칼슘, 마그네슘은 연수기(210)에서 제거된다. 연수화 물 l201은 분기배관 s201에서 분기되어, 분기된 l202은 소금을 녹이는데 이용되고, l208은 전기분해 셀(230)의 음극(234)로 공급된다.
전기분해 셀(230)의 양극(232)에서는 반응식 1과 2에 나타낸 무격막 전기분해 셀(도 1)에서의 양극 반응과 동일한 반응이 일어난다. 전기분해 셀(230)의 음극(234)에서는 반응식 3과 4에 나타낸 무격막 전기분해 셀(도 1)의 반응과 동일한 반응이 일어난다. 전기분해 셀(230) 내의 막(236)은 양극(232)에서 생성된 염소(Cl2)와 음극(234)에서 발생한 가성소다(NaOH)를 분리하고, 양극에서 존재하는 나 트륨 이온을 음극으로 이동하게 한다.
전기분해 셀(230)의 양극(232)측 출구 l205에는 염소(Cl2)와 미반응 소금물이 존재하며, 이는 염소-소금물 액체/기체분리기(240)에서 염소(Cl2)와 미반응 소금물로 분리된다. 분리된 염소(Cl2)는 l206을 따라 염소(Cl2) 용해기(250)로 이동을 하며, 미반응 소금물은 l207인으로 이동하여 유입되는 소금물 l203인과 혼합배관 m201에서 혼합된다.
전기분해 셀(230)의 음극(234)측 배관(l209)에는 묽은 가성소다 용액(1wt% 이하)만 존재하며, 이는 l206의 염소(Cl2)를 용해하는데 매질로 이용된다.
염소(Cl2) 용해기(250)는 이젝터(eject)와 같은 기능의 것이면 가능하다. 염소(Cl2) 용해기(250) 후단 l210은 살균제(차아염소산) 농도 1-5 wt%가 생성되어 살균제 저장조(260)에 저장되며, 살균제를 필요로 하는 곳에 차아염소산 펌프(270)에 의해 공급된다.
본 발명의 살균제 발생 시스템(200)내 배관 및 장치의 재질은 차아염소산에 내화학성이 있는 CPV, 테프론 등을 포함한 플라스틱 재질과 티타늄, 하스텔로리, 스테인레스 스틸 등으로 구성할 수 있다.
본 발명의 살균제 발생 시스템(200)의 염소-소금물 액체/기체분리기(240)는 체류시간 기준으로 2-60 분 내에서 설계되며 가스와 액체의 레벨은 레벨센서(도시되지 않았음)에 의해 조절 가능하다.(이하 도 3과 도 4의 액체/기체 분리기도 동일 한 구성으로 가능하다.)
본 발명의 살균제 발생 시스템(200)의 염소(Cl2) 용해기(250)는 이젝터 또는 오리피스와 같은 구조를 갖는다. 구조는 직경 D1, 직경 D2, 직경 D1의 직경 변화가 있으며 직경 D2에는 분기배관이 있다. 이때 l209는 염소용해기(250)의 D1 직경에 연결되고, D2 분기배관에는 l206이 연결된다. 직경 D1과 직경 D2의 비, D2/D1가 0.05-0.5에서 l206에는 음압이 발생하여 염소-소금물 액체/기체분리기(240)에서 분리된 염소를 펌프 등을 사용하지 않고, 효과적으로 염소를 이송할 수 있다. 더욱 바람직하게는 0.1-0.2가 바람직하다. 0.01 이하인 경우는 l209의 공급 속도(공급량)이 커져야 하며, 이 때 이를 위한 보조 동력비가 커지게 되어 장치의 구성이 커지게 된다(이는 투자비의 상승을 초래한다). 0.5 이상에서는 D2 의 D1과 D2사이에서 압력이 비슷하게 되어, 원하는 목적의 혼합을 이룰 수 없다.
도 5는 본 발명의 단위 전기분해 셀(500)의 구조도이다. 도시된 바와 같이, 단위 전기분해 셀(500)은 이온 교환막(510)의 양쪽 전기화학적 산화 촉매(양극촉매, 530)와 환원촉매(수소촉매, 520)를 갖는 전극 촉매층이 물리화학적으로 결합되어 구성된다. 이온 교환막(210)과, 이온 교환막(210)의 양측에 전극 촉매(산화촉매, 환원촉매)가 물리적 또는 화학적으로 일체화된 구조체를 전극막체(Electrode and Membrane Assembly, 이하 EMC로 약칭함)라고 한다.
