KR102577573B1 - Fluid separator and Ammonia electrolysis system include the same - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 외부의 전해 셀에서 암모니아가 전기 분해되어 생성된 적어도 두 개의 서로 다른 유체를 전달받아, 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체에 혼합된 상기 암모니아를 분리하는 분리기 본체; 및 상기 분리기 본체와 연통되어, 상기 암모니아가 분리된 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체를 전달받는 트랩 부재를 포함하며, 상기 분리기 본체는 복수 개 구비되어, 복수 개의 분리기 본체는 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체 중 서로 다른 유체를 전달받게 구성되는, 유체 분리기가 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention, a separator body that receives at least two different fluids generated by electrolysis of ammonia in an external electrolysis cell and separates the ammonia mixed in the at least two different fluids; and a trap member that communicates with the separator body and receives the at least two different fluids from which the ammonia is separated, wherein the separator bodies are provided in plural numbers, and the plurality of separator bodies are configured to receive the at least two different fluids from which the ammonia is separated. A fluid separator configured to receive different fluids may be provided.

Description

유체 분리기 및 이를 포함하는 암모니아 전해 시스템{Fluid separator and Ammonia electrolysis system include the same}Fluid separator and Ammonia electrolysis system including the same}

본 발명은 유체 분리기 및 이를 포함하는 암모니아 전해 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 전기 화학적인 방법으로 암모니아를 질소 및 수소로 분해할 수 있고, 분해된 질소 및 수소를 분리하기 위한 별도의 구성 요소 및 공정이 요구되지 않으며, 암모니아의 분해 과정에서 질소 산화물(NOx)이 발생되지 않는 유체 분리기 및 이를 포함하는 암모니아 전해 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fluid separator and an ammonia electrolysis system including the same, and more specifically, to a fluid separator that can decompose ammonia into nitrogen and hydrogen by an electrochemical method, a separate component for separating the decomposed nitrogen and hydrogen, and It relates to a fluid separator that does not require a process and does not generate nitrogen oxides (NOx) during the decomposition of ammonia, and an ammonia electrolysis system including the same.

전통적으로, 전기 에너지는 화석 연료가 연소되어 발생되는 에너지가 변환되어 생산된다. 통상 화석 연료는 탄소(C), 질소(N) 등을 함유하여, 연소시 탄소 산화물 및 질소 산화물 등이 발생된다. Traditionally, electrical energy is produced by converting energy generated by burning fossil fuels. Typically, fossil fuels contain carbon (C), nitrogen (N), etc., and when burned, carbon oxides and nitrogen oxides are generated.

산업화가 진행됨에 따라, 화석 연료의 연소에 의해 발생되는 탄소 산화물 및 질소 산화물은 환경 파괴, 지구 온난화 등 다양한 문제점을 유발하고 있다. 이에, 지속 가능한 성장을 위해 친환경적인 에너지원을 활용하기 위한 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.As industrialization progresses, carbon oxides and nitrogen oxides generated by combustion of fossil fuels are causing various problems such as environmental destruction and global warming. Accordingly, research on technologies to utilize eco-friendly energy sources for sustainable growth is actively underway.

이러한 연구의 일환으로, 수소를 에너지원으로 활용하는 연료 전지(fuel cell)를 예로 들 수 있다. 연료 전지는 연료와 산화제를 전기화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키는 장치이다. 일 예로, 연료 전지는 수소와 산소의 화학 반응시 발생되는 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키게 구성될 수 있다. As part of this research, a fuel cell that uses hydrogen as an energy source can be used as an example. A fuel cell is a device that generates electrical energy by electrochemically reacting fuel and oxidizer. As an example, a fuel cell may be configured to directly convert chemical energy generated during a chemical reaction between hydrogen and oxygen into electrical energy.

상기의 경우, 수소와 산소의 화학 반응에 따른 부산물로 물(H₂O)만이 배출된다. 이에, 친환경적인 관점에서 종래의 내연 기관에 비해 유리한 바, 연료 전지를 이용한 차량의 개발이 활발하게 진행되고 있다.In the above case, only water (H ₂ O) is discharged as a by-product of the chemical reaction between hydrogen and oxygen. Accordingly, since it is advantageous compared to a conventional internal combustion engine from an environmentally friendly perspective, the development of vehicles using fuel cells is actively progressing.

현재 상용화된 연료 전지는 외부의 공급원으로부터 수소를 제공받아 작동된다. 그러나 수소 충전소의 안전성 문제 및 낮은 보급률 등에 기인하여, 운전자들이 수소를 확보하기가 쉽지 않다. 이는 연료 전지가 활용된 차량의 보급률의 저하를 유발하고 있다.Currently commercialized fuel cells operate by receiving hydrogen from an external source. However, due to safety issues and low penetration rates of hydrogen charging stations, it is not easy for drivers to secure hydrogen. This is causing a decline in the penetration rate of vehicles using fuel cells.

이를 극복하기 위해, 차량에 수소가 아닌 수소 화합물을 제공하고, 차량 내부에서 수소 화합물을 분해하여 바로 연료 전지에 수소를 공급하기 위한 방안에 대한 연구가 진행되고 있다. 일 예로, 암모니아(ammonia, NH₃)를 수소 공급원으로 활용하는 방안을 들 수 있다. To overcome this, research is being conducted on ways to provide hydrogen compounds rather than hydrogen to vehicles, decompose the hydrogen compounds inside the vehicle, and directly supply hydrogen to the fuel cell. As an example, one method is to use ammonia (NH ₃ ) as a hydrogen source.

그런데, 암모니아가 분해될 경우 수소 뿐만 아니라 질소도 발생된다. 발생된 질소는 연료 전지 또는 외부의 산소와 반응하여 질소 산화물로 합성될 가능성이 높고, 이는 또다른 환경 오염의 원인이 될 수 있다. 또한, 암모니아는 그 상(phase)에 따라 높은 폭발 가능성을 내재하고 있다. However, when ammonia decomposes, not only hydrogen but also nitrogen is generated. There is a high possibility that the generated nitrogen reacts with the fuel cell or external oxygen to synthesize nitrogen oxide, which can become another cause of environmental pollution. Additionally, ammonia has a high potential for explosion depending on its phase.

더 나아가, 공급된 모든 암모니아가 질소 및 수소로 분해되지 않고, 일부는 암모니아로 잔류될 수 있다. 잔류된 암모니아가 외부로 유출될 경우 인체에 치명적인 손상이 유발될 수 있다.Furthermore, not all of the supplied ammonia is decomposed into nitrogen and hydrogen, and some may remain as ammonia. If the remaining ammonia leaks to the outside, it can cause fatal damage to the human body.

이에, 암모니아를 활용하여 연료 전지를 작동시키기 위해서는, 질소 산화물의 발생을 억제하고, 폭발 등 안전 사고를 방지할 수 있으며, 잔류된 암모니아를 회수하여 외부로의 임의 유출을 방지하기 위한 방안이 갖춰져야만 한다.Therefore, in order to operate a fuel cell using ammonia, a plan must be in place to suppress the generation of nitrogen oxides, prevent safety accidents such as explosions, and recover the remaining ammonia to prevent arbitrary leakage to the outside. do.

이에, 암모니아를 이용하여 수소를 생성하기 위한 방안에 대한 기술들이 소개된 바 있다.Accordingly, technologies for generating hydrogen using ammonia have been introduced.

한국등록특허문헌 제10-1173456호는 암모니아수 분해용 미세유로 반응기 및 이를 이용한 암모니아 분해방법을 개시한다. 구체적으로, 상기 선행문헌은 금속박판표면에 미세유로를 형성한 미세 유로층을 다수 적층하여, 암모니아를 질소 및 수소로 촉매 분해할 수 있는 암모니아 분해용 미세유로 반응기 및 암모니아 분해방법을 개시한다.Korean Patent Document No. 10-1173456 discloses a microchannel reactor for decomposing ammonia water and a method for decomposing ammonia using the same. Specifically, the prior literature discloses a microchannel reactor and ammonia decomposition method for decomposing ammonia that can catalytically decompose ammonia into nitrogen and hydrogen by stacking multiple microchannel layers forming microchannels on the surface of a thin metal plate.

그런데, 상기 선행문헌이 개시하는 암모니아 분해용 미세유로 반응기 및 암모니아 분해방법은 그 크기 감소 및 열효율 향상을 위한 방안만을 제공한다. 즉, 상기 선행문헌은 암모니아 분해시 발생될 수 있는 사고 등을 예방하기 위한 방안을 제공하지 못한다.However, the micro-channel reactor for decomposing ammonia and the method for decomposing ammonia disclosed in the above prior literature only provide a method for reducing its size and improving thermal efficiency. In other words, the prior literature does not provide a method for preventing accidents that may occur during ammonia decomposition.

한국공개특허문헌 제10-2008-0110901호는 액체 암모니아를 기체 질소와 수소로 분해하는 장치를 개시한다. 구체적으로, 열촉매 분해를 수행하는 두 개의 반응기 및 마이크로파 공진기를 이용하여 액체 암모니아로부터 수소를 추출하여 차량에 제공할 수 있는, 액체 암모니아를 기체 질소와 수소로 분해하는 장치를 개시한다.Korean Patent Publication No. 10-2008-0110901 discloses a device for decomposing liquid ammonia into gaseous nitrogen and hydrogen. Specifically, a device for decomposing liquid ammonia into gaseous nitrogen and hydrogen is disclosed, which can extract hydrogen from liquid ammonia and provide it to a vehicle using two reactors that perform thermal catalytic decomposition and a microwave resonator.

그런데, 상기 선행문헌이 개시하는 액체 암모니아를 기체 질소와 수소로 분해하는 장치는 암모니아를 이용하여 연료 전지에 수소를 제공하기 위한 컨셉을 개시할 뿐이다. 즉, 상기 선행문헌 역시 암모니아 분해시 발생될 수 있는, 상술한 문제점을 해결하기 위한 방안을 제공하지 못한다.However, the device for decomposing liquid ammonia into gaseous nitrogen and hydrogen disclosed in the above prior literature only discloses a concept for providing hydrogen to a fuel cell using ammonia. In other words, the prior literature also does not provide a solution to the above-mentioned problems that may occur during ammonia decomposition.

더 나아가, 상기 선행문헌들은 암모니아가 열분해되어 질소 및 수소가 생성됨을 전제하는 것으로, 전기 화학적인 방법으로 암모니아를 분해하기 위한 방안을 제공하지 못한다.Furthermore, the above prior literature presupposes that ammonia is thermally decomposed to produce nitrogen and hydrogen, and does not provide a method for decomposing ammonia by electrochemical methods.

한국등록특허문헌 제10-1173456호 (2012.08.16.)Korean Patent Document No. 10-1173456 (2012.08.16.) 한국공개특허문헌 제10-2008-0110901호 (2008.12.19.)Korean Patent Publication No. 10-2008-0110901 (2008.12.19.)

