KR102219956B1 - Luminescent life jackets using sea water cells - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구명조끼에 장착되는 발광 수단에 전류를 공급하는 해수 전지에 있어서 상기 해수 전지는 생성된 전자를 도선에 흐르게 하는 제1 양극과 생성된 전자를 캐패시터에 저장하는 제2 양극 및 음극, 전류를 흐르게 하는 전해질, 두 개의 양극에서 각각의 산화 환원 반응을 통해 생성된 전자들 중 상기 제2 양극의 전자를 사용해 충전하는 상기 캐패시터를 포함하여 별도의 코드를 이용한 충전이 필요 없는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in a seawater battery for supplying current to a light emitting means mounted on a life jacket, the seawater battery includes a first positive electrode for flowing generated electrons to a conductive wire, a second positive electrode and a negative electrode for storing generated electrons in a capacitor, and current It is characterized in that there is no need for charging using a separate cord, including the electrolyte that flows, and the capacitor charged using electrons of the second positive electrode among electrons generated through each redox reaction at two positive electrodes.

Description

해수 전지를 이용한 발광 구명조끼{Luminescent life jackets using sea water cells }Luminescent life jackets using sea water cells}

본 발명은 구명조끼에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 캐패시터를 결합한 해수 전지를 이용해 코드를 이용한 충전이 불필요하고, 음극에 나노판상 황화구리를 사용해 전도도와 이온 용량이 높은 해수전지를 사용한 식별이 용이한 발광 구명조끼에 대한 것이다.The present invention relates to a life jacket, and more particularly, it is not necessary to charge using a cord using a seawater battery combined with a capacitor, and a seawater battery having high conductivity and ion capacity is used for easy identification by using a nanoplatelet copper sulfide in the negative electrode. It's about a luminous life jacket.

해양 사고 발생 시 바다에 표류된 피구조자를 발견하는 것은 어렵다. 특히, 야간에는 피구조자의 위치 식별이 어렵기 때문에 발광 구명조끼가 주목받고 있다. 이러한 발광 구명조끼는 에너지 공급이 필요하며, 다양한 에너지 공급 수단이 사용될 수 있다.In the event of a marine accident, it is difficult to find a rescuer drifting in the sea. In particular, light-emitting life jackets are attracting attention because it is difficult to identify the location of the victim at night. These light-emitting life jackets require energy supply, and various energy supply means may be used.

태양 전지는 태양의 빛이 닿는 곳이라면 어디든지 사용이 가능한 전지로서, 이를 이용한 발광 구명조끼가 제작되었다. 하지만 태양전지는 날씨의 영향을 많이 받기 때문에 충전이 잘되지 않는 경우 작동이 어려운 단점이 있다. A solar cell is a cell that can be used anywhere the sun's light reaches, and a light-emitting life jacket was manufactured using it. However, since solar cells are highly affected by the weather, there is a disadvantage that it is difficult to operate when charging is not performed well.

발광 구명조끼의 경우 구조자가 바다에 표류된 피구조자를 발견하기까지 시간을 장담할 수 없기 때문에 긴 시간 동안 지속하여 사용이 가능하고 무게가 가벼워야 한다. In the case of a light-emitting life jacket, the rescuer cannot guarantee the time until he finds a rescuer drifting in the sea, so it can be used continuously for a long time and should be light in weight.

전지가 소형화되고 무게가 가벼워질수록 충전 및 방전할 수 있는 저장 용량도 적어지기 때문에 긴 시간 동안 외부 전원의 공급 없이 사용하기가 어렵다.As the battery becomes smaller and lighter, the storage capacity that can be charged and discharged decreases, so it is difficult to use it for a long time without supplying external power.

따라서 사용하는 전지는 외부 전원의 공급이 필요 없거나 긴 시간 동안 지속하여 사용하기 위해 저장 용량이 향상된 전지의 개발이 필요하다. Therefore, it is necessary to develop a battery with improved storage capacity in order to use a battery that does not require external power supply or is used continuously for a long time.

리튬 이온 전지는 가장 많이 쓰이는 전지로서, 금속 중 가장 가볍고 에너지 밀도가 높다. 하지만 리튬은 지표면에 존재하는 공급량이 부족할 뿐만 아니라 소재의 비용이 비싼 단점이 있다. Lithium-ion batteries are the most widely used batteries, and are the lightest among metals and have high energy density. However, lithium has a disadvantage that not only is the supply of lithium on the surface insufficient, but also the cost of materials is high.

또한 완벽한 밀봉이 불가할 시 물과의 접촉 또는 물속에서의 사용에 한계를 보인다. In addition, when perfect sealing is impossible, contact with water or use in water is limited.

이러한 문제점을 해결하기 위해 바다에서 무제한으로 얻을 수 있는 해수의 나트륨 이온을 사용하는 해수 전지가 태양 전지 및 리튬 이온 전지의 대체재로 주목받고 있다. In order to solve this problem, a seawater battery using sodium ions in seawater that can be obtained unlimitedly from the sea is attracting attention as a substitute for solar cells and lithium ion batteries.