양극실(532)은 산화반응(염소발생 반응)이 일어나는 곳으로, 전기화학 반응이 일어나는 양극(촉매)(530), 전기분해 셀을 유지하는 프레임(550)과 셀과 셀사이 를 구분하는 분리판(560), 양극에 전류를 공급하기 위한 양극실 전류 분배판(570), 프레임(550)과 분리판(560)의 사이에 양극실(532) 내의 반응물과 생성물의 외부누설을 막는 가스켓(패킹)(580) 등으로 구성된다.
음극실(522)은 환원반응(수소발생 반응)이 일어나는 곳으로 전기화학 반응이 일어나는 음극(촉매)(520), 전기분해 셀을 유지하는 프레임(552)과 셀과 셀사이를 구분하는 분리판(562, 560과 동일한 재질, 구조의 경우도 가능함), 음극에 전류를 공급하기 위한 음극실 전류 분배판(572), 프레임(550)과 분리판(562)의 사이에 음극실(522) 내의 반응물과 생성물의 외부누설을 막는 가스켓(패킹)(582) 등으로 구성된다.
이온교환막(510)은 두께가 50 내지 200㎛이며 고체 고분자 전해질로, 양이온(cation), 예를 들면 나트륨 이온, 또는 수소 이온 등이 이동 가능하며, 또한 온도에 대한 내열성과 전기화학적 산화환원 분위기에 내구성을 가져야 한다. 이 같은 기능 및 요구사항을 만족시키기 위해서는 탄화수소(hydrocarbon)계 재질 또는 탄화불소(fluorocarbon)계 재질의 고분자에 양이온(cation)이 선택적으로 이동가능 하도록 이온 전달그룹인 설폰닉(sulfonic), 카복실릭(carboxylic) 및 포스포릭(phosphoric)계 산성그룹(acidic groups)을 가지는 고분자 구조체가 바람직하다. 가장 바람직한 구조는 내열성과 내산화성이 우수한 탄화불소(fluorocarbon)계 재질의 고분자에 -SO3 형태의 강산성을 그룹을 가지는 막이다. 이같은 계열의 대표적인 막(310)은 듀폰사(E. I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Del.)의 상 품명 NAFION이 있다.
본 발명에 있어서의 전기분해 셀(500)의 전극 촉매층(520, 530)은 각각 금속 촉매만으로 구성될 수 있다.
본 발명에 있어서 양극 촉매층(530)과 음극 촉매층(520)에 포함되는 촉매는, 각각이 같아도, 달라도 좋지만, 백금족 또는 백금족 합금으로 이루어지는 금속촉매가 바람직하다. 금속촉매로는 백금족의 금속(백금, 루테늄, 로듐, 파라듐, 오스뮴, 이리듐)외에 금, 은, 크롬, 철, 티타늄, 망간, 코벨트, 니켈, 몰리브덴, 텅스텐, 알루미늄, 규소, 아연, 및 주석으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 1종 이상의 금속과의 합금 또는 이들로 구성된 산화물이 바람직하다.
본 발명에 있어서 가장 바람직한 양극 촉매층(530)은 염소과전압이 낮은 금속, 예를 들면 백금, 루테늄, 이리듐의 단독 또는 이들의 혼합 금속, 또는 산화물이 바람직하다.
본 발명에 있어서 가장 바람직한 음극 촉매층(530)은 수소과전압이 낮은 백금, 파라듐, 니켈, 텅스텐으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 1종 이상의 금속, 또는 합금 또는 이들로 구성된 산화물이 바람직하다.
본 발명에 있어서의 전극 촉매층(520, 530)과 이온교환막(510)로 구성되는 EMC의 두께는 특히 한정되지 않지만, 약 150-200 ㎛ 인 것이 바람직하다. 두께가 50㎛ 이하로 지나치게 얇으면 단락(short)을 일으킬 우려가 있고, EMC의 두께가 200㎛ 이상이면 이온 저항의 커져 전압이 급상승하게 되므로 50㎛-200㎛인 것이 바람직하다.
또한, EMC의 구성중 전극 촉매층(520, 530)의 두께(양쪽 전극 촉매층을 합한 두께)는1～15㎛가 바람직하다. 15 ㎛ 이상에서는 과다한 촉매사용으로 인한 촉매의 손실이 문제가 되며, 촉매층 두께가 1㎛이하로 얇으면 단위면적당 존재하는 촉매량이 적어 높은 반응 활성을 갖지 못한다. 본 발명에서 가장 좋은 두께의 범위는 5-10 ㎛ 이다.