본 발명은 상술한 문제점을 해결할 수 있는 유체 분리기 및 이를 포함하는 암모니아 전해 시스템을 제공함을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide a fluid separator that can solve the above-mentioned problems and an ammonia electrolysis system including the same.

먼저, 전기 화학적 방식을 통해 암모니아로부터 질소 및 수소를 분리할 수 있는 구조의 유체 분리기 및 이를 포함하는 암모니아 전해 시스템을 제공함을 일 목적으로 한다.First, the purpose is to provide a fluid separator capable of separating nitrogen and hydrogen from ammonia through an electrochemical method and an ammonia electrolysis system including the same.

또한, 암모니아에서 분해된 수소 및 질소의 분리를 위한 추가 과정이 요구되지 않는 구조의 유체 분리기 및 이를 포함하는 암모니아 전해 시스템을 제공함을 일 목적으로 한다.Another purpose is to provide a fluid separator with a structure that does not require an additional process for separating hydrogen and nitrogen decomposed from ammonia and an ammonia electrolysis system including the same.

또한, 수소를 분리하기 하기 위한 원료(source)로 활용되는 암모니아의 상(phase)의 선택의 자유도가 향상된 구조의 유체 분리기 및 이를 포함하는 암모니아 전해 시스템을 제공함을 일 목적으로 한다.Additionally, one object of the present invention is to provide a fluid separator with improved freedom of selection of the phase of ammonia used as a source for separating hydrogen and an ammonia electrolysis system including the same.

또한, 암모니아에서 질소 및 수소를 분리하는 과정이 연속적으로 수행될 수 있는 구조의 유체 분리기 및 이를 포함하는 암모니아 전해 시스템을 제공함을 일 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a fluid separator with a structure in which the process of separating nitrogen and hydrogen from ammonia can be continuously performed, and an ammonia electrolysis system including the same.

또한, 암모니아의 분해량 및 그에 따라 발생되는 수소의 양을 확장하여 대용량화 또는 대형화가 가능한 구조의 유체 분리기 및 이를 포함하는 암모니아 전해 시스템을 제공함을 일 목적으로 한다.In addition, one object of the present invention is to provide a fluid separator with a structure capable of increasing the capacity or enlargement by expanding the amount of decomposition of ammonia and the amount of hydrogen generated thereby, and an ammonia electrolysis system including the same.

또한, 암모니아의 분해 과정에서 질소 산화물(NOx)의 발생을 억제할 수 있는 구조의 유체 분리기 및 이를 포함하는 암모니아 전해 시스템을 제공함을 일 목적으로 한다.Another purpose is to provide a fluid separator with a structure capable of suppressing the generation of nitrogen oxides (NOx) during the decomposition of ammonia and an ammonia electrolysis system including the same.

또한, 암모니아에서 수소를 분리하는 공정의 에너지 효율이 향상될 수 있는 구조의 유체 분리기 및 이를 포함하는 암모니아 전해 시스템을 제공함을 일 목적으로 한다.Another purpose is to provide a fluid separator with a structure that can improve the energy efficiency of the process of separating hydrogen from ammonia and an ammonia electrolysis system including the same.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 외부의 전해 셀에서 암모니아가 전기 분해되어 생성된 적어도 두 개의 서로 다른 유체를 전달받아, 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체에 혼합된 상기 암모니아를 분리하는 분리기 본체; 및 상기 분리기 본체와 연통되어, 상기 암모니아가 분리된 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체를 전달받는 트랩 부재를 포함하며, 상기 분리기 본체는 복수 개 구비되어, 복수 개의 분리기 본체는 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체 중 서로 다른 유체를 전달받게 구성되는, 유체 분리기가 제공될 수 있다.In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, at least two different fluids generated by electrolysis of ammonia are received in an external electrolytic cell, and the ammonia mixed in the at least two different fluids is Separator body that separates; and a trap member that communicates with the separator body and receives the at least two different fluids from which the ammonia is separated, wherein the separator bodies are provided in plural numbers, and the plurality of separator bodies are configured to receive the at least two different fluids from which the ammonia is separated. A fluid separator configured to receive different fluids may be provided.

또한, 상기 외부의 전해 셀은, 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체를 각각 수용하며 서로 분리된 복수 개의 공간을 포함하고, 복수 개의 상기 분리기 본체는, 상기 외부의 전해 셀에 구비되는 복수 개의 상기 공간과 각각 연통되어, 생성된 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체를 각각 전달받는, 유체 분리기가 제공될 수 있다.In addition, the external electrolytic cell includes a plurality of spaces that each accommodate the at least two different fluids and are separated from each other, and the plurality of separator bodies include a plurality of the spaces provided in the external electrolytic cell and Fluid separators may be provided that are in communication with each other and respectively receive the generated at least two different fluids.

또한, 상기 분리기 본체와 연결되어, 상기 분리기 본체 및 상기 분리기 본체에 수용된 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체의 온도를 제어하게 구성되는 분리 온도 제어기를 포함하는, 유체 분리기가 제공될 수 있다.Additionally, a fluid separator may be provided, including a separation temperature controller connected to the separator body and configured to control the temperatures of the separator body and the at least two different fluids accommodated in the separator body.

또한, 상기 분리기 본체는 복수 개 구비되어, 복수 개의 상기 분리기 본체는 생성된 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체를 각각 전달받아 수용하며, 상기 분리 온도 제어기는 복수 개 구비되어, 복수 개의 상기 분리 온도 제어기는 복수 개의 상기 분리기 본체와 각각 연결되는, 유체 분리기가 제공될 수 있다.In addition, the separator body is provided in plurality, and the plurality of separator bodies each receive and receive the generated at least two different fluids, and the separation temperature controller is provided in plurality, and the plurality of separation temperature controllers are A fluid separator may be provided, each connected to a plurality of the separator bodies.

또한, 상기 트랩 부재는, 전달받은 상기 적어도 두 개의 다른 유체에서, 잔류된 상기 암모니아를 추가로 분리하게 구성되는, 유체 분리기가 제공될 수 있다.Additionally, a fluid separator may be provided, wherein the trap member is configured to further separate the remaining ammonia from the at least two other fluids received.

또한, 상기 트랩 부재는 복수 개 구비되어, 복수 개의 상기 트랩 부재 중 어느 하나는 상기 분리기 본체와 연통되고, 복수 개의 상기 트랩 부재 중 다른 하나는 상기 어느 하나의 트랩 부재 및 외부와 연통되는, 유체 분리기가 제공될 수 있다.In addition, the fluid separator is provided with a plurality of trap members, one of the plurality of trap members communicates with the separator main body, and another one of the plurality of trap members communicates with the one trap member and the outside. may be provided.

또한, 생성된 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체는 상기 분리기 본체 및 복수 개의 상기 트랩 부재를 차례로 통과되며 잔류된 상기 암모니아와 분리되는, 유체 분리기가 제공될 수 있다.Additionally, a fluid separator may be provided in which the generated at least two different fluids sequentially pass through the separator body and the plurality of trap members and are separated from the remaining ammonia.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 암모니아가 공급되는 혼합기; 상기 혼합기와 연통되어, 공급된 상기 암모니아를 전달받아 적어도 두 개의 서로 다른 유체로 전기 분해하게 구성되는 전해 셀; 및 상기 전해 셀과 연통되어 전기 분해된 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체를 전달받아, 전달받은 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체에 잔류된 상기 암모니아를 분리하는 유체 분리기를 포함하며, 상기 유체 분리기는, 상기 전해 셀과 연통되어 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체를 전달받아, 혼합된 상기 암모니아를 분리하는 분리기 본체; 및 상기 분리기 본체와 연통되어, 상기 암모니아가 분리된 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체를 전달받아 잔류된 상기 암모니아를 추가 분리하는 트랩 부재를 포함하며, 상기 분리기 본체는 복수 개 구비되어, 복수 개의 분리기 본체는 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체 중 서로 다른 유체를 전달받고, 상기 트랩 부재는 복수 개 구비되어, 상기 분리기 본체를 통과한 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체는 복수 개의 상기 트랩 부재를 순차적으로 통과되며 잔류된 상기 암모니아가 분리되는, 암모니아 전해 시스템이 제공될 수 있다. Additionally, according to another aspect of the present invention, a mixer to which ammonia is supplied; an electrolysis cell that is in communication with the mixer and configured to receive the supplied ammonia and electrolyze it into at least two different fluids; and a fluid separator that communicates with the electrolysis cell and receives the electrolyzed at least two different fluids, and separates the ammonia remaining in the at least two different fluids. A separator body that communicates with the electrolytic cell to receive the at least two different fluids and separate the mixed ammonia; and a trap member that communicates with the separator body, receives the at least two different fluids from which the ammonia has been separated and further separates the remaining ammonia, wherein the separator body is provided in a plurality, and includes a plurality of separator bodies. receives a different fluid among the at least two different fluids, and has a plurality of trap members, so that the at least two different fluids that have passed through the separator body sequentially pass through the plurality of trap members and remain. An ammonia electrolysis system may be provided in which the ammonia is separated.

본 발명의 실시 예에 따른 유체 분리기 및 이를 포함하는 암모니아 전해 시스템에 따르면, 다음과 같은 효과가 달성될 수 있다.According to the fluid separator according to an embodiment of the present invention and the ammonia electrolysis system including the same, the following effects can be achieved.

먼저, 봄베로부터 공급된 암모니아는 전해 셀에 유입된다. 전해 셀은 제어부와 통전 가능하게 연결되어, 제어부로부터 전류를 인가받는다. 전해 셀은 제어부로부터 인가된 전류를 이용하여, 유입된 암모니아를 전기 화학적으로 분해한다. First, ammonia supplied from the bomb flows into the electrolytic cell. The electrolytic cell is electrically connected to the control unit and receives current from the control unit. The electrolytic cell electrochemically decomposes the introduced ammonia using the current applied from the control unit.

따라서, 별도의 화학 또는 물리 공정 및 이를 수행하기 위한 수단 없이도, 암모니아가 질소 및 수소로 분해될 수 있다.Accordingly, ammonia can be decomposed into nitrogen and hydrogen without separate chemical or physical processes and means for performing them.

또한, 전해 셀에는 양극과 음극이 구비된다. 양극과 음극에는 제어부에서 인가된 전류가 통전된다. 전해 셀에 유입된 암모니아는 양극 및 음극에서 각각 진행되는 전기 화학 반응에 의해, 질소 및 수소로 분리된다.Additionally, the electrolytic cell is provided with an anode and a cathode. The current applied from the control unit is passed through the anode and cathode. Ammonia flowing into the electrolytic cell is separated into nitrogen and hydrogen through electrochemical reactions that occur at the anode and cathode, respectively.

양극 및 음극을 수용하는 전해 셀의 각 공간은 막 부재에 의해 물리적으로 이격된다. 양극과 음극은 서로 물리적으로 연통되지 않아, 양극 및 음극에서 발생된 질소 및 기체가 서로 혼합되지 않는다.Each space of the electrolytic cell containing the anode and cathode is physically spaced apart by a membrane member. The anode and cathode do not physically communicate with each other, so nitrogen and gas generated from the anode and cathode do not mix with each other.