상기 해수 전지는 리튬 이온 전지보다 좀 더 저렴한 가격으로 배터리를 만들 수 있을 뿐만 아니라 대량화가 가능하다.The seawater battery can be mass-produced as well as making a battery at a lower price than a lithium ion battery.

또한 해수 전지는 원래 바다에 담겨 있는 형태를 가지고 있어 침수 시에도 전기를 공급할 수 있다. In addition, seawater batteries are originally contained in the sea, so they can supply electricity even when submerged.

충전 과정에서 바닷물 속의 나트륨 이온이 전지 안으로 이동하게 되면서 바닷물을 담수화 시킬 수 있다. 상기 담수화를 통해 응급상황 시 순도 높은 음용수를 얻는다.During the charging process, the sodium ions in the seawater move into the battery, thereby desalting the seawater. Through the desalination, high-purity drinking water is obtained in case of an emergency.

국내등록특허공보 제10-1772315호는 해수를 이용한 볼타전지를 구동하여 LED 조명을 밝히는 구명조끼에 관한 것이다.Korean Patent Publication No. 10-1772315 relates to a life jacket that illuminates LED lighting by driving a voltaic battery using seawater.

상기 문헌에 기재된 전지의 경우 해수를 사용한다.In the case of the battery described in the document, seawater is used.

하지만 양극에는 구리, 음극에는 알루미늄을 사용하여 0.4 ~ 0.5V 정도의 낮은 전력을 얻기 때문에 트랜지스터를 이용하여 증폭시켜야 한다.However, since copper is used for the anode and aluminum is used for the cathode, power as low as 0.4 ~ 0.5V is obtained, so it must be amplified using a transistor.

또한 AA 배터리를 사용하고 있어 내부의 에너지를 모두 사용 시 배터리를 충전 또는 교체하는 번거로움을 가지는 문제점이 있다.Also, since AA batteries are used, there is a problem in that there is a hassle of charging or replacing the battery when all of the internal energy is used.

국내등록특허 공보 제10-1772315호 "바닷물을 이용한 자가발전 LED 구명조끼" (2017. 08. 29)Korean Patent Publication No. 10-1772315 "Self-powered LED life jacket using sea water" (2017. 08. 29)

본 발명은 해수 전지에 캐패시터를 결합하여 별도의 코드로 인한 충전이 필요하지 않는 해수 전지를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a seawater battery that does not require charging due to a separate cord by combining a capacitor to the seawater battery.

기존의 해수 전지보다 전도도와 이온 용량이 높은 해수 전지를 제공하는데 그 목적이 있다.Its purpose is to provide a seawater battery with higher conductivity and ion capacity than the existing seawater battery.

상기 해수 전지를 이용한 발광 구명조끼를 긴 시간 동안 사용하는데 그 목적이 있다.The purpose is to use the light emitting life jacket using the seawater battery for a long time.

상기 해수 전지를 이용한 발광 구명조끼를 통하여 피구조자를 안전하게 구조하는데 그 목적이 있다.The purpose of this is to safely rescue the rescuer through a light-emitting life jacket using the seawater battery.

본 발명은 구명조끼에 장착되는 발광 수단에 전류를 공급하는 해수 전지에 있어서, 상기 해수 전지는 생성된 전자를 도선에 흐르게 하는 제1 양극, 생성된 전자를 캐패시터에 저장하는 제2 양극, 음극, 전류를 흐르게 하는 전해질 및 두 개의 양극에서 각각의 산화 환원 반응을 통해 생성된 전자들 중 상기 제2 양극의 전자를 사용해 충전하는 캐패시터를 포함하되, 상기 음극은 나노판상 황화구리로 형성되어, 결정구조를 유동적으로 변화시켜 나트륨 이온을 저장하여, 나트륨 이온이 안정적으로 저장 및 배출되고, 상기 전해질은 나시콘 구조의 고체 전해질로 형성되며, 상기 제1 양극 및 제2 양극의 반응속도를 촉진시키는 촉매 및 상기 복수의 양극 및 음극의 산화 환원 반응으로 빛에너지를 외부로 방출하는 발광 수단을 더 포함하여, 별도의 코드를 이용한 충전이 필요 없는 것을 특징으로 한다.The present invention is a seawater battery for supplying electric current to a light emitting means mounted on a life jacket, wherein the seawater battery includes a first positive electrode for flowing generated electrons to a conductive wire, a second positive electrode for storing generated electrons in a capacitor, a negative electrode, An electrolyte for flowing an electric current and a capacitor charged using electrons of the second positive electrode among electrons generated through respective redox reactions at two positive electrodes, wherein the negative electrode is formed of nanoplatelet copper sulfide, and has a crystal structure A catalyst for accelerating the reaction rate of the first and second anodes is formed as a solid electrolyte having a nasicon structure and stably stores and discharges sodium ions by changing fluidly to store sodium ions, and A light emitting means for emitting light energy to the outside through redox reactions of the plurality of anodes and cathodes is further included, and charging using a separate cord is not required.