EMC는 수소이온 교환막(510)과 전극 촉매층(520,530)이 물리적 또는 화학적으로 일체화형으로 EMC를 제작하는 방법은 특히 한정되지 않지만, 구체적 예를 들면, 이온교환막상에 직접 촉매를 석출시키는 방법과 촉매층을 막에 압착하는 방법 등이 있으며, 이들의 제조 방법은 널리 공지되어 있다. 대표적인 예로는 본 발명자들이 기 출원한 출원번호 10-2005-0016642(다공성 전극 촉매층을 갖는 막전극접합체의 제조방법), 출원번호 10-2005-0016639(막전극접합체의 제조방법)과 출원번호 10-2005-0016637 등이 있다.
급전체(570, 572)는 반응물 및 생성물을 EMC로, 또는 EMC로 부터 생성된 물질을 이동시키고, 전류를 EMC 표면에 원활히 분배하는 기능을 가져야 한다. 이 같은 기능을 위해 EMC는 적절한 기공을 가지도록 구성되어야 한다. 바람직한 기공율은 40-80% 로서 80% 이상에서는 반응물 또는 생성물의 물질 이동은 원활하지만 EMC와의 접촉점이 너무 작게 되어 전류 분포의 불균일화를 야기하며, 40% 이하에서는 반대로 전류분포를 균일하게 이룰 수 있지만, 물질이동이 원활하지 못하게 된다.
이같은 기능을 가지기 위해 기공율을 확보할 수 있는 방법으로는 금속 파이버 소결판, 다공성 소결판, 금속 메쉬, 또는 이를 적층한 스크린 팩 등으로 구성할 수 있다.
급전체의 재질로는 전도성을 가져야 하며, 전기분해 셀에 존재하는 반응물 및 생성물의 환경 및 전기화학적 산화 환원 조건에 적합하여야 한다. 이 같은 환경에서 가능한 물질로는 티타늄, 니켈, 몰리브덴, 텅스텐, 아연, 하스텔로이 및 주석으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 1종 이상의 금속과의 합금이 바람직하다.
양극실 급전체(570)는 소금물과 염소 분위기 하에서 내화학성을 가져야 하므로 티타늄, 하스텔로이 등이 바람직하며, 음극실 급전체(572)로는 니켈, 몰리브덴, 텅스텐, 아연, 하스텔로이 군에서 선택되는 1종 또는 1종 이상의 금속과의 합금이 바람직하다.
도 3는 본 발명의 살균제 발생 시스템(300)으로 살균제의 발생 가능한 농도는 4-8 wt% 이다.
4-8 wt%의 살균제 농도를 발생시키는 전기분해 시스템(300)의 구성은 연수기(310), 소금물 저장조(320), 격막형 전기분해 셀(330), 양극에서 생성되는 염소와 미반응 소금물을 분리하는 제1 액체/기체 분리기(340), 음극에서 발생하는 가성소다와 수소를 분리하는 제 2 액체/기체 분리기(350), 가성소다 저장조(360), 최종 농도 5 wt% 살균제를 제조하기 위한 염소용해기(370), 살균제장조(380)으로 구성된다.
그림에서와 같이 소금(NaCl)은 소금물 저장조(320)에 투입되고, 소금물 저장조(320)에서는 소금물이 약 25 중량% 농도로 유지된다. 포화 소금물은 소금물 펌 프(p301)에 의해 l303으로 공급되며, 염소-소금물 액체/기체분리기(340)의 순환 라인 l307과 혼합되어 l304을 통해 전기분해 셀(330)의 양극(332)로 공급된다.
시수중에 존재하는 칼슘, 마그네슘은 연수기(310)에서 제거된다. 연수화 물 라인 l301은 분기배관 s301에서 분기되어 l202은 소금을 녹이는데 이용되고, l308은 가성소다 용액 저장조(360)에 공급된다.
전기분해 셀(330)은 양극(332), 음극(334), 막(336)으로 구성되며, 도 2에서 상술한 바와 같이 각각의 기능은 동일하다.
양극(332) 측 l305에는 염소와 미반응 소금이 존재하며, 이는 염소-소금물 제1 액체/기체분리기(340)에서 분리된다. 분리된 염소는 l306을 따라 염소용해기(370)로 이동을 하며, l306 라인을 통해 흐르는 유량은 염소유량조절밸브(v301)을 통해 조절된다.