양극 및 음극을 수용하는 전해 셀의 각 공간은 별도의 배출 유로를 통해 서로 다른 유체 분리기와 연통된다. 따라서, 각 공간에서 발생된 질소 및 수소는 별개의 배출 유로를 통해 서로 다른 유체 분리기로 유동될 수 있다.Each space of the electrolytic cell housing the anode and cathode communicates with a different fluid separator through a separate discharge passage. Accordingly, nitrogen and hydrogen generated in each space can flow to different fluid separators through separate discharge passages.

따라서, 전해 셀에서 전기 분해되어 발생된 질소 및 수소는 혼합되지 않고 외부로 배출될 수 있어, 질소 및 수소를 분리하기 위한 추가 공정 및 장비가 요구되지 않는다.Therefore, nitrogen and hydrogen generated by electrolysis in the electrolytic cell can be discharged to the outside without being mixed, so additional processes and equipment for separating nitrogen and hydrogen are not required.

또한, 봄베에는 액체 상(liquid phase) 또는 기체 상(gas liquid)의 암모니아가 수용될 수 있다. 봄베로부터 암모니아를 공급받는 혼합기는 제어부에 의해 그 온도, 압력 및 수위가 제어될 수 있다. Additionally, the bomb may contain ammonia in liquid phase or gas liquid. The mixer that receives ammonia from the bomb can have its temperature, pressure, and water level controlled by the controller.

제어부는 혼합기에 공급된 암모니아를 액체 상 또는 기체 상으로 상변화시키기 위한 온도 조정 또는 압력 조정 등을 수행할 수 있게 구성된다. 제어부는 혼합기 뿐만 아니라 전해 셀, 유체 분리기 및 유틸리티부의 온도 및 압력도 제어 가능하게 구성된다. The control unit is configured to perform temperature adjustment or pressure adjustment to change the phase of ammonia supplied to the mixer into a liquid phase or a gas phase. The control unit is configured to control the temperature and pressure of not only the mixer, but also the electrolytic cell, fluid separator, and utility section.

따라서, 수소 및 질소를 전기 분해하기 위한 원료로 활용되는 암모니아가 어떠한 상(phase)으로 구비되더라도, 암모니아 전해 시스템의 작동에 보다 유리한 상(phase)으로 변화된 후 전해 셀로 유입될 수 있다. 결과적으로, 암모니아의 상(phase)의 선택성이 향상될 수 있다. Therefore, no matter what phase ammonia used as a raw material for electrolyzing hydrogen and nitrogen is provided, it can be changed to a phase more advantageous for the operation of the ammonia electrolysis system and then flowed into the electrolysis cell. As a result, the selectivity of the ammonia phase can be improved.

또한, 전해 셀에서 암모니아로부터 전기 분해된 질소 및 수소는 유체 분리기를 통과된 후, 후속 공정으로 전달된다. 유체 분리기에서 질소 및 수소에서 분리된 잔여 암모니아는 봄베로 회수되어, 다시 혼합기로 공급된다.Additionally, nitrogen and hydrogen electrolyzed from ammonia in the electrolytic cell are passed through a fluid separator and then transferred to a subsequent process. The remaining ammonia separated from nitrogen and hydrogen in the fluid separator is recovered into the bomb and supplied back to the mixer.

제어부는 암모니아 전해 시스템에 구비되는 각 센서 유닛에서 감지된 정보를 이용하여 암모니아 전해 시스템의 각 구성 요소의 작동을 제어하기 위한 제어 정보를 연산한다. 암모니아 전해 시스템이 정상적으로 작동되는 경우, 제어부는 회수된 암모니아 및 추가 공급된 암모니아가 다시 혼합기로 유동되도록 각 구성 요소를 제어한다.The control unit uses information detected from each sensor unit provided in the ammonia electrolysis system to calculate control information to control the operation of each component of the ammonia electrolysis system. When the ammonia electrolysis system operates normally, the control unit controls each component so that the recovered ammonia and additionally supplied ammonia flow back to the mixer.

따라서, 암모니아의 공급, 암모니아의 전기 분해 및 분해된 질소, 수소의 배출과 분리된 잔여 암모니아의 회수가 연속적으로 수행될 수 있다. Accordingly, the supply of ammonia, electrolysis of ammonia and discharge of decomposed nitrogen and hydrogen and recovery of the separated remaining ammonia can be performed continuously.

또한, 전해 셀은 복수 개 구비되어 적층될 수 있다. 복수 개의 전해 셀은 암모니아를 공급하기 위한 혼합기 및 전기 분해된 유체를 처리하기 위한 유체 분리기와 각각 연통된다. 이때, 복수 개의 전해 셀은 혼합기 및 유체 분리기와 각각 별개의 유로를 통해 연통될 수 있다. 즉, 복수 개의 전해 셀 중 어느 하나 이상의 전해 셀의 작동은 다른 하나 이상의 전해 셀의 작동에 영향을 미치지 않는다.Additionally, a plurality of electrolytic cells may be provided and stacked. The plurality of electrolysis cells are each in communication with a mixer for supplying ammonia and a fluid separator for processing the electrolyzed fluid. At this time, the plurality of electrolytic cells may be in communication with the mixer and the fluid separator through separate flow paths. That is, the operation of one or more electrolytic cells among the plurality of electrolytic cells does not affect the operation of one or more other electrolytic cells.

따라서, 암모니아 전해 시스템이 구비되는 환경에 따라 암모니아의 전기 분해 용량이 조정될 수 있다. 결과적으로, 암모니아 전해 시스템에 의해 암모니아가 전기 분해되어 발생되는 수소의 양 또한 필요에 따라 조정될 수 있어, 시스템의 대용량화 또는 저용량화가 가능하다.Therefore, the electrolysis capacity of ammonia can be adjusted depending on the environment in which the ammonia electrolysis system is provided. As a result, the amount of hydrogen generated by electrolyzing ammonia by the ammonia electrolysis system can also be adjusted as needed, making it possible to increase or decrease the capacity of the system.

또한, 상술한 바와 같이 전해 셀에서 암모니아가 전기 분해되어 생성된 질소 및 수소는 별도의 분리 공정 없이도 별개의 유로를 통해 전해 셀의 외부로 배출될 수 있다. 따라서, 전해 셀과 연통되는 복수 개의 유체 분리기에는 질소 및 수소가 각각 유입될 수 있다. 특히, 질소가 유입된 유체 분리기는 외부의 저장 공간 또는 탈질 공정을 위한 장치와 연통되어, 질소는 별도로 저장되거나 탈질 공정을 거친 후 외부로 배출될 수 있다.Additionally, as described above, nitrogen and hydrogen generated by electrolysis of ammonia in the electrolytic cell can be discharged to the outside of the electrolytic cell through a separate flow path without a separate separation process. Accordingly, nitrogen and hydrogen may each flow into a plurality of fluid separators in communication with the electrolytic cell. In particular, the fluid separator into which nitrogen is introduced is connected to an external storage space or a device for a denitrification process, so that nitrogen can be stored separately or discharged to the outside after going through a denitrification process.

따라서, 암모니아 전해 시스템이 작동되어 암모니아가 전기 분해되더라도, 발생된 질소가 대기 중으로 임의 배출되지 않게 된다. 결과적으로, 전기 분해 결과 생성된 질소가 산소와 반응하여 발생되는 질소 산화물(NOx)의 발생이 최소화될 수 있다.Therefore, even if the ammonia electrolysis system is operated and ammonia is electrolyzed, the generated nitrogen is not randomly discharged into the atmosphere. As a result, the generation of nitrogen oxides (NOx) generated when nitrogen generated as a result of electrolysis reacts with oxygen can be minimized.

또한, 상술한 바와 같이 암모니아는 물리적인 방법 또는 화학적인 방법이 아닌, 전기 화학적인 방법으로 질소 및 수소로 분해될 수 있다. 암모니아를 전기 분해하기 위해, 전해 셀과 통전 가능하게 연결되는 제어부는 작은 크기의 전류를 인가하게 구성될 수 있다. Additionally, as described above, ammonia can be decomposed into nitrogen and hydrogen through an electrochemical method, rather than a physical or chemical method. In order to electrolyze ammonia, a control unit electrically connected to the electrolytic cell may be configured to apply a small amount of current.

따라서, 암모니아를 질소 및 수소로 전기 분해하기 위해 요구되는 에너지의 양이 최소화될 수 있다. 결과적으로, 암모니아 전해 시스템의 구비 및 작동에 요구되는 경제적인 비용이 절감될 수 있다. Accordingly, the amount of energy required to electrolyze ammonia into nitrogen and hydrogen can be minimized. As a result, the economic costs required to equip and operate the ammonia electrolysis system can be reduced.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 암모니아 전해 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 암모니아 전해 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 3은 도 1의 암모니아 전해 시스템에 구비되는 혼합기의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 4는 도 1의 암모니아 전해 시스템에 구비되는 혼합기와 전해 셀의 연결 관계를 도시하는 블록도이다.
도 5는 도 1의 암모니아 전해 시스템에 구비되는 전해 셀의 구성을 도시하는 개념도이다.
도 6은 도 1의 암모니아 전해 시스템에 구비되는 전해 셀과 유체 분리기의 연결 관계를 도시하는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 암모니아 전해 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 암모니아 전해 시스템의 제어 방법의 흐름을 도시하는 순서도이다.
도 9는 도 8의 암모니아 전해 시스템의 제어 방법 중 S100 단계의 구체적인 흐름을 도시하는 순서도이다.
도 10은 도 8의 암모니아 전해 시스템의 제어 방법 중 S200 단계의 구체적인 흐름을 도시하는 순서도이다.
도 11은 도 8의 암모니아 전해 시스템의 제어 방법 중 S300 단계의 구체적인 흐름을 도시하는 순서도이다.
도 12는 도 8의 암모니아 전해 시스템의 제어 방법 중 S400 단계의 구체적인 흐름을 도시하는 순서도이다.
도 13은 도 8의 암모니아 전해 시스템의 제어 방법 중 S500 단계의 구체적인 흐름을 도시하는 순서도이다.
도 14는 도 8의 암모니아 전해 시스템의 제어 방법 중 S600 단계의 구체적인 흐름을 도시하는 순서도이다.
도 15는 도 8의 암모니아 전해 시스템의 제어 방법 중 S700 단계의 구체적인 흐름을 도시하는 순서도이다.1 is a block diagram showing the configuration of an ammonia electrolysis system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram showing the configuration of an ammonia electrolysis system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a mixer provided in the ammonia electrolysis system of FIG. 1.
FIG. 4 is a block diagram showing the connection relationship between a mixer and an electrolysis cell provided in the ammonia electrolysis system of FIG. 1.
FIG. 5 is a conceptual diagram showing the configuration of an electrolysis cell provided in the ammonia electrolysis system of FIG. 1.
FIG. 6 is a block diagram showing the connection relationship between an electrolysis cell and a fluid separator provided in the ammonia electrolysis system of FIG. 1.
Figure 7 is a block diagram showing the configuration of an ammonia electrolysis system according to another embodiment of the present invention.
Figure 8 is a flowchart showing the flow of a control method of an ammonia electrolysis system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing the specific flow of step S100 in the control method of the ammonia electrolysis system of FIG. 8.
FIG. 10 is a flowchart showing the specific flow of step S200 in the control method of the ammonia electrolysis system of FIG. 8.
FIG. 11 is a flowchart showing the specific flow of step S300 in the control method of the ammonia electrolysis system of FIG. 8.
FIG. 12 is a flowchart showing the specific flow of step S400 in the control method of the ammonia electrolysis system of FIG. 8.
FIG. 13 is a flowchart showing the specific flow of step S500 in the control method of the ammonia electrolysis system of FIG. 8.
FIG. 14 is a flowchart showing the specific flow of step S600 in the control method of the ammonia electrolysis system of FIG. 8.
FIG. 15 is a flowchart showing the specific flow of step S700 in the control method of the ammonia electrolysis system of FIG. 8.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 암모니아 전해 시스템(10) 및 그 제어 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the ammonia electrolysis system 10 and its control method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

이하의 설명에서는 본 발명의 특징을 명확하게 하기 위해, 일부 구성 요소들에 대한 설명이 생략될 수 있다.In the following description, in order to clarify the characteristics of the present invention, descriptions of some components may be omitted.