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본 발명으로 인하여 별도의 코드를 이용한 충전이 불필요하고 긴 시간 동안 사용이 가능하여 충전 또는 교체의 불편함을 해소할 수 있다. Due to the present invention, charging using a separate cord is unnecessary and can be used for a long period of time, thereby eliminating the inconvenience of charging or replacing.

해수를 사용하여 구동하기 때문에 해수가 계속 투입되는 한 해수 전지의 작동이 멈추지 않는다.Since it is driven using seawater, the operation of the seawater battery does not stop as long as seawater is continuously added.

또한 나노판상 황화구리를 이용해 전도도와 이온 용량이 높은 해수 전지가 생성된다.In addition, seawater batteries with high conductivity and ion capacity are produced using nanoplatelet copper sulfide.

상기 효과를 통해 열화학적으로 안정하며 내부 단락이 일어나지 않는 해수 전지를 사용한 발광 구명조끼를 제작할 수 있다.Through the above effect, it is possible to manufacture a light emitting life jacket using a seawater battery that is thermochemically stable and does not cause an internal short circuit.

상기 해수 전지를 사용한 발광 구명조끼를 통하여 피구조자가 긴 시간 동안 안전하게 전구를 이용한 구조 신호를 보낼 수 있다.Through the light emitting life jacket using the seawater battery, the rescued can safely send a rescue signal using a light bulb for a long time.

도 1은 해수 전지의 구조를 보여주는 도면이다.
도 2는 충전 반응식이 일어날때 염화나트륨(NaCl)의 변화를 나타낸 도면이다.
도 3은 황화구리에 나트륨 이온(Na+) 저장 시 나타나는 결정구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 제2 양극의 산화 환원 반응을 통한 충전 반응시 물질의 이동을 나타낸 도면이다.
도 5는 제1 양극의 산화 환원 반응을 통한 방전 반응시 물질의 이동을 나타낸 도면이다.
도 6은 방전 반응식이 일어날때 수산화나트륨(NaOH)이 생성되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 구명조끼에 해수 전지가 부착된 위치를 나타낸 도면이다.
도 8은 구명조끼에 전구가 부착된 위치를 나타낸 도면이다.
도 9는 해수에서 염화나트륨(NaCl)이 차지하는 비율을 나타낸 도면이다. 1 is a diagram showing the structure of a seawater battery.
2 is a diagram showing the change of sodium chloride (NaCl) when the charging reaction equation occurs.
3 is a diagram showing a crystal structure that appears when sodium ions (Na+) are stored in copper sulfide.
4 is a diagram showing the movement of a material during a charging reaction through a redox reaction of a second anode.
5 is a diagram showing the movement of a substance during a discharge reaction through a redox reaction of a first anode.
6 is a diagram showing a process in which sodium hydroxide (NaOH) is produced when a discharge reaction equation occurs.
7 is a view showing the location of the seawater battery attached to the life jacket.
8 is a view showing the position where the light bulb is attached to the life jacket.
9 is a diagram showing the proportion of sodium chloride (NaCl) in seawater.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Terms and words used in this specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and that the inventor can appropriately define the concept of terms in order to describe his own invention in the best way. Based on the principle, it should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상은 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention represent, at the time of application, various equivalents that can be substituted. And it should be understood that there may be variations.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 기술자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.Hereinafter, prior to the description with reference to the drawings, matters that are not necessary to reveal the gist of the present invention, that is, known configurations that can be clearly added by a person skilled in the art are not shown or specifically described. Make the note clear.

본 발명은 해수 전지를 사용하는 전구(500)가 부착된 구명조끼(600)다.The present invention is a life jacket 600 to which a light bulb 500 using a seawater battery is attached.

상기 해수 전지는 생성된 전자(e-)를 도선(710, 720)에 흐르게 하는 제1 양극(11)과 생성된 전자(e-)를 캐패시터(100)에 저장하는 제2 양극(12) 및 하나의 음극(20)을 갖는 전지 내부를 가진다.The water cell is generated electron (e -), the electron (e -) generated from the first anode 11 to flow in the conductors (710, 720) a second cathode to store the capacitor 100 (12), and It has a battery interior with one negative electrode 20.

제1 전자(15)는 상기 제1 양극(11)에서 생성된 전자(e-)를 나타낸다.A first electron 15 is an electron (e -) generated in the first positive electrode (11) shows a.

제2 전자(16)는 상기 제2 양극(12)에서 생성된 전자(e-)를 나타낸다.A second electron 16 is an electron (e -) generated from the second cathode 12 shows a.