음극(234)측 l310에는 수소와 가성소다 용액이 존재하며, 이는 제2 가스-액체 분리기(350)에서 수소를 분리 배출한 후 가성소다 용액은 l312을 통하여 가성소다 용액 저장조(360)로 공급된다. 가성용액 저장조(360)는 염소와의 반응 효율을 증가 시키기 위해 pH로 10 이상 유지한다. 가성소다 저장조(360)에 있는 4% NaOH는 l313으로 염소용해기(370)로 이동을 하며, l313 라인을 통해 흐르는 유량은 가성소다유량조절밸브(v302)을 통해 조절된다.
l306을 통해 공급된 염소와 l313을 통하여 공급된 가성소다 용액은 염소용해기(370)에서 용해-반응하며, 염소용해기(370)는 도 2에서 언급한 염소 용해기 원리와 같게 작동된다. l306과 l312의 음압을 유도하는 매질은 l317을 통해서 공급되는 순환 차아염소산 용액에 의해 조절된다.
염소용해기(370)을 통해서 합성된 차아염소산은 l315을 통해 차아염소산 저장조(380)에 저장된다. 저장된 차아염소산은 농도를 높이기 위해서 차아염소산 저장조(380)에서 순환 배관 l317을 통해 순환되며, 이 순환 배관에서 일부를 사용 목적을 위해 l306으로 배출한다.
염소용해기(370)는 구조는 직경 D1, 직경 D2, 직경 D3, 직경 D1의 직경 변화를 가지며, 직경 D2, D3에는 분기배관이 설치된다. 이때 차아염소산의 순환 배관 l317은 염소용해기(370)의 주 배관 D1에 연결되고, D2 분기 배관에는 l306이, D3 분기 배관에는 l313이 연결된다.
직경 D1과 직경 D2의 비 D2/D1는 0.05-0.5에서 l306에는 음압이 발생하여 염소를 이송할 수 있으며, D2/D1은 0.1-0.2가 가장 바람직하다. 0.01이하인 경우는 l370의 공급 속도(공급량)이 커져야 하며, 이 때 이를 위한 보조 동력비(펌프 p303)가 커지게 된다. 0.5 이상에서는 D2 의 D1과 D2사이에서 압력이 비슷하여, 원하는 목적의 혼합을 이룰 수 없다.
직경 D1과 직경 D3의 비 D3/D1는 0.05-0.5에서 l313에는 음압이 발생하여 가성소다저장조(360)에서 가성소다 액을 펌프 등을 사용하지 않고, 효과적으로 이송할 수 있다. D2/D1은 0.1-0.2가 가장 바람직하다. 0.01이하인 경우는 l317의 공급 속도(공급량)이 커져야 하며, 이 때 이를 위한 보조 동력비(p303의 용량증대가 필요함)가 커지게 된다. 0.5 이상에서는 D2 의 D1과 D3사이에서 압력이 비슷하여, 원하는 목적의 혼합을 이룰 수 없다.
도 4는 본 발명의 살균제 발생 시스템(400)으로 살균제의 발생 가능한 농도는 8-12 wt% 이다.
8-12 wt%의 살균제 농도를 발생시키는 전기분해 시스템(400)의 구성은 연수기(410), 소금물 저장조(420), 격막형 전기분해 셀(430), 양극에서 생성되는 염소와 미반응 소금물을 분리하는 제1 액체/기체 분리기(440), 음극에서 발생하는 가성소다와 수소를 분리하는 제2 액체/기체 분리기(460), 음극에서 발생한 가성소다를 순환하기 위한 제1 가성소다 저장조(462), 5 wt%의 중간농도 살균제를 저장하는 제1 차아염소산 저장조(470), 제1 염소 용해기(450), 최종 농도 12 wt%의 살균제 농도를 제조하기 위한 제2 염소 용해기(482), 최종 농도 12 wt%의 살균제 저장을 위한 제2 차아염소산 저장조(480)로 구성된다.
그림에서와 같이 소금(NaCl)은 소금물 저장조(420)에 투입되고, 소금물 저장조(420)에서는 소금물이 약 25 중량% 농도로 유지된다. 포화 소금물은 소금물 펌프(p401)에 의해 l403로 공급되며, 염소-소금물 제1 액체/기체분리기(440)의 순환 라인 l407과 혼합되어 l404을 통해 전기분해 셀(430)의 양극(432)로 공급된다.
연수기(410)를 거친 연수화 물 l401은 분기배관 s401에서 분기되어, 소금을 녹이는데 이용되고, 분기 l402은 분기배관 s402에서 분기된다. 분기된 l409는 물을 1차 염소 용해기(450)에 공급하여 l408의 염소를 1차로 용해 시키고, 분리된 l419는 2차 가성소다 저장조(470)에 공급된다.