1. 용어의 정의1. Definition of terms

이하의 설명에서 사용되는 "유체"라는 용어는 액체 상(liquid phase) 또는 기체 상(gas phase) 상태의 임의의 물질을 의미한다. 본 발명의 실시 예에 따른 암모니아 전해 시스템(10)의 에너지원으로 활용되는 암모니아는 액체 상 또는 기체 상으로 구비될 수 있다.As used in the following description, the term “fluid” means any substance in either a liquid phase or a gas phase. Ammonia used as an energy source for the ammonia electrolysis system 10 according to an embodiment of the present invention may be provided in liquid or gas phase.

이하의 설명에서 사용되는 "전해(electrolysis)"라는 용어는 전기 에너지를 이용하여 물질을 분해하는 공정을 의미한다. 일 실시 예에서, 전해는 암모니아를 질소 및 수소로 분해하기 위해 활용될 수 있다.The term “electrolysis” used in the following description refers to a process of decomposing a material using electrical energy. In one embodiment, electrolysis may be utilized to decompose ammonia into nitrogen and hydrogen.

이하의 설명에서 사용되는 "연통"이라는 용어는 하나 이상의 부재가 유체 소통 가능하게 다른 하나 이상의 부재와 연결됨을 의미한다. As used in the following description, the term "communicating" means that one or more members are connected to one or more other members in fluid communication.

이하의 설명에서 사용되는 "통전 가능한 연결"이라는 용어는 하나 이상의 부재가 전기적 신호 또는 전류를 전달 가능하게 다른 하나 이상의 부재와 연결됨을 의미한다. 일 실시 예에서, 통전 가능한 연결은 무선 또는 유선의 방식으로 형성될 수 있다.The term “conductive connection” used in the following description means that one or more members are connected to one or more other members to enable transmission of an electrical signal or current. In one embodiment, the energized connection may be formed wirelessly or wired.

2. 본 발명의 실시 예에 따른 암모니아 전해 시스템(10)의 구성의 설명2. Description of the configuration of the ammonia electrolysis system 10 according to an embodiment of the present invention

본 발명의 실시 예에 따른 암모니아 전해 시스템(10)은 전기 화학적인 방법을 이용하여 암모니아를 질소 및 수소로 분해할 수 있다. 분해된 질소 및 수소는 별도의 분리 공정 없이도 서로 물리적으로 분리되어 혼합되지 않으며, 각각 연료 전지 또는 별도의 저장 공간에 제공될 수 있다. 또한, 암모니아의 분해 결과 발생된 질소는 외부로 임의 배출되지 않게 되어, 질소 산화물의 발생이 억제될 수 있다.The ammonia electrolysis system 10 according to an embodiment of the present invention can decompose ammonia into nitrogen and hydrogen using an electrochemical method. The decomposed nitrogen and hydrogen are physically separated from each other and do not mix without a separate separation process, and can each be provided to a fuel cell or a separate storage space. In addition, nitrogen generated as a result of decomposition of ammonia is not randomly discharged to the outside, so the generation of nitrogen oxides can be suppressed.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 암모니아 전해 시스템(10)의 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the configuration of the ammonia electrolysis system 10 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6.

도시된 실시 예에서, 암모니아 전해 시스템(10)은 혼합기(100), 전해 셀(200), 유체 분리기(300), 제어부(400) 및 유틸리티부(500)를 포함한다.In the illustrated embodiment, the ammonia electrolysis system 10 includes a mixer 100, an electrolysis cell 200, a fluid separator 300, a control unit 400, and a utility unit 500.

(1) 혼합기(100)의 설명(1) Description of mixer 100

혼합기(100)는 외부의 봄베(B)로부터 암모니아를 전달받는다. 이때, 혼합기(100)가 전달받는 암모니아는 물 등의 용매에 용해된 상태가 아닌, 순수 암모니아로 구비될 수 있다.The mixer 100 receives ammonia from an external bomb (B). At this time, the ammonia delivered to the mixer 100 may be pure ammonia rather than dissolved in a solvent such as water.

혼합기(100)는 전달받은 암모니아를 전해 반응을 위한 적절한 온도로 제어할 수 있다. 일 실시 예에서, 혼합기(100)는 전달된 암모니아가 액화되어, 액체 상으로 유지되기에 충분한 온도로 제어할 수 있다. The mixer 100 can control the delivered ammonia to an appropriate temperature for electrolytic reaction. In one embodiment, the mixer 100 can control the temperature sufficient to liquefy the delivered ammonia and maintain it in a liquid phase.

알려진 바와 같이, 암모니아의 융해점, 즉 암모니아가 액체 상으로 존재하기 위한 온도는 압력에 따라 변경될 수 있다. 구체적으로, 암모니아가 액체 상으로 존재하기 위한 온도는 압력의 증가에 따라 증가되는 경향을 보인다. As is known, the melting point of ammonia, i.e. the temperature at which ammonia exists in a liquid phase, can change depending on pressure. Specifically, the temperature for ammonia to exist in a liquid phase tends to increase as pressure increases.

그런데, 암모니아 전해 시스템(10)의 작동시 안전 사고의 발생을 방지하기 위해서는, 암모니아가 과다한 압력을 갖게 형성되는 것은 바람직하지 못하다.However, in order to prevent safety accidents when operating the ammonia electrolysis system 10, it is undesirable for ammonia to be formed at excessive pressure.

따라서, 혼합기(100)는 전달받은 암모니아를 소정의 온도만큼 냉각된 상태로 유지하여, 암모니아가 과다하게 압축되지 않고도 액체 상으로 유지될 수 있게 한다. 일 실시 예에서, 혼합기(100)는 암모니아를 10℃ - 7 bar 상태로 유지시키게 구성될 수 있다. 암모니아를 냉각하기 위한 열원으로, 혼합기(100)에는 혼합 온도 제어기(140)가 구비될 수 있다. Accordingly, the mixer 100 maintains the delivered ammonia in a cooled state to a predetermined temperature, allowing the ammonia to be maintained in a liquid phase without being excessively compressed. In one embodiment, the mixer 100 may be configured to maintain ammonia at 10°C - 7 bar. As a heat source for cooling ammonia, the mixer 100 may be equipped with a mixing temperature controller 140.

혼합기(100)는 봄베(B)와 연통된다. 구체적으로, 혼합기(100)는 유틸리티부(500)에 구비되는 유로 유닛(510)의 유입 유로부(511)에 의해 봄베(B)와 연통된다. 봄베(B)에 저장된 암모니아는 유입 유로부(511)를 통해 혼합기(100)로 유동될 수 있다.The mixer 100 is in communication with the bomb B. Specifically, the mixer 100 communicates with the bomb B through the inlet flow path portion 511 of the flow path unit 510 provided in the utility portion 500. Ammonia stored in the bomb (B) may flow into the mixer 100 through the inlet flow path portion 511.

혼합기(100)는 전해 셀(200)과 연통된다. 구체적으로, 혼합기(100)는 유틸리티부(500)에 구비되는 유로 유닛(510)의 공급 유로부(512)에 의해 전해 셀(200)과 연통된다. 온도가 조정되고, 첨가제가 혼합된 암모니아는 전해 셀(200)로 유동될 수 있다.The mixer 100 is in communication with the electrolytic cell 200. Specifically, the mixer 100 is in communication with the electrolytic cell 200 through the supply passage portion 512 of the passage unit 510 provided in the utility portion 500. The temperature is adjusted, and ammonia mixed with additives can flow into the electrolytic cell 200.

혼합기(100)는 제어부(400)와 통전 가능하게 연결된다. 혼합기(100)의 작동은 제어부(400)에 의한 전기적 신호 또는 작업자에 의해 제어될 수 있다. 즉, 이하에서 설명될 혼합기(100)의 각 구성 요소는 제어부(400) 또는 작업자에 의해 제어될 수 있다.The mixer 100 is electrically connected to the control unit 400. The operation of the mixer 100 may be controlled by electrical signals from the control unit 400 or by an operator. That is, each component of the mixer 100, which will be described below, can be controlled by the control unit 400 or an operator.

더 나아가, 혼합기(100)와 봄베(B) 또는 혼합기(100)와 전해 셀(200)의 간의 연통 또한 제어부(400) 또는 작업자에 의해 제어될 수 있다. 따라서, 암모니아는 혼합기(100)의 내부로 임의 유입되거나, 혼합기(100)의 내부에서 외부를 향해 임의 유출되지 않는다.Furthermore, communication between the mixer 100 and the bomb B or the mixer 100 and the electrolytic cell 200 may also be controlled by the control unit 400 or the operator. Therefore, ammonia does not arbitrarily flow into the mixer 100 or flow out from the inside of the mixer 100 toward the outside.

도시된 실시 예에서, 혼합기(100)는 혼합기 본체(110), 교반기(stirrer)(120), 첨가제 공급부(130), 혼합 온도 제어기(140) 및 이송 장치(150)를 포함한다.In the illustrated embodiment, the mixer 100 includes a mixer body 110, a stirrer 120, an additive supply unit 130, a mixing temperature controller 140, and a transfer device 150.

혼합기 본체(110)는 혼합기(100)의 외형을 형성한다. 혼합기 본체(110)의 내부에는 공간이 형성된다. 상기 공간에는 봄베(B)에서 전달된 암모니아가 수용될 수 있다.The mixer body 110 forms the external shape of the mixer 100. A space is formed inside the mixer body 110. Ammonia delivered from the bomb (B) can be accommodated in the space.