전지 내부에는 상기 제1 양극(11) 및 제2 양극(12)의 반응속도를 촉진시키는 촉매(200), 전류를 흐르게 하는 전해질(300) 및 상기 제2 전자(16)를 사용하여 별도의 코드를 이용한 충전이 불필요하게 만드는 상기 캐패시터(100)를 포함하여 구성된다. In the battery, a separate code using a catalyst 200 for accelerating the reaction rate of the first and second positive electrodes 11 and 12, an electrolyte 300 for flowing an electric current, and the second electron 16 are used. It is configured to include the capacitor 100 to make charging unnecessary.

상기 해수 전지는 해수의 염화나트륨(NaCl)을 이용한 전지를 말한다. The seawater battery refers to a battery using sodium chloride (NaCl) in seawater.

해수 전지는 저장과 생산이 동시에 이뤄질 수 있는 전지로서, 친환경적 이며, 해수에서 염화나트륨(NaCl)을 무제한으로 얻을 수 있어 바다에서 사용하기 적합한 전지이다.A seawater battery is a battery that can be stored and produced at the same time. It is eco-friendly, and it is suitable for use in the sea because it can obtain unlimited sodium chloride (NaCl) from seawater.

또한 저렴한 가격으로 배터리를 만들 수 있으며, 저렴한 가격으로 인한 대량화가 가능할 뿐만 아니라 후처리가 필요하지 않아 환경에 무해한 장점이 있다. In addition, the battery can be made at a low price, and it is possible to mass-produce the battery due to the low price, and there is an advantage of being harmless to the environment because no post-treatment is required.

상기 해수 전지를 구동하기 위해, 해수 전지는 해수의 염화나트륨(NaCl)을 사용한다.To drive the seawater battery, the seawater battery uses sodium chloride (NaCl) of seawater.

도 9는 해수에서 염화나트륨(NaCl)이 차지하는 비율을 나타낸 도면이다. 9 is a diagram showing the proportion of sodium chloride (NaCl) in seawater.

해수는 95.5%의 물과 3.5%의 이온들로 이루어져 있다. 이 이온들 중 86%는 염화나트륨(NaCl)이 차지하고 있으며, 나트륨(Na)은 리튬(Li)을 대체할 수 있는 물질이다.Seawater consists of 95.5% of water and 3.5% of ions. 86% of these ions are occupied by sodium chloride (NaCl), and sodium (Na) is a material that can replace lithium (Li).

도 1은 해수 전지의 구조를 보여주는 도면이다.1 is a diagram showing the structure of a seawater battery.

상기 해수 전지는 내부에 상기 제1 양극(11) 및 제2 양극(12)에 상기 캐패시터(100)가 결합된 구조로 구성된다.The seawater battery has a structure in which the capacitor 100 is coupled to the first positive electrode 11 and the second positive electrode 12 inside.

상기 해수 전지가 장착된 구명조끼가 해수에 투입되면, 해수 전지의 상기 제1 양극(11) 및 상기 제2 양극(12)에 염화나트륨(NaCl)이 유입된다.When the life jacket equipped with the seawater battery is put into seawater, sodium chloride (NaCl) is introduced into the first positive electrode 11 and the second positive electrode 12 of the seawater battery.

상기 제1 양극(11) 및 제2 양극(12)으로 유입된 염화나트륨(NaCl)은 산화 환원 반응을 일으킨다. 이 때, 상기 제1 양극(11) 및 제2 양극(12)에 각각 결합된 상기 촉매(200)는 상기 제1 양극(11) 및 제2 양극(12)의 산화 환원 반응 속도를 촉진시킨다.Sodium chloride (NaCl) introduced into the first and second anodes 11 and 12 causes a redox reaction. At this time, the catalyst 200 coupled to the first anode 11 and the second anode 12, respectively, accelerates the oxidation-reduction reaction rate of the first anode 11 and the second anode 12.

이 때, 산화 환원 반응이란 반응물간 전자(e-)의 이동으로 일어나는 반응을 나타낸다. At this time, the oxidation-reduction reaction is the reaction between the electron (e -) indicates the reaction to the movement of the.

전자(e-)를 잃은 쪽을 산화되었다고 하며, 전자(e-)를 얻은 쪽을 환원되었다고 한다. 이 때, 잃은 전자(e-)의 수와 얻은 전자(e-)의 수는 항상 같다. And that the oxidation of the side lost, electron (e -) - E (e) is that the reduction of the side obtained. At this time, the electron (e -) loses electrons (e -) and can be obtained in the same always.

도 2는 충전 반응식이 일어날때 염화나트륨(NaCl)의 변화를 나타낸 도면이다. 2 is a diagram showing the change of sodium chloride (NaCl) when the charging reaction equation occurs.

산화 환원 반응을 통한 충전 반응식은 염소(Cl2)가 생성되는 반응식을 사용한다.The charging reaction equation through the redox reaction uses a reaction equation in which chlorine (Cl 2 ) is generated.