전기분해 셀(430)은 양극(432), 음극(434), 막(436)으로 구성되며, 위 도 2에서 상술한 바와 같이 각각의 기능은 동일하다.
전기분해 셀(430)의 양극(432) 측 l405에는 염소(Cl2)와 미반응 소금이 존재하며, 이는 염소-소금물 액체/기체분리기(440)에서 분리된다. 분리된 염소(Cl2)는 l406을 따라 이동을 하며, 분기배관 s403에서 l408과 l407로, 다시 l407은 분기배관 s404에서 l417와 l425로 분기된다. 분기된 l408은 1차 염소 용해기(450)에 공급된다. 분기된 l417은 l416(가성소다 용액)과 혼합배관 m402에서 혼합되어 l418이 되고, 이는 다시 l420과 혼합배관 m402에서 혼합되어 l421이 된다.
분기된 l425는 염소유량밸브(v401)로 조절되어, 혼합배관 m403으로 공급된다.
음극(436)측 l411로 통해 가성소다 용액(차아염소산 일부 포함)을 가성소다 전해조(462)에서 펌프 p402를 공급하며, 가성소다 용액은 전기분해 셀(430)의 음극(436)에서 전기 분해되어 4 wt% NaOH까지 농축된다.
음극(436) 측 l412에는 전기분해 생성물인 가성소다, 차아염소산과 수소가스가 존재하며, 수소-가성소다 제2 액체/기체분리기(460)에서 수소 가스는 분리된다. 수소-가성소다 제2 액체/기체분리기(460)에서 분리된 액체는 l414를 통하여 가성소다 저장조(462)로 이동된다. 1차 가성소다 저장조(462)에는 1차 염소 용해기(450)에서 염소가 용해된 용액이 l410을 통해 공급된다.
가성소다 저장조(462)에서 저장된 4 wt% 가성소다, 1wt % 차아염소산 용액은 l415와 분기배관 s405에서 l416과 l424로 분기된다. 분기된 1424는 가성소다 용액 유량밸브(v402)로 조절되어, 혼합배관(m403)으로 공급되며, 분기된 l416은 혼합배 관 m402에 공급된다.
제1 차아염소산 저장조(470)는 5 wt % 차아염소산 용액을 저장한다. 5 wt % 차아염소산 용액을 제조하기 위하여 5 wt % 차아염소산 용액을 펌프 p403를 이용하여 l420 순환 배관을 통하여 순환시킨다. l420은 차아염소산이 포함된 l418과 혼합배관 m403에서 l421로 혼합된 후 이는 다시 분기배관 s406에서 l422와 l423으로 분기된다. l422는 다시 제1 차아염소산 저장조(470)로 순환되며, l423은 최종 농도 12 wt%의 제2 차아염소산 저장조(480)으로 이동된다.
제2 차아염소산 저장조(480)은 12 wt% 차아염소산을 저장하는 저장조로서, 12 wt% 차아염소산을 제조하기 위해서 제1차아염소산 저장조(470)에서 이동한 5 wt%를 순환 농축하여 제조한다.
제2 차아염소산 저장조(480)에서 일부 용액은 l426으로 차아염소산 유량밸브(v403)로 조절되어, 혼합배관(m403)에 공급된다.
제2 차아염소산 저장조(480)의 차아염소산 용액을 펌프 p403를 이용하여 l430 순환 배관을 통하여 순환시킨다. l430 중 일부 양을 사용하는 목적처에 l429을 통하여 공급한다,
순환배관 l430과 혼합배관 m403에서 혼합된 혼합물 l427은 제2 염소용해기(482)로 공급되어 차아염소산의 농도가 증가되어 l428을 통해 제2 차아염소산 저장조(480)로 재순환된다.
본 제1 염소 용해기(450)과 제2 염소 용해기(482)의 구조는 앞서 상술한 도 2와 도 3에서의 내용과 같다.
이하에서는 실시예에 기초하여 본 발명의 일부 구현예를 설명하고자 한다. 다만, 하기 실시예에 의해서 본 발명의 범위 축소하거나 제한하여 해석할 수 없다.