혼합기 본체(110)의 상기 공간은 외부와 연통된다. 구체적으로, 혼합기 본체(110)는 봄베(B) 및 전해 셀(200)과 연통된다. 유틸리티부(500)에 구비되는 유로 유닛(510)에 의해 혼합기 본체(110)의 상기 공간이 외부와 연통됨은 상술한 바와 같다.The space of the mixer body 110 communicates with the outside. Specifically, the mixer body 110 is in communication with the cylinder B and the electrolytic cell 200. As described above, the space of the mixer body 110 is communicated with the outside through the flow path unit 510 provided in the utility unit 500.

혼합기 본체(110)의 내부에는 교반기(120)가 회전 가능하게 구비된다. A stirrer 120 is rotatably provided inside the mixer body 110.

교반기(120)는 혼합기 본체(110)의 내부 공간에 수용된 암모니아와, 첨가제 공급부(130)를 통해 공급된 첨가제를 혼합시킨다. 교반기(120)는 회전 가능하게 혼합기 본체(110)에 결합되되, 그 연장 방향의 일측 단부에는 포일(foil)이 형성될 수 있다. 교반기(120)의 상기 포일은 혼합기 본체(110)의 상기 공간에 수용된 암모니아에 잠기게 배치될 수 있다.The stirrer 120 mixes the ammonia contained in the internal space of the mixer body 110 and the additive supplied through the additive supply unit 130. The stirrer 120 is rotatably coupled to the mixer body 110, and a foil may be formed at one end in the extension direction. The foil of the stirrer 120 may be placed to be submerged in ammonia contained in the space of the mixer body 110.

일 예에서, 교반기(120)의 연장 방향의 타측 단부는 혼합기 본체(110)의 외측으로 일부 노출되나, 교반기(120)는 혼합기 본체(110)에 수용된 암모니아와 첨가제를 회전시킬 수 있는 임의의 형태로 혼합기 본체(110)와 결합될 수 있다.In one example, the other end in the extension direction of the stirrer 120 is partially exposed to the outside of the mixer body 110, but the stirrer 120 has any shape that can rotate the ammonia and additives contained in the mixer body 110. It can be combined with the mixer main body 110.

첨가제 공급부(130)는 혼합기 본체(110)의 상기 공간에 투입되어, 상기 공간에 수용된 암모니아와 혼합된다. 첨가제 공급부(130)는 혼합기 본체(110)의 상기 공간과 외부를 개폐 가능하게 연통할 수 있다. The additive supply unit 130 is introduced into the space of the mixer main body 110 and mixed with the ammonia contained in the space. The additive supply unit 130 may communicate with the space of the mixer body 110 in an open and closed manner.

달리 표현하면, 첨가제 공급부(130)는 개방되거나 폐쇄 가능하게 구성되어, 첨가제가 투입되어야 할 경우 개방되고, 첨가제의 투입이 완료되면 폐쇄될 수 있다. 첨가제 공급부(130)의 작동이 제어부(400) 또는 작업자에 의해 수행될 수 있음은 상술한 바와 같다.In other words, the additive supply unit 130 is configured to be open or closed, so that it is opened when the additive needs to be introduced, and can be closed when the addition of the additive is completed. As described above, the operation of the additive supply unit 130 can be performed by the control unit 400 or an operator.

첨가제 공급부(130)의 개방과 폐쇄를 위해, 캡 부재(도면 부호 미표기)가 구비될 수 있다.To open and close the additive supply unit 130, a cap member (not indicated) may be provided.

첨가제 공급부(130)를 통해 투입되는 첨가제는 암모니아의 액화 및 전해 반응 효율 증가를 향상시킬 수 있는 임의의 물질로 구성될 수 있다. 일 실시 예에서, 첨가제 공급부(130)를 통해 투입되는 첨가제는 이온성 첨가제로 구성될 수 있다. The additive introduced through the additive supply unit 130 may be composed of any material that can improve the liquefaction of ammonia and increase the electrolytic reaction efficiency. In one embodiment, the additive introduced through the additive supply unit 130 may be comprised of an ionic additive.

상기 실시 예에서, 첨가제는 LiNH2, NaNH2, KNH2, KPF6, NH4PF6, KNH2 KHCO3, K2CO3, KOH, KCl, KClO4, K2SiO3, Na2SO4, NaNO3, NaCl, NaF, NaClO4, CaCl2, 구아니디늄 양이온, H+양이온, 알칼리 금속 양이온, 암모늄 양이온, 알킬암모늄 양이온, 할라이드 이온, 알킬 아민, 보레이트, 카본에이트, 구아니디늄 유도체, 나이트라이트, 나이트레이트, 포스페이트, 폴리포스페이트, 퍼클로레이트, 실리케이트, 설페이트, 테트라알킬 암모늄 또는 이들 중 어느 하나 이상이 혼합된 물질로 구비될 수 있다.In the above example, the additives are LiNH2, NaNH2, KNH2, KPF6, NH4PF6, KNH2 KHCO3, K2CO3, KOH, KCl, KClO4, K2SiO3, Na2SO4, NaNO3, NaCl, NaF, NaClO4, CaCl2, guanidinium cation, H+ cation, Alkali metal cation, ammonium cation, alkylammonium cation, halide ion, alkyl amine, borate, carbonate, guanidinium derivative, nitrite, nitrate, phosphate, polyphosphate, perchlorate, silicate, sulfate, tetraalkyl ammonium or any of these. Any one or more may be provided as a mixed material.

혼합 온도 제어기(140)는 혼합기 본체(110)의 상기 공간에 수용된 암모니아 또는 첨가제가 혼합된 암모니아의 온도를 일정하게 유지시킨다. 혼합 온도 제어기(140)는 혼합기 본체(110)와 연결되어, 열 에너지를 전달하거나 전달받을 수 있게 구성된다.The mixing temperature controller 140 maintains the temperature of the ammonia contained in the space of the mixer body 110 or the ammonia mixed with additives constant. The mixing temperature controller 140 is connected to the mixer body 110 and is configured to transmit or receive heat energy.

일 실시 예에서, 혼합 온도 제어기(140)는 혼합기 본체(110) 뿐만 아니라, 혼합기(100)와 봄베(B) 또는 혼합기(100)와 전해 셀(200)을 연결하는 유로 유닛(510)에도 연결될 수 있다. 상기 실시 예에서, 혼합 온도 제어기(140)는 혼합기 본체(110) 뿐만 아니라, 암모니아 또는 첨가제가 혼합된 암모니아가 유동되는 유로 유닛(510)의 온도까지 일정하게 유지시킬 수 있다.In one embodiment, the mixing temperature controller 140 is connected not only to the mixer body 110, but also to the flow path unit 510 connecting the mixer 100 and the bomb (B) or the mixer 100 and the electrolytic cell 200. You can. In the above embodiment, the mixing temperature controller 140 can maintain a constant temperature not only of the mixer body 110 but also of the flow path unit 510 through which ammonia or ammonia mixed with additives flows.

일 실시 예에서, 혼합 온도 제어기(140)는 혼합기 본체(110) 및 그 내부에 수용된 암모니아 또는 암모니아와 첨가제 혼합물의 온도를 -273℃ 내지 30℃의 범위 내로 유지시킬 수 있다.In one embodiment, the mixing temperature controller 140 may maintain the temperature of the mixer body 110 and the ammonia or ammonia and additive mixture contained therein within the range of -273°C to 30°C.

혼합 온도 제어기(140)는 그 자체 또는 다른 부재의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 일 실시 예에서, 혼합 온도 제어기(140)는 칠러(chiller)의 형태로 구비될 수 있다.The mixing temperature controller 140 may be provided in any form capable of maintaining the temperature of itself or other members constant. In one embodiment, the mixing temperature controller 140 may be provided in the form of a chiller.

이송 장치(150)는 혼합기 본체(110)의 상기 공간에 수용된 암모니아 또는 첨가제가 혼합된 암모니아가 전해 셀(200)을 향해 유동되기 위한 이송력을 제공한다. 이송 장치(150)는 유틸리티부(500)에 구비되는 유로 유닛(510) 중 공급 유로부(512)에 구비되어, 그 내부에서 유동되는 암모니아에 이송력을 제공할 수 있다.The transfer device 150 provides a transfer force so that the ammonia or ammonia mixed with additives contained in the space of the mixer body 110 flows toward the electrolytic cell 200. The transfer device 150 is provided in the supply passage unit 512 of the passage units 510 provided in the utility unit 500, and can provide a transfer force to the ammonia flowing therein.

후술될 바와 같이, 제어부(400)는 혼합기(100)와 전해 셀(200)은 그 내부 압력이 동일할 경우 혼합기(100)와 전해 셀(200)이 연통되도록 제어할 수 있다. 알려진 바와 같이, 서로 다른 두 공간의 압력이 동일할 경우 그 내부의 유체는 어느 하나의 공간에서 다른 하나의 공간으로 유동되지 않는다.As will be described later, the control unit 400 can control the mixer 100 and the electrolytic cell 200 to communicate when the internal pressures of the mixer 100 and the electrolytic cell 200 are the same. As is known, when the pressures of two different spaces are the same, the fluid inside them does not flow from one space to the other.

이에, 이송 장치(150)는 동일한 압력을 갖게 유지되는 혼합기(100)와 전해 셀(200) 사이에서 암모니아가 유동되기 위한 이송력을 제공한다.Accordingly, the transfer device 150 provides transfer force for ammonia to flow between the mixer 100 and the electrolytic cell 200, which are maintained at the same pressure.

이송 장치(150)는 유체에 이송력을 제공할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 일 실시 예에서, 이송 장치(150)는 펌프(pump)의 형태로 구비될 수 있다.The transfer device 150 may be provided in any form that can provide transfer force to the fluid. In one embodiment, the transfer device 150 may be provided in the form of a pump.

(2) 전해 셀(200)의 설명(2) Description of electrolytic cell 200

전해 셀(200)은 암모니아 전해 시스템(10)으로 공급된 암모니아를 적어도 두 개의 유체로 전기 분해하는 역할을 실질적으로 수행한다. 일 실시 예에서, 전해 셀(200)은 공급된 암모니아를 질소 및 수소로 전기 분해할 수 있다.The electrolysis cell 200 substantially performs the role of electrolyzing the ammonia supplied to the ammonia electrolysis system 10 into at least two fluids. In one embodiment, the electrolytic cell 200 may electrolyze the supplied ammonia into nitrogen and hydrogen.

전해 셀(200)은 혼합기(100)와 연통되어, 혼합기(100)에서 온도가 제어되고 첨가제가 혼합된 암모니아를 전달받을 수 있다. 전해 셀(200)과 혼합기(100)는 유틸리티부(500)에 구비되는 유로 유닛(510)의 공급 유로부(512)에 의해 연통될 수 있다.The electrolytic cell 200 is in communication with the mixer 100 and can receive ammonia whose temperature is controlled and additives are mixed from the mixer 100. The electrolytic cell 200 and the mixer 100 may be communicated through the supply passage portion 512 of the passage unit 510 provided in the utility portion 500.