충전 반응식은 다음과 같다. The charging reaction equation is as follows.

4NaCl -> 4Na+ + 2Cl2 + 4e- 4NaCl -> 4Na + + 2Cl 2 + 4e -

충전 반응식으로 염화나트륨(NaCl)은 나트륨 이온(Na+)과 전자(e-) 및 염소(Cl2)가 생성된다.A charging scheme of sodium chloride (NaCl) is a sodium ion (Na +) and electrons (e -) and the chlorine (Cl 2) is generated.

이 때, 염소(Cl2)는 전지 외부로 배출된다.At this time, chlorine (Cl 2 ) is discharged to the outside of the battery.

상기 제1 양극(11)에서 생성된 나트륨 이온(Na+)은 상기 전해질(300)을 통과해 상기 음극(20)으로 이동한다. Sodium ions (Na + ) generated in the first positive electrode 11 pass through the electrolyte 300 and move to the negative electrode 20.

기존의 해수 전지는 상기 음극(20)에 흑연을 사용하고 있다. Existing seawater batteries use graphite for the negative electrode 20.

흑연의 경우 1g당 370(mAh)의 이온 용량을 가지며 황화구리는 1g당 560(mAh)의 이온 용량을 가진다. Graphite has an ionic capacity of 370 (mAh) per gram, and copper sulfide has an ionic capacity of 560 (mAh) per gram.

본 발명의 해수 전지는 상기 음극(20)에 이온 용량을 높일 수 있는 물질이라면 특별히 한정 짓지 않는다. The seawater battery of the present invention is not particularly limited as long as it is a material capable of increasing the ionic capacity of the negative electrode 20.

그러나 황화 구리의 이온 용량은 흑연의 1.5배에 달하는 수치로 흑연 대신 황화구리를 사용하는 것이 바람직하다. However, the ionic capacity of copper sulfide is 1.5 times that of graphite, and it is preferable to use copper sulfide instead of graphite.

따라서, 상기 음극(20)은 나노판상 황화구리(400)를 사용할 수 있다.Accordingly, the cathode 20 may be formed of nanoplatelet copper sulfide 400.

도 3은 나노판상 황화구리(400)를 이용하여 나트륨 이온(Na+)을 저장 시 나타나는 결정구조를 나타낸 도면이다.3 is a view showing a crystal structure that appears when sodium ions (Na + ) are stored using a nanoplatelet copper sulfide 400.

상기 제1 양극(11)에서 생성된 나트륨 이온(Na+)은 상기 음극(20)의 상기 나노판상 황화구리(400)로 이동한다. Sodium ions (Na + ) generated in the first anode 11 move to the nanoplatelet copper sulfide 400 of the cathode 20.

상기 나노판상 황화구리(400)는 나트륨 이온(Na+)을 저장할 때 결정구조를 유동적으로 변화시켜 나트륨 이온(Na+)을 안정되게 저장한다. When storing sodium ions (Na + ), the nanoplatelet copper sulfide 400 fluidly changes the crystal structure to stably store sodium ions (Na + ).

또한, 상기 나노판상 황화구리(400)는 충전 및 방전을 250회 반복한 뒤에도 이론적으로 90%의 이온 용량을 보유하고 있다. In addition, the nanoplatelet copper sulfide 400 theoretically retains an ion capacity of 90% even after repeated charging and discharging 250 times.

따라서, 상기 나노판상 황화구리(400)를 사용시 열화학적으로 안정적이고 내부 단락이 일어나지 않는 효과가 있으며, 이론적이긴 하나 90%의 이온 용량을 사용하여 긴 시간 지속하여 사용이 가능한 효과가 있다.Accordingly, when the nanoplatelet copper sulfide 400 is used, it is thermochemically stable and does not cause an internal short circuit, and although it is theoretical, it is possible to use it for a long time using an ion capacity of 90%.

제1 도선(710)은 상기 제1 양극(11) 및 음극(20)에 연결된 도선을 나타낸다.The first conductor 710 represents a conductor connected to the first anode 11 and the cathode 20.

제2 도선(720)은 상기 제2 양극(12) 및 음극(20)에 연결된 도선을 나타낸다. The second conductor 720 represents a conductor connected to the second anode 12 and the cathode 20.

상기 제1 전자(15)는 상기 제1 도선(710)을 따라 이동하며, 상기 제2 전자(16)는 상기 캐패시터(100)에 저장된다.The first electrons 15 move along the first conductive line 710, and the second electrons 16 are stored in the capacitor 100.

도 4는 제2 양극(12)에서 산화 환원 반응을 통한 충전 반응의 이동을 나타낸 도면이다.4 is a view showing the movement of the charging reaction through the redox reaction in the second anode 12.

상기 제2 양극(12)에서 생성된 염소(Cl2)는 전지 외부로 배출된다. Chlorine (Cl 2 ) generated in the second positive electrode 12 is discharged to the outside of the battery.