실시예 1-3
1. 전기분해 셀의 구성(도 5 참조)
파라메터 사양
단위셀의 갯수 1개
단위셀의 면적(활성면적) 314 cm2
단위셀구성



 이온교환막(510) Nafion 117(180㎛)
양극 촉매층(530) IrO2-Pt
음극 촉매층(520) Pt
급전체(540,542) 티타늄 금속 파이버 소결판(공극율 70%, 0.5mm 두께)
분리판(560) Ti 판(4mm)에 유로를 형성시켰음
2. 전기분해 셀의 운전조건
파라메터 값
전류밀도 1 A/cm2
운전온도 상온
운전압력 대기압
전해질
 양극 25 wt% NaCl solution
음극 순수
3. 시스템의 구성
(1) 실시예 1: 도 2
(2) 실시예 2: 도 3
(3) 실시예 3: 도 4
4. 성능분석
파라메터 분석방법 분석간격
(시간)		 결과
전압 멀티미터로 측정 1시간 도 6; 실시예 1, 2, 3으로 표시
저장조내 염소농도 요오드적정법 1시간 도 7; 실시예 1, 2, 3으로 표시
저장조내 소금물 농도 1일 도 8; 실시예 1, 2, 3으로 표시
염소 1kg 발생에 필요한 전력소비량 실제 1kg 생성에 소요된 전류, 전압값으로 계산 1일 표 1; 실시예 1, 2, 3으로 표시
염소 1kg 발생에 필요한 소금소비량 실제 1kg 생성에 소요된 소금소모량으로 계산 1일 표 1; 실시예 1, 2, 3으로 표시
전류효율
(시스템 효율)		 하기 식 1에 의해 계산 1일 표 1; 실시예 1, 2, 3으로 표시
참고 전류효율 계산식
전류효율은 가해준 전류(I)에 대하여 발생된 차아염소산의 실제값을 이론양으로 나눈 것으로 다음식에 의해 값을 얻을 수 있다.
전류효율（％）＝（F×ρ×V）／（35500（mg）×I×t）｝×100
여기서 F는 파라데이상수로 96500（C）, ρ는 실제잔류염소농도(ppm,mg/L), V는 전기분해 셀에 공급한 물의 수량(L), I는 통전전류(A), t는 전기분해 시간(s)이다.
비교예 1, 2
1. 전기분해 셀의 구성(도 2 참조)
파라메터 사양
단위셀의 갯수 1개
단위셀의 면적(활성면적) 314 cm2
단위셀구성 이온교환막(310) 없음
양극(132) 티타늄위에 전극촉매 RuO2-IrO2 형성
음극(134) 티타늄위에 백금(Pt) 도금
양극과 음극의 거리 2 mm
전해조 프레임 CPVC(염소화PVC)
2. 전기분해 셀의 운전조건
(1) 비교예 1
파라메터 값
전류밀도 0.1 A/cm2 (실제 운전 조건값)
운전온도 상온
운전압력 대기압
전해질 4 wt% NaCl
(1) 비교예 2
파라메터 값
전류밀도 1 A/cm2 (본발명과 동일한 운전 조건)
운전온도 상온
운전압력 대기압
전해질 4 wt% NaCl
3. 시스템의 구성: 도 2
4. 성능분석
파라메터 분석방법 분석간격
(시간)		 결과
전압 멀티미터로 측정 1시간 도 6; 비교예 1, 2로 표시
저장조(140) 내 염소농도 요오드적정법 1시간 도 7; 비교예 1, 2로 표시
저장조(140) 내 소금물 농도 1일 도 8; 비교예 1, 2로 표시
염소 1kg 발생에 필요한 전력소비량 실제 1kg 생성에 소요된 전류, 전압값으로 계산 1일 표 1; 비교예 1, 2로 표시
염소 1kg 발생에 필요한 소금소비량 실제 1kg 생성에 소요된 소금소모량으로 계산 1일 표 1; 비교예 1, 2로 표시
전류효율
(시스템 효율)		 하기 식 1에 의해 계산 1일 표 1; 비교예 1, 2로 표시
실시예는 본 발명의 도 5의 전해조와 이를 도 2(실시예 1), 도 3(실시예 2), 도 4(실시예 3) 에 적용을 하였으며 비교예는 도 2의 기존 살균제 발생 시스템(비교예 1)과 기존 시스템에 실시예의 운전조건과 동일한 조건에서의 운전(비교예 2)을 하였다.
도 6의 전압비교의 경우 실시예에서는 약 3 volt 내외, 비교예 1에서는 약 4 volt 내외, 비교예 2에서는 약 6.5 volt 내외의 값을 가진다.