전해 셀(200)은 유체 분리기(300)와 연통되어, 전해 셀(200)에서 분리된, 즉 암모니아가 전기 분해되어 발생된 적어도 두 개의 유체가 각각 서로 다른 유체 분리기(300)로 유동될 수 있다. 전해 셀(200)과 유체 분리기(300)는 유틸리티부(500)에 구비되는 유로 유닛(510)의 혼합 유로부(513)에 의해 연통될 수 있다. The electrolytic cell 200 is in communication with the fluid separator 300, so that at least two fluids separated from the electrolytic cell 200, that is, generated by electrolysis of ammonia, can flow to different fluid separators 300. . The electrolytic cell 200 and the fluid separator 300 may be communicated through the mixing flow path portion 513 of the flow path unit 510 provided in the utility portion 500.

전해 셀(200)은 제어부(400)와 통전 가능하게 연결되어, 공급된 암모니아를 전기 분해하기 위한 전류를 전달받을 수 있다. 또한, 전해 셀(200)은 제어부(400)에서 전달한 제어 신호에 따라 그 작동 여부가 제어될 수 있다. The electrolytic cell 200 is electrically connected to the control unit 400 and can receive current for electrolyzing the supplied ammonia. Additionally, the operation of the electrolytic cell 200 may be controlled according to a control signal transmitted from the control unit 400.

전해 셀(200)은 복수 개 구비될 수 있다. 복수 개의 전해 셀(200)은 서로 적층되어, 각각 암모니아를 적어도 두 개의 유체로 전기 분해할 수 있다. A plurality of electrolytic cells 200 may be provided. The plurality of electrolytic cells 200 are stacked on top of each other, and each electrolyzes ammonia into at least two fluids.

도 2에 도시된 실시 예에서는 전해 셀(200)이 단수 개 구비되는 것으로 도시되었으나, 전해 셀(200)은 복수 개 구비되어 그 폭 방향으로 나란하게 배치될 수 있다. In the embodiment shown in FIG. 2, a single electrolytic cell 200 is shown, but a plurality of electrolytic cells 200 may be provided and arranged side by side in the width direction.

상기 실시 예에서, 각 전해 셀(200)마다 암모니아를 공급하기 위한 공급 유로부(512) 및 전기 분해된 적어도 두 개의 유체를 배출하기 위한 혼합 유로부(513)가 추가 구비될 수 있음이 이해될 것이다.In the above embodiment, it will be understood that each electrolytic cell 200 may be additionally provided with a supply passage portion 512 for supplying ammonia and a mixing passage portion 513 for discharging at least two electrolyzed fluids. will be.

또한, 상기 실시 예에서, 암모니아의 전기 분해 용량은 구비된 전해 셀(200)의 개수에 따라 변경될 수 있다. 따라서, 상기 실시 예에 따를 경우, 암모니아 전해 시스템(10)이 생성하는 수소 또는 질소의 발생량이 조정될 수 있어, 다양한 시스템에 적용될 수 있다. Additionally, in the above embodiment, the electrolysis capacity of ammonia may vary depending on the number of electrolytic cells 200 provided. Therefore, according to the above embodiment, the amount of hydrogen or nitrogen generated by the ammonia electrolysis system 10 can be adjusted, so that it can be applied to various systems.

도시된 실시 예에서, 전해 셀(200)은 전해 셀 하우징(210), 양극(anode)(220), 음극(cathode)(230), 막 부재(240), 확산 부재(250), 가스켓 부재(260) 및 셀 온도 제어기(270)를 포함한다.In the illustrated embodiment, the electrolytic cell 200 includes an electrolytic cell housing 210, an anode 220, a cathode 230, a membrane member 240, a diffusion member 250, and a gasket member ( 260) and a cell temperature controller 270.

전해 셀 하우징(210)은 전해 셀(200)의 외형을 형성한다. 전해 셀 하우징(210)의 내부에는 공간이 형성되어, 혼합기(100)에서 전달된 암모니아가 수용될 수 있다. 또한, 전해 셀 하우징(210)의 상기 공간은 전달된 암모니아가 전기 분해되어 형성된 적어도 두 개의 유체가 수용될 수 있다. The electrolytic cell housing 210 forms the external shape of the electrolytic cell 200. A space is formed inside the electrolytic cell housing 210 to accommodate ammonia delivered from the mixer 100. Additionally, the space of the electrolytic cell housing 210 can accommodate at least two fluids formed by electrolysis of the delivered ammonia.

전해 셀 하우징(210)의 상기 공간은 외부와 연통된다. 구체적으로, 전해 셀 하우징(210)의 상기 공간은 유로 유닛(510)의 공급 유로부(512)에 의해 혼합기(100)의 내부 공간과 연통될 수 있다. 또한, 전해 셀 하우징(210)의 상기 공간은 유로 유닛(510)의 혼합 유로부(513)에 의해 유체 분리기(300)와 연통될 수 있다.The space of the electrolytic cell housing 210 communicates with the outside. Specifically, the space of the electrolytic cell housing 210 may be communicated with the internal space of the mixer 100 through the supply flow path portion 512 of the flow path unit 510. Additionally, the space of the electrolytic cell housing 210 may be communicated with the fluid separator 300 through the mixing flow path portion 513 of the flow path unit 510.

도시된 실시 예에서, 전해 셀 하우징(210)은 그 단면이 상하 방향의 길이가 좌우 방향의 길이보다 긴 원판 형으로 형성된다. 전해 셀 하우징(210)의 형상은 그 내부 공간에 공급된 암모니아를 전기 분해하여 적어도 두 개의 유체를 생성할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다.In the illustrated embodiment, the electrolytic cell housing 210 is formed in a disk shape whose cross-section is longer in the vertical direction than in the left-right direction. The shape of the electrolytic cell housing 210 may be any shape capable of generating at least two fluids by electrolyzing ammonia supplied to its internal space.

다만, 상술한 바와 같이, 전해 셀(200)이 복수 개 구비되어 그 폭 방향(도시된 실시 예에서 좌우 방향)으로 적층되기 위해서는, 전해 셀 하우징(210)의 형상은 좌우 방향의 길이가 상하 방향의 길이보다 짧게 형성되는 것이 바람직하다.However, as described above, in order for a plurality of electrolytic cells 200 to be provided and stacked in the width direction (left-right direction in the illustrated embodiment), the shape of the electrolytic cell housing 210 is such that the length in the left-right direction is oriented in the vertical direction. It is preferable to be formed shorter than the length of.

상기 실시 예에서, 도 5의 전해 셀(200)의 형상은 직경 방향의 단면을 도시함이 이해될 것이다.In the above embodiment, it will be understood that the shape of the electrolytic cell 200 in FIG. 5 shows a cross-section in the radial direction.

도시된 실시 예에서, 전해 셀 하우징(210)은 제1 셀 하우징(211) 및 제2 셀 하우징(212)을 포함한다. 제1 셀 하우징(211)과 제2 셀 하우징(212)은 서로 대응되는 형상을 갖게 형성되되, 그 사이에 공간을 형성하며 결합될 수 있다. In the illustrated embodiment, the electrolytic cell housing 210 includes a first cell housing 211 and a second cell housing 212. The first cell housing 211 and the second cell housing 212 are formed to have shapes that correspond to each other, and can be combined to form a space between them.

도시된 실시 예에서, 제1 셀 하우징(211) 및 제2 셀 하우징(212)은 방사상 내측에 공간을 형성하되, 그 방사상 외측은 서로 밀폐되도록 접촉 결합될 수 있다. 이에 따라, 전해 셀 하우징(210)의 상기 내부 공간에 유입된 암모니아 및 유입된 암모니아가 전기 분해되어 생성되는 적어도 두 개의 유체가 외부로 임의 유출되지 않게 된다.In the illustrated embodiment, the first cell housing 211 and the second cell housing 212 may be contact-coupled to form a space on the radial inner side, but their radial outer sides may be closed to each other. Accordingly, ammonia flowing into the internal space of the electrolytic cell housing 210 and at least two fluids generated by electrolysis of the flowing ammonia are prevented from leaking out to the outside.

이를 위해, 제1 셀 하우징(211) 및 제2 셀 하우징(212) 사이에는 밀폐 결합을 위한 가스켓 부재(260)가 구비될 수 있다.To this end, a gasket member 260 for sealing coupling may be provided between the first cell housing 211 and the second cell housing 212.

제1 셀 하우징(211) 및 제2 셀 하우징(212)의 내부에는 각각 공간이 형성된다. 제1 셀 하우징(211)의 공간 및 제2 셀 하우징(212)의 공간에는 양극(220) 및 음극(230)이 각각 수용될 수 있다. A space is formed inside the first cell housing 211 and the second cell housing 212, respectively. The anode 220 and the cathode 230 may be accommodated in the space of the first cell housing 211 and the space of the second cell housing 212, respectively.

도 5에 도시된 실시 예에서, 제1 셀 하우징(211)의 내부 공간에는 양극(220)이, 제2 셀 하우징(212)의 내부 공간에는 음극(230)이 각각 수용된다. 수용된 양극(220) 및 음극(230)은 막 부재(240)에 의해 물리적으로 이격된다.In the embodiment shown in FIG. 5, the anode 220 is accommodated in the inner space of the first cell housing 211, and the cathode 230 is accommodated in the inner space of the second cell housing 212. The received anode 220 and cathode 230 are physically spaced apart by the membrane member 240.

전해 셀 하우징(210)의 상기 내부 공간에는 양극(220), 음극(230), 막 부재(240) 및 확산 부재(250)가 수용된다. An anode 220, a cathode 230, a membrane member 240, and a diffusion member 250 are accommodated in the internal space of the electrolytic cell housing 210.

양극(220) 및 음극(230)은 제어부(400)에서 인가된 전류를 이용하여, 전해 셀 하우징(210)의 내부 공간으로 공급된 암모니아를 전기 분해하여 적어도 두 개의 유체를 생성한다. 일 실시 예에서, 전해 셀 하우징(210)의 내부 공간에는 액화 암모니아가 유입될 수 있다. 또한, 양극(220) 및 음극(230)에 의해, 질소 및 수소가 생성될 수 있다.The anode 220 and the cathode 230 use the current applied from the control unit 400 to electrolyze ammonia supplied to the internal space of the electrolytic cell housing 210 to generate at least two fluids. In one embodiment, liquefied ammonia may flow into the internal space of the electrolytic cell housing 210. Additionally, nitrogen and hydrogen can be generated by the anode 220 and cathode 230.

도 5에 도시된 바와 같이, 양극(220) 및 음극(230)은 막 부재(240)에 의해 물리적으로 이격될 수 있다. 따라서, 전해 셀 하우징(210)의 내부에 수용된 상태에서, 양극(220) 및 음극(230) 중 어느 하나 이상에 암모니아가 공급될 수 있다. As shown in FIG. 5 , the anode 220 and the cathode 230 may be physically spaced apart by a membrane member 240 . Accordingly, ammonia can be supplied to one or more of the anode 220 and the cathode 230 while accommodated inside the electrolytic cell housing 210.