상기 제2 양극(12)에서 생성된 나트륨 이온(Na+)은 상기 음극(20)의 상기 나노판상 황화구리(400)로 이동한다. Sodium ions (Na + ) generated in the second anode 12 move to the nanoplatelet copper sulfide 400 of the cathode 20.

상기 제2 전자(16)는 상기 캐패시터(100)에 저장된다.The second electrons 16 are stored in the capacitor 100.

이 때, 상기 제2 전자(16)를 저장한 상기 캐패시터(100)는 지속적인 산화 환원 반응을 일으키는 개시제의 역할을 한다. In this case, the capacitor 100 storing the second electrons 16 serves as an initiator that causes a continuous redox reaction.

상기 제2 전자(16)를 이용한 충전 과정이 반복되면서 코드를 이용한 충전이 불필요한 해수 전지가 된다.As the charging process using the second electron 16 is repeated, it becomes a seawater battery that does not require charging using a cord.

도 5는 제1 양극(11)에서 산화 환원 반응을 통한 방전 반응의 이동을 나타낸 도면이다. 5 is a diagram showing the movement of a discharge reaction through a redox reaction in the first anode 11.

상기 제1 양극(11)에서 생성된 염소(Cl2)는 전지 외부로 배출된다. Chlorine (Cl 2 ) generated in the first positive electrode 11 is discharged to the outside of the battery.

산화 환원 반응을 통한 방전 반응식은 수산화나트륨(NaOH)이 생성되는 반응 식을 사용한다.The discharge reaction equation through the redox reaction uses a reaction equation in which sodium hydroxide (NaOH) is generated.

방전 반응식은 다음과 같다.The discharge reaction equation is as follows.

4Na+ + 2H2O + O2 + 4e- -> 4NaOH 4Na + + 2H 2 O + O 2 + 4e - -> 4NaOH

상기 제1 양극(11) 및 상기 제2 양극(12)에서 생성된 나트륨 이온(Na+)은 상기 전해질(300)을 통과한 후 상기 음극(20)의 상기 나노판상 황화구리(400)로 이동한다. 이후 산화 환원을 통한 방전 반응을 통하여 상기 음극(20)의 상기 나노판상 황화구리(400)에서 다시 상기 전해질(300)을 통과하여 상기 제2 양극(12)으로 이동한다. Sodium ions (Na + ) generated in the first anode 11 and the second anode 12 pass through the electrolyte 300 and then move to the nanoplatelet copper sulfide 400 of the cathode 20 do. Thereafter, through a discharge reaction through oxidation-reduction, the nanoplatelet copper sulfide 400 of the negative electrode 20 passes through the electrolyte 300 and moves to the second positive electrode 12.

도 6은 방전 반응식이 일어날 때 수산화나트륨(NaOH)이 생성되는 과정을 나타낸 도면이다.6 is a diagram showing a process in which sodium hydroxide (NaOH) is produced when a discharge reaction equation occurs.

상기 제2 양극(12)으로 이동한 나트륨 이온(Na+)은 물(2H2O) 및 산소(O2)와 결합하여 수산화나트륨(NaOH)이 생성된다. Sodium ions (Na + ) moved to the second anode 12 are combined with water (2H 2 O) and oxygen (O 2 ) to generate sodium hydroxide (NaOH).

이 때, 생성된 수산화나트륨(NaOH)은 전지 외부로 배출된다. At this time, the produced sodium hydroxide (NaOH) is discharged to the outside of the battery.

상기 제1 전자(15)는 상기 제1 도선(710)을 따라 상기 음극(20)으로 이동한 후 산화 환원 반응을 이용한 방전 반응을 일으킨다.The first electron 15 moves to the cathode 20 along the first conductor 710 and then causes a discharge reaction using an oxidation-reduction reaction.

상기 제1 전자(15)는 방전 반응을 통해 전구(500)와 연결된 상기 제2 도선(720)을 따라 상기 제2 양극(12)으로 이동하면서 전구(500)를 밝힌다.The first electron 15 illuminates the light bulb 500 while moving to the second anode 12 along the second conductor line 720 connected to the light bulb 500 through a discharge reaction.

기존의 해수 전지는 다양한 종류의 고체 전해질을 사용한다. Existing seawater batteries use various types of solid electrolytes.

고체 전해질 중 나시콘 구조의 고체 전해질에는 NaVPO4F, NaV2(PO4)2F3, Na2FePO4F, Na3V2(PO4)3, NaxCoO2, NaFePO4 등이 존재한다.Among the solid electrolytes, NaVPO4F, NaV2(PO4)2F3, Na2FePO4F, Na3V2(PO4)3, NaxCoO2, NaFePO4, etc. exist in the solid electrolyte having a nasicon structure.

나시콘 구조의 고체 전해질 중 NaVPO4F는 123mAh의 높은 방전 용량을 유지하며, 초기 방전 플라토가 여전히 3.33V로 유지되는 것이 특징이다.Among the solid electrolytes of Nasicon structure, NaVPO4F maintains a high discharge capacity of 123mAh, and the initial discharge plateau is still maintained at 3.33V.