도 7의 농도 비교의 경우 실시예에서는 실시예 1이 약 2.5 wt %, 실시예 2에 서 약 5 wt %, 실시예 3에서 약 11.8 wt %이며, 비교예 1에서는 약 0.7 wt %, 비교예 2에서는 약 0.45 % 내외의 값을 가진다. 비교예 2의 경우 전류밀도 상승으로 인한 전해질의 온도가 증가하고, 이로인한 차아염소산이 과염소산 등으로의 부반응이 일어나 효율이 급격히 저하된 것으로 생각된다.
도 8은 차아염소산(살균제) 저장조에서 소금물의 농도를 비교한 것으로 본 발명의 실시예에서는 약 100 ppm 내외의 값을 가지는 반면, 실시예에서는 약 13,000-15,000 ppm이 유지된다. 본 발명의 100ppm 수준은 시수중에 포함된 양으로 추정되며, 따라서 본 발명의 시스템은 미반응 소금물이 살균제로 이동하지 않음을 알 수 있다.
아래 표는 본 실시예와 비교예를 종합하여 비교한 것이다.
파라메터 실시예1 실시예2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
염소 1kg 발생에 필요한 전력소비량
(낮을수록 바람직)		 4.3 kWh 3.9 kWh 3.7 kWh 5.5 kWh 10.6 kWh
염소 1kg 발생에 필요한 소금소비량
(낮을수록 바람직)		 1.9 kg 1.9 kg 1.9 kg 3.5 kg 4.8 kg
전류효율
(시스템 효율)		 88% 88% 88% 67% 44%
도 1은 종래의 무격막형 차아염소산 제조 장치에 대한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 격막형 살균제 발생 시스템에 관한 개략도이다.
도 3는 본 발명의 다른 구현예에 따른 살균제 발생 시스템에 대한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 살균제 발생 시스템에 대한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 단위 전기분해 셀의 구조도이다.
도 6은 시간에 따른 전압의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 7은 시간에 따른 살균제 농도의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 8은 시간에 따른 소금 농도의 변화를 보여주는 그래프이다.

Claims (12)

  1. (i) 시수 연수기,
    (ii) 소금물 저장조(220),
    (iii) 격막형 전기분해 셀,
    (iv) 살균제 저장조를 포함하는 격막형 살균제 발생기로서;
    상기 격막형 전기분해 셀은 양극실과 음극실 사이에 나트륨 이온을 통과시킬 수 있는 격막을 포함하고;
    상기 격막형 살균제 발생기는 (v) 상기 양극실의 배출물을 미반응 소금물과 염소를 분리할 수 있는 액체-기체 분리기와 (vi) 염소 용해기를 추가로 포함하고;
    상기 액체-기체 분리기에서 분리된 상기 미반응 소금물은 다시 상기 양극실로 다시 순환되고, 상기 액체-기체 분리기에서 분리된 상기 염소는 상기 음극실에서 배출된 가성소다 용액과 함께 상기 염소 용해기로 투입되는 것을 특징으로 하는 격막형 살균제 발생기.
  2. (i) 시수 연수기,
    (ii) 소금물 저장조(220),
    (iii) 격막형 전기분해 셀,
    (iv) 살균제 저장조를 포함하는 격막형 살균제 발생기로서;
    상기 격막형 전기분해 셀은 양극실과 음극실 사이에 나트륨 이온을 통과시킬 수 있는 격막을 포함하고;
    상기 격막형 살균제 발생기는 (v') 상기 양극실의 배출물을 미반응 소금물과 염소를 분리할 수 있는 제1 액체-기체 분리기, (vi') 상기 음극실의 배출물을 수소와 가성소다 용액으로 분리할 수 있는 제2 액체-기체 분리기, (vii') 가성소다 저장조, (viii') 염소 용해기를 추가로 포함하고;
    상기 제1 액체-기체 분리기에서 분리된 상기 미반응 소금물은 다시 상기 양극실로 다시 순환되고, 상기 제1 액체-기체 분리기에서 분리된 상기 염소는 상기 가성소다 저장조에서 배출된 가성소다 용액과 함께 상기 염소 용해기로 투입되며, 상기 제2 액체-기체 분리기에서 분리된 가성소다는 상기 가성소다 저장조에 투입되고, 상기 음극실에는 상기 가성소다 저정소로부터 가성소다가 투입되는 것을 특징으로 하는 격막형 살균제 발생기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 양극실의 소금물 전해질은 전해조의 외부 또는 내부로 순환되는 것을 특징으로 하는 격막형 살균제 발생기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 격막형 전기분해 셀은 (a) 다공성 보강막, (b) 상기 다공성 보강막에 함침된 이온 교환막, (c) 상기 다공성 보강막의 양 측에 위치하는 제1, 제2 전류 분배판, 및 (d) 상기 이온 교환막의 양 측에 위치하는 제1, 제2 전극을 포함하고; 상기 이온 교환막은 상기 다공성 보강막의 내부뿐만 아니라 양 측 표면에까지 위치하여 상기 다공성 보강막, 이온 교환막, 제1, 제2 전류 분배판, 제 1, 제2 전극을 모두 일체화시켜 주는 것을 특징으로 하는 격막형 살균제 발생기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 다공성 보강막은 폴리설폰, 폴리이미드, 폴리아마이드, 폴리카보네이트, 폴리아세탈, 나일론, 초고분자량 폴리에틸렌, 불소수지, PEEK, PBT, 페놀수지, ABS, PPS, 폴리아크리로니트릴 중에서 선택된 고분자 재료 및 알루미나, 실리카, 이산화지루코늄, 이산화티타늄, 이산화아염, 산화철(Fe2O3), 산화루테늄(RuO2), 산화세슘(CeO2), 제올라이트 중에서 선택된 무기 재료 중에서 선택되며; 상기 다공성 보강막의 두께는 1-50 ㎛이고, 기공율은 40-90%인 것을 특징으로 하는 격막형 살균제 발생기.