따라서, 요구되는 수소 또는 질소의 양에 따라, 암모니아의 공급에 제어될 수 있어 암모니아 전해 시스템(10)의 운용이 보다 효율적일 수 있다.Therefore, depending on the amount of hydrogen or nitrogen required, the supply of ammonia can be controlled so that the operation of the ammonia electrolysis system 10 can be more efficient.

양극(220) 및 음극(230)은 제어부(400)에서 인가된 전류가 통전되어, 유입된 암모니아를 전기 분해할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 일 실시 예에서, 양극(220) 및 음극(230)은 도전성 소재로 형성될 수 있다.The anode 220 and the cathode 230 may be provided in any form that can electrolyze the introduced ammonia by conducting a current applied from the control unit 400. In one embodiment, the anode 220 and the cathode 230 may be formed of a conductive material.

양극(220) 및 음극(230)은 서로 통전 가능하게 연결된다. 상기 연결은 도선 부재(미도시) 등에 의해 형성될 수 있다.The anode 220 and the cathode 230 are electrically connected to each other. The connection may be formed by a conductor member (not shown) or the like.

일 예로, 양극(220)은 백금, 금, 은, 팔라듐, 이리듐, 로듐, 루테늄, 오스뮴, 주석, 철, 코발트, 니켈, 몰리브덴, 텅스텐, 바나듐 또는 이들 중 어느 하나 이상이 혼합되어 형성된 물질 중 어느 하나를 소재로 하여 형성될 수 있다.As an example, the anode 220 is made of platinum, gold, silver, palladium, iridium, rhodium, ruthenium, osmium, tin, iron, cobalt, nickel, molybdenum, tungsten, vanadium, or any material formed by mixing one or more of these. It can be formed using one material.

또한, 일 예로, 음극(230)은 주석, 주석 합금, 알루미늄, 금, 은, 탄소, 카드뮴, 코발트, 크롬, 구리, 구리 합금, 갈륨, 수은, 인듐, 몰디브데넘, 나이오븀, 니켈, NiCo2O4, 니켈 합금, 니켈-철 합금, 납, 로듐, 티타늄, 바나듐, 텅스텐, 아연, 엘길로이(elgiloy), 니크롬, 오스테나이트 강, 듀플렉스 강, 페라이트 강, 마르텐자이트 강, 스테인레스 강 또는 이들 중 어느 하나 이상이 혼합되어 형성된 물질 중 어느 하나를 소재로 하여 형성될 수 있다.Additionally, as an example, the cathode 230 may be made of tin, tin alloy, aluminum, gold, silver, carbon, cadmium, cobalt, chromium, copper, copper alloy, gallium, mercury, indium, maldivedenum, niobium, nickel, NiCo2O4, Nickel alloy, nickel-iron alloy, lead, rhodium, titanium, vanadium, tungsten, zinc, elgiloy, nichrome, austenitic steel, duplex steel, ferritic steel, martensitic steel, stainless steel or any of these. It can be formed using any one of the materials formed by mixing the above.

양극(220) 및 음극(230)에서 암모니아가 분해되는 과정은 다음의 [수식 1]로 표현될 수 있다.The process of decomposing ammonia at the anode 220 and cathode 230 can be expressed by the following [Equation 1].

(수식 1)(Formula 1)

양극(220)에서의 화학 반응식: Chemical reaction at anode 220:

음극(230)에서의 화학 반응식: Chemical reaction at cathode 230:

전체 화학 반응식: Full chemical equation:

즉, 공급된 전해 물질인 암모니아에서 분해된 이온은 양극(220)에서 촉매 반응되어 질소 및 전자가 발생된다. 발생된 전자는 상기 도선 부재(미도시)를 통해 음극(230)으로 이동된다. 음극(230)에서는 이동된 전자와 가 환원 반응되어 수소가 발생된다. 상기 질소 및 수소가 적어도 두 개의 유체를 구성함이 이해될 것이다.That is, ions decomposed from ammonia, which is the supplied electrolyte material, undergo a catalytic reaction at the anode 220 to generate nitrogen and electrons. The generated electrons move to the cathode 230 through the conductive member (not shown). At the cathode 230, hydrogen is generated through a reduction reaction with the transferred electrons. It will be understood that the nitrogen and hydrogen constitute at least two fluids.

적어도 두 개의 유체 중 양극(220)에서 발생된 어느 하나의 유체, 상기 수식 1에서 질소 및 적어도 두 개의 유체 중 음극(230)에서 발생된 다른 하나의 유체, 상기 수식 1에서 수소는 유로 유닛(510)의 혼합 유로부(513)를 통해 유체 분리기(300)로 배출될 수 있다. One of the at least two fluids generated at the anode 220, nitrogen in Equation 1, and the other fluid generated at the cathode 230 among the at least two fluids, hydrogen in Equation 1 is the flow path unit 510. ) can be discharged to the fluid separator 300 through the mixing passage portion 513.

후술될 바와 같이, 유체 분리기(300)는 상기 어느 하나의 유체, 즉 질소를 포집하기 위한 제1 유체 분리기(300a) 및 다른 하나의 유체, 즉 수소를 포집하기 위한 제2 유체 분리기(300b)를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 혼합 유로부(513)는 양극(220)과 제1 유체 분리기(300a)를 연통하는 제1 혼합 유로(513a) 및 음극(230)과 제2 유체 분리기(300b)를 연통하는 제2 혼합 유로(513b)를 포함한다.As will be described later, the fluid separator 300 includes a first fluid separator 300a for collecting one fluid, that is, nitrogen, and a second fluid separator 300b, for collecting the other fluid, that is, hydrogen. It can be included. Likewise, the mixing flow path portion 513 includes a first mixing flow path 513a communicating with the anode 220 and the first fluid separator 300a, and a second mixing flow path communicating with the cathode 230 and the second fluid separator 300b. Includes Euro (513b).

따라서, 양극(220) 및 음극(230)에서 각각 발생된 적어도 두 개의 유체, 상기 실시 예에서 질소 및 수소는 서로 혼합되지 않고 각각 별개의 유로(즉, 제1 혼합 유로(513a) 및 제2 혼합 유로(513b))를 통해 서로 다른 유체 분리기(즉, 제1 유체 분리기(300a) 및 제2 유체 분리기(300b))로 유동될 수 있다.Accordingly, at least two fluids generated from the anode 220 and the cathode 230, nitrogen and hydrogen in the above embodiment, are not mixed with each other but are separated into separate flow paths (i.e., the first mixing flow path 513a and the second mixing flow path 513a). It may flow into different fluid separators (i.e., the first fluid separator 300a and the second fluid separator 300b) through the flow path 513b.

이에 따라, 암모니아가 전기 분해되어 발생된 질소 및 수소를 분리하기 위한 별도의 공정이 요구되지 않는다. 결과적으로, 발생된 질소 및 수소를 분리하기 위한 별도의 부재 또한 요구되지 않게 되어, 암모니아를 전기 분해하여 질소 및 수소를 생성하기 위한 시스템의 구성 및 공정의 과정이 간명해질 수 있다.Accordingly, a separate process for separating nitrogen and hydrogen generated by electrolysis of ammonia is not required. As a result, a separate member for separating the generated nitrogen and hydrogen is no longer required, so the configuration and process of the system for electrolyzing ammonia to generate nitrogen and hydrogen can be simplified.

상술한 실시 예는, 제어부(400)에서 인가된 전류에 의해 형성되는 양극(220)과 음극(230)의 전위 차가 0.077 V임을 전제하여 설명되었다. 대안적으로, 양극(220) 및 음극(230)의 전위 차는 0.1 V 내지 4 V의 범위에 있는 임의의 값으로 설정될 수 있다. The above-described embodiment was explained on the premise that the potential difference between the anode 220 and the cathode 230 formed by the current applied from the control unit 400 is 0.077 V. Alternatively, the potential difference between the anode 220 and the cathode 230 may be set to any value in the range of 0.1 V to 4 V.

상기 전위 차의 값은 인가된 전류에 의해 양극(220) 및 음극(230)이 손상되지 않을 수 있는 임의의 값으로 결정될 수 있다. The value of the potential difference may be determined to be an arbitrary value that ensures that the anode 220 and the cathode 230 are not damaged by the applied current.

전해 셀(200)이 작동됨에 따라 양극(220) 및 음극(230)의 손상 여부 등을 방지하기 위해, 양극(220) 및 음극(230)의 상태를 감지하기 위한 다양한 구성 요소가 구비될 수 있다. 이는 후술될 유틸리티부(500)에 대한 설명에서 서술하기로 한다.In order to prevent damage to the anode 220 and the cathode 230 as the electrolytic cell 200 operates, various components may be provided to detect the status of the anode 220 and the cathode 230. . This will be described in the description of the utility unit 500 to be described later.

막 부재(240)는 양극(220) 및 음극(230) 사이에 위치되어, 양극(220)에 유입된 암모니아 또는 양극(220)에서 발생된 어느 하나의 유체의 음극(230)으로의 임의 이동을 제한한다. 또한, 막 부재(240)는 음극(230)에 유입된 암모니아 또는 음극(230)에서 발생된 다른 하나의 유체의 양극(220)으로의 임의 이동을 제한한다.The membrane member 240 is located between the anode 220 and the cathode 230, and prevents the random movement of ammonia introduced into the anode 220 or any fluid generated at the anode 220 to the cathode 230. limit. Additionally, the membrane member 240 restricts any movement of ammonia introduced into the cathode 230 or other fluids generated at the cathode 230 to the anode 220.

즉, 막 부재(240)는 양극(220) 및 음극(230)을 물리적으로 이격시켜, 양극(220) 및 음극(230) 간 물질의 이동을 차단하는 벽(barrier)으로 기능된다.That is, the membrane member 240 functions as a wall (barrier) that physically separates the anode 220 and the cathode 230 and blocks the movement of substances between the anode 220 and the cathode 230.

막 부재(240)는 전해 셀 하우징(210)의 내부에 위치된다. 구체적으로, 막 부재(240)는 제1 셀 하우징(211) 및 제2 셀 하우징(212) 사이에 위치되어, 제1 셀 하우징(211) 및 제2 셀 하우징(212)의 내부 공간에 각각 수용된 양극(220) 및 음극(230) 사이에 위치된다.The membrane member 240 is located inside the electrolytic cell housing 210. Specifically, the membrane member 240 is located between the first cell housing 211 and the second cell housing 212 and is accommodated in the inner space of the first cell housing 211 and the second cell housing 212, respectively. It is located between the anode 220 and the cathode 230.