또한 10, 20C의 적당한 전류 속도에서 10,000회 사용 이후에도 초기 방전용량의 77~81%를 유지해 긴 시간 동안 높은 사이클의 안전성을 보여준다.In addition, it maintains 77~81% of the initial discharge capacity even after 10,000 times of use at a suitable current rate of 10 and 20C, showing high cycle safety for a long time.

상기 전해질(300)은 전류를 흐르게 하는 물질이라면 특별히 한정 짓지 않는다. The electrolyte 300 is not particularly limited as long as it is a material that allows current to flow.

그러나 상기 전해질(300)은 높은 용량과 속도 성능 및 긴 시간 동안의 안전성을 위하여 나시콘 구조의 고체 전해질을 사용하는 것이 바람직하다. However, it is preferable to use a Nasicon structure solid electrolyte for the electrolyte 300 for high capacity and speed performance, and for safety for a long time.

따라서, 상기 전해질(300)은 나시콘 구조의 고체 전해질을 사용할 수 있다.Accordingly, the electrolyte 300 may be a solid electrolyte having a nasicon structure.

상기 내용들을 토대로 전도도와 가역 용량이 높고 긴 시간 동안 안정되며 내부 단락이 일어나지 않을 뿐만 아니라 코드를 이용한 충전이 불필요한 해수 전지가 생성된다.Based on the above, a seawater battery that has high conductivity and reversible capacity, is stable for a long time, does not cause an internal short circuit, and does not require charging using a cord, is generated.

도 7은 구명조끼에 해수 전지가 부착된 위치를 나타낸 도면이다.7 is a view showing the location of the seawater battery attached to the life jacket.

구명조끼(600)는 해수의 유입을 위해 후면의 하단에 해수 전지를 부착하는 주머니(610)가 제작된다. 상기 주머니(610)는 상기 구명조끼(600)의 외측이나 내측에 제작될 수 있다.The life jacket 600 has a pocket 610 attached to the seawater battery at the lower end of the rear surface for the inflow of seawater. The pocket 610 may be manufactured on the outside or inside the life jacket 600.

도 8는 구명조끼에 전구(500)가 부착된 위치를 나타낸 도면이다.8 is a view showing the location of the light bulb 500 is attached to the life jacket.

상기 전구(500)는 상기 구명조끼(600)의 전면 상단에 부착될 수 있으나, 상기 전구(500)의 위치는 특별히 한정 짓지 않는다.The light bulb 500 may be attached to the top of the front surface of the life jacket 600, but the position of the light bulb 500 is not particularly limited.

상기 제1 도선(710) 및 상기 전구(500)가 연결된 상기 제2 도선(720)은 상기 구명조끼(600)의 내부에 제작되어 상기 제1 도선(710) 및 상기 제2 도선(720)의 외부 충격에 의한 물리적인 손상을 방지한다.The second conductor 720 to which the first conductor 710 and the light bulb 500 are connected is manufactured inside the life jacket 600 to form the first conductor 710 and the second conductor 720. Prevents physical damage due to external impact.

상기 전구(500)는 발광할 수 있는 물질이라면 특별히 한정 짓지 않는다. The light bulb 500 is not particularly limited as long as it is a material capable of emitting light.

그러나 LED 전구는 일반 전구보다 수명이 2~3배 이상 길고 전력 소비량을 50% 이상 줄일 수 있기 때문에 LED 전구를 사용하는 것이 바람직하다. However, LED bulbs are recommended to use LED bulbs because they have 2-3 times longer lifespan than ordinary bulbs and can reduce power consumption by 50% or more.

따라서 상기 전구(500)는 LED 전구를 사용할 수 있다.Therefore, the light bulb 500 may use an LED light bulb.

상기와 같이 구성하여, 상기 음극(20)을 상기 나노판상 황화구리(400)를 사용하여 전도도와 가역 용량이 높고 열화학적으로 안정되며 내부 단락이 일어나지 않을 뿐만 아니라 상기 제2 전자(16)를 통한 충전으로 별도의 코드를 이용한 충전이 불필요한 해수 전지가 생성된다.Consisting as described above, the cathode 20 is formed by using the nanoplatelet copper sulfide 400, which has high conductivity and reversible capacity, is thermochemically stable, and does not cause an internal short circuit, as well as through the second electron 16. The charging creates a seawater battery that does not require charging using a separate cord.

상기 해수 전지를 사용해 LED 전구를 발광시켜, 긴 시간 동안 지속적인 사용이 가능한 발광 구명조끼를 제작할 수 있다.By using the seawater battery to emit light of the LED bulb, it is possible to manufacture a light emitting life jacket that can be used continuously for a long time.