  6. 제4항에 있어서, 상기 이온 교환막은 설폰닉(sulfonic), 카복실릭(carboxylic) 및 포스포릭(phosphoric)계 중에서 선택된 산성 그룹(acidic groups)을 포함하는 탄화수소(hydrocarbon)계 재질 또는 탄화불소(fluorocarbon)계 재질의 고분자이며; 상기 이온 교환막은 상기 다공성 보강막보다 5-500 ㎛ 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 격막형 살균제 발생기.
  7. 제3항에 있어서, 상기 제1, 제2 전류 분배판은 서로 동일하거나 상이한 물질이고; 각각 독립적으로 금속 파이버 소결판, 금속 다공성 소결판, 금속 메쉬, 및 이들을 적층한 스크린 팩 중에서 선택되며; 상기 금속은 티타늄, 니켈, 몰리브덴, 텅스텐, 아연, 하스텔로이, 주석 및 이들의 합금 중에서 선택되고; 상기 전류 분배판은 40-80%의 기공율을 가지는 것을 특징으로 하는 격막형 살균제 발생기.
  8. 제3항에 있어서, 상기 제1, 제2 전극은 서로 동일하거나 상이한 물질이고; 각각 독립적으로 백금, 루테늄, 로듐, 파라듐, 오스뮴, 이리듐, 금, 은, 크롬, 철, 티타늄, 망간, 코벨트, 니켈, 몰리브덴, 텅스텐, 알루미늄, 규소, 아연, 주석, 이들의 합금 및 이들의 산화물 중에서 선택되며; 상기 제1, 제2 촉매는 두께가 1-10 ㎛인 것을 특징으로 하는 격막형 살균제 발생기.
  9. 제3항에 있어서, 상기 격막형 전기분해 셀은 (i) 이온 교환막, (ii) 상기 이온 교환막 양 측에 위치하는 제1, 제2 전극, (iii) 상기 제1, 제2 전극의 바깥쪽에 각각 위치하는 제1, 제2 전류 분배판, (iv) 상기 제1, 제2 전류 분배판 바깥쪽에 각각 위치하는 제1, 제2 분리판을 포함하는 전기분해 셀로서, 상기 전기분해 셀은 상기 제1 전류 분배판과 제1 분리판 사이와 상기 제2 전류 분배판과 제2 분리판 사이 중 어느 한 곳 또는 상기 제1 전류 분배판과 제1 분리판 사이와 상기 제2 전류 분배판과 제2 분리판 사이 모두에 위치하는 압력 매트를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 격막형 살균제 발생기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 압력매트는 압축률이 50-90%이고, 공극률이 50-90%인 발포 금속인 것을 특징으로 하는 격막형 살균제 발생기.
  11. 제9항에 있어서, 상기 압력매트는 구리, 니켈, 금, 은, 주석, 알루미늄, 서스, 코발트, 이들의 합금 또는 이들의 산화물 중에서 선택된 금속의 발포체인 것을 특징으로 하는 격막형 살균제 발생기.
  12. 제10항에 있어서, 상기 압력매트는 상기 금속 발포체의 표면에 백금, 은, 구리 중에서 선택된 전도 물질이 추가로 코팅된 것을 특징으로 하는 격막형 살균제 발생기.
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