막 부재(240)는 전해 셀 하우징(210)의 형상에 상응하는 형상으로 구비될 수 있다. 상술한 바와 같이, 전해 셀 하우징(210)은 원판 형으로 구비되는 바, 막 부재(240) 또한 원판 형으로 구비될 수 있다. 이때, 막 부재(240)의 직경은 전해 셀 하우징(210)의 직경보다 작게 형성되어, 막 부재(240)는 외부로 노출되지 않을 수 있다.The membrane member 240 may be provided in a shape corresponding to the shape of the electrolytic cell housing 210. As described above, the electrolytic cell housing 210 is provided in a disk shape, and the membrane member 240 may also be provided in a disk shape. At this time, the diameter of the membrane member 240 is formed to be smaller than the diameter of the electrolytic cell housing 210, so the membrane member 240 may not be exposed to the outside.

막 부재(240)는 양극(220) 및 음극(230)이 수용된 각 공간의 임의 연통을 차단할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다.The membrane member 240 may be provided in any shape capable of blocking any communication between the spaces where the anode 220 and the cathode 230 are accommodated.

일 예로, 막 부재(240)는 세라믹 소재로 형성되어, 기 설정된 크기 이하의 분자로 형성된 물질만 통과될 수 있게 구비될 수 있다. 본 실시 예에서, 막 부재(240)는 필터(filter)의 일종으로 기능될 수 있다.As an example, the membrane member 240 may be made of a ceramic material so that only materials made of molecules of a preset size or smaller can pass through. In this embodiment, the membrane member 240 may function as a type of filter.

다른 예로, 막 부재(240)는 이오노머(ionomer)의 형태로 구비되어, 특정 이온의 임의 이동을 방지할 수 있게 구비될 수 있다. 이때, 막 부재(240)는 양이온 및 음이온 중 어느 하나 이상의 이온의 임의 이동을 방지하게 구성될 수 있다.As another example, the membrane member 240 may be provided in the form of an ionomer to prevent random movement of specific ions. At this time, the membrane member 240 may be configured to prevent random movement of one or more ions of cations and anions.

본 실시 예에서, 막 부재(240)는 폴리(퍼플루오로술폰산), 폴리(퍼플루오로카르복실산)술폰산기, 테트라플루오로에틸렌, 플루오로비닐에테르, 폴리비닐리덴, 플루오라이드(PVDF), 폴리아미드, 폴리에스터, 폴리설폰, 폴리에틸렌, 폴리 프로필렌, 스티렌, 아크릴산, 메타크릴산, 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜디아크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 셀루로오스, 폰화 폴리이미드, 술폰화 폴리아릴에테르술폰, 술폰화 폴리에테르에테르케톤, 술폰화 폴리벤즈이미다졸, 술폰화 폴리술폰, 술폰화 폴리스티렌, 술폰화 폴리포스파젠, 술폰화 폴리에테르에테르술폰, 술폰화 폴리에테르술폰, 술폰화 폴리에테르벤즈이미다졸, 술폰화 폴리아릴렌에테르케톤, 술폰화 폴리에테르케톤, 술폰화 폴리스타이렌, 술폰화폴리이미다졸, 술폰화 폴리에테르케톤케톤, 폴리아릴에테르벤즈이미다졸 또는 이들 중 어느 하나 이상의 혼합되어 형성된 물질 중 어느 하나를 소재로 하여 형성될 수 있다.In this embodiment, the membrane member 240 is poly(perfluorosulfonic acid), poly(perfluorocarboxylic acid)sulfonic acid group, tetrafluoroethylene, fluorobinyl ether, polyvinylidene, fluoride (PVDF). , polyamide, polyester, polysulfone, polyethylene, polypropylene, styrene, acrylic acid, methacrylic acid, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, polyethylene glycol diacrylate, 1,3-butylene glycol diacrylate. Acrylate, ethylene glycol dimethacrylate, cellulose, ponified polyimide, sulfonated polyaryl ether sulfone, sulfonated polyether ether ketone, sulfonated polybenzimidazole, sulfonated polysulfone, sulfonated polystyrene, sulfonated Polyphosphazene, sulfonated polyether ether sulfone, sulfonated polyether sulfone, sulfonated polyetherbenzimidazole, sulfonated polyarylene ether ketone, sulfonated polyether ketone, sulfonated polystyrene, sulfonated polyimidazole, alcohol It may be formed using any one of ponified polyether ketone ketone, polyaryl ether benzimidazole, or a mixture of any one or more of these.

상기 실시 예에서, 막 부재(240)는 이온의 임의 이동을 차단할 수 있다. 따라서, 상술한 수식 1에서와 같이, 양극(220)에서 발생된 질소와 음극(230)에서 발생된 수소가 서로 혼합되지 않음이 이해될 것이다.In the above embodiment, the membrane member 240 may block random movement of ions. Therefore, as in Equation 1 described above, it will be understood that nitrogen generated at the anode 220 and hydrogen generated at the cathode 230 do not mix with each other.

또 다른 예로, 막 부재(240)는 MEA(Membrane Electrode Assembly)로 구비될 수 있다. 상기 실시 예에서, 막 부재(240)는 암모니아의 전기 분해 과정을 촉진하도록 구성될 수 있다.As another example, the membrane member 240 may be provided as a Membrane Electrode Assembly (MEA). In the above embodiment, the membrane member 240 may be configured to promote the electrolysis process of ammonia.

확산 부재(250)는 양극(220)이 수용된 제1 셀 하우징(211) 또는 음극(230)이 수용된 제2 셀 하우징(212)에 수용된 유체를 확산시킨다. 이에 따라, 수용된 각 유체가 양극(220) 및 음극(230)과 접촉되는 면적이 증가되어, 상기 수식 1에 따른 화학 반응이 보다 활발하게 진행될 수 있다.The diffusion member 250 diffuses the fluid contained in the first cell housing 211 where the anode 220 is accommodated or the second cell housing 212 where the cathode 230 is accommodated. Accordingly, the area where each contained fluid is in contact with the anode 220 and the cathode 230 increases, so that the chemical reaction according to Equation 1 can proceed more actively.

확산 부재(250)는 유체의 확산 및 화학 반응을 촉진할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 일 실시 예에서, 확산 부재(250)는 다공성 소재로 형성될 수 있다.The diffusion member 250 may be provided in any shape that can promote diffusion of fluid and chemical reaction. In one embodiment, the diffusion member 250 may be formed of a porous material.

확산 부재(250)는 전해 셀 하우징(210)의 내부에 수용된다. 확산 부재(250)는 양극(220) 및 음극(230)에 인접하게 위치된다. The diffusion member 250 is accommodated inside the electrolytic cell housing 210. The diffusion member 250 is located adjacent to the anode 220 and cathode 230.

확산 부재(250)는 복수 개 구비될 수 있다. 복수 개의 확산 부재(250)는 각각 양극(220) 및 음극(230)에 인접하게 위치될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 확산 부재(250)는 양극(220)에 인접하게 위치되는 제1 확산 부재(251) 및 음극(230)에 인접하게 위치되는 제2 확산 부재(252)를 포함한다.A plurality of diffusion members 250 may be provided. The plurality of diffusion members 250 may be positioned adjacent to the anode 220 and the cathode 230, respectively. In the illustrated embodiment, the diffusion member 250 includes a first diffusion member 251 located adjacent to the anode 220 and a second diffusion member 252 located adjacent to the cathode 230.

상기 실시 예에서, 제1 확산 부재(251)는 제1 셀 하우징(211)의 내부 공간에 수용될 수 있다. 마찬가지로, 제2 확산 부재(252)는 제2 셀 하우징(212)의 내부 공간에 수용될 수 있다.In the above embodiment, the first diffusion member 251 may be accommodated in the internal space of the first cell housing 211. Likewise, the second diffusion member 252 may be accommodated in the internal space of the second cell housing 212.

도시된 실시 예에서, 제1 확산 부재(251)는 양극(220)을 사이에 두고 막 부재(240)를 마주하게 배치된다. 또한, 제2 확산 부재(252)는 음극(230)을 사이에 두고 막 부재(240)를 마주하게 배치된다. 즉, 확산 부재(250)는 양극(220) 또는 음극(230)에 비해 상대적으로 외측에 위치된다. In the illustrated embodiment, the first diffusion member 251 is disposed to face the membrane member 240 with the anode 220 interposed therebetween. Additionally, the second diffusion member 252 is disposed to face the membrane member 240 with the cathode 230 interposed therebetween. That is, the diffusion member 250 is located relatively outside the anode 220 or the cathode 230.

확산 부재(250)의 위치는 전해 셀 하우징(210)이 외부와 연통되는 위치에 따라 변경될 수 있다. The position of the diffusion member 250 may change depending on the position at which the electrolytic cell housing 210 communicates with the outside.

가스켓 부재(260)는 제1 셀 하우징(211) 및 제2 셀 하우징(212) 사이에 위치되어, 제1 셀 하우징(211) 및 제2 셀 하우징(212)의 내부 공간과 외부의 연통을 차단한다.The gasket member 260 is located between the first cell housing 211 and the second cell housing 212, and blocks communication between the internal space and the outside of the first cell housing 211 and the second cell housing 212. do.

가스켓 부재(260)는 판형으로 구비될 수 있다. 이때, 가스켓 부재(260)는 내부에 중공(hollow)이 형성된 링(ring) 형상으로 구비될 수 있다. 가스켓 부재(260)의 내부에 형성된 상기 중공에는 막 부재(240)가 수용될 수 있다. 가스켓 부재(260)의 부분 중 상기 중공을 둘러싸는 외주는 제1 셀 하우징(211) 및 제2 셀 하우징(212)과 각각 밀착될 수 있다. The gasket member 260 may be provided in a plate shape. At this time, the gasket member 260 may be provided in a ring shape with a hollow interior. The membrane member 240 may be accommodated in the hollow formed inside the gasket member 260. Among the portions of the gasket member 260, the outer circumference surrounding the hollow may be in close contact with the first cell housing 211 and the second cell housing 212, respectively.

이에 따라, 제1 셀 하우징(211) 및 제2 셀 하우징(212) 사이에 위치된 막 부재(240)는 안정적으로 결합 상태로 유지될 수 있다. 또한, 제1 셀 하우징(211) 및 제2 셀 하우징(212) 내부 공간은 외부와의 임의 연통이 차단될 수 있다.Accordingly, the membrane member 240 positioned between the first cell housing 211 and the second cell housing 212 can be maintained in a stably coupled state. Additionally, the internal space of the first cell housing 211 and the second cell housing 212 may be blocked from any communication with the outside.

셀 온도 제어기(270)는 전해 셀 하우징(210)의 내부에 형성된 공간(즉, 제1 셀 하우징(211) 및 제2 셀 하우징(212)의 내부에 형성된 각 공간)에 수용된 암모니아 및 암모니아가 전기 분해되어 생성된 적어도 두 개의 유체의 온도를 일정하게 유지시킨다. 셀 온도 제어기(270)는 전해 셀 하우징(210)과 연결되어, 열 에너지를 전달하거나 전달받을 수 있게 구성된다. The cell temperature controller 270 controls the ammonia contained in the space formed inside the electrolytic cell housing 210 (that is, each space formed inside the first cell housing 211 and the second cell housing 212) and the ammonia to