이러한 상기 해수 전지를 사용한 발광 구명조끼를 통하여 피구조자를 안전하게 구조할 수 있다.The rescuer can be safely rescued through the light-emitting life jacket using the seawater battery.

지금까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다.So far, the present invention has been looked at around its preferred embodiment.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 관련된 것이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형된 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are related to one of the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all the technical spirit of the present invention, and thus various equivalents and modified It should be understood that there may be examples.

따라서 본 발명은 제시되는 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허 청구범위에 기재된 기술사상의 균등한 범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능한 실시예가 있을 수 있다.Therefore, the present invention is not limited to the examples presented, and is within the equivalent scope of the technical idea of the present invention and the technical idea set forth in the claims to be described below by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs. There may be embodiments in which various modifications and changes are possible.

11 : 제1 양극
12 : 제2 양극
15 : 제1 전자
16 : 제2 전자
20 : 음극
100 : 캐패시터
200 : 촉매
300 : 전해질
400 : 나노판상 황화구리
500 : 전구
600 : 구명조끼
610 : 주머니
710 : 제1 도선
720 : 제2 도선11: first anode
12: second anode
15: first electron
16: second electron
20: cathode
100: capacitor
200: catalyst
300: electrolyte
400: nanoplatelet copper sulfide
500: light bulb
600: life jacket
610: pocket
710: first conductor
720: second conductor

Claims (5)

구명조끼에 장착되는 발광 수단에 전류를 공급하는 해수 전지에 있어서,
상기 해수 전지는
생성된 전자를 도선에 흐르게 하는 제1 양극;
생성된 전자를 캐패시터에 저장하는 제2 양극;
음극;
전류를 흐르게 하는 전해질; 및
두 개의 양극에서 각각의 산화 환원 반응을 통해 생성된 전자들 중 상기 제2 양극의 전자를 사용해 충전하는 캐패시터;
를 포함하되,
상기 음극은
나노판상 황화구리로 형성되어, 결정구조를 유동적으로 변화시켜 나트륨 이온을 저장하여, 나트륨 이온이 안정적으로 저장 및 배출되고,
상기 전해질은
나시콘 구조의 고체 전해질로 형성되며,
상기 제1 양극 및 제2 양극의 반응속도를 촉진시키는 촉매 및 상기 복수의 양극 및 음극의 산화 환원 반응으로 빛에너지를 외부로 방출하는 발광 수단을 더 포함하며,
상기 제1 양극 및 제2 양극에 유입된 염화나트륨이 산환 환원 반응되어, 상기 제1 양극에서 생성된 나트륨 이온, 염소 및 전자 중 나트륨 이온과 전자는 상기 음극으로 이동되고 염소는 전지 외부로 배출되고, 제2 양극에서 생성된 나트륨 이온, 염소 및 전자 중 나트륨 이온은 상기 음극으로 이동되고 전자는 커패시터에 저장되며 염소는 전지 외부로 배출됨으로써, 상기 제1 양극에서 생성된 전자를 이용하여 상기 발광 수단을 동작시키면서, 상기 제2 양극에서 생성된 전자가 저장된 커패시터의 전자가 지속적으로 음극에 유입되어 상기 발광 수단을 동작시키고, 상기 음극에 모인 나트륨 이온은 상기 제2 양극에서 수산화나트륨이 생성되어 전지 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는,
별도의 코드를 이용한 충전이 필요 없는 해수 전지를 이용한 발광 구명조끼.In the seawater battery for supplying current to a light emitting means mounted on a life jacket,
The seawater battery
A first anode through which the generated electrons flow through the conducting wire;
A second anode for storing the generated electrons in the capacitor;
cathode;
An electrolyte through which an electric current flows; And
A capacitor for charging the two anodes using electrons of the second anode among electrons generated through respective redox reactions;
Including,
The cathode is
It is formed of nanoplatelet copper sulfide and changes the crystal structure fluidly to store sodium ions, so that sodium ions are stably stored and discharged,
The electrolyte is
It is formed of a solid electrolyte with a nasicon structure,
A catalyst for accelerating the reaction rate of the first and second anodes, and a light-emitting means for emitting light energy to the outside through redox reactions of the plurality of anodes and cathodes,
Sodium chloride introduced into the first and second positive electrodes is subjected to an oxidation-reduction reaction, so that sodium ions and electrons among sodium ions, chlorine and electrons generated in the first positive electrode are transferred to the negative electrode, and chlorine is discharged to the outside of the battery, Of sodium ions, chlorine, and electrons generated in the second positive electrode, sodium ions are transferred to the negative electrode, electrons are stored in the capacitor, and chlorine is discharged to the outside of the battery, thereby using the electrons generated in the first positive electrode to generate the light emitting means. During operation, electrons of the capacitor in which the electrons generated from the second positive electrode are stored are continuously introduced into the negative electrode to operate the light emitting means, and sodium ions collected in the negative electrode are generated from the second positive electrode to the outside of the battery. Characterized in that discharged,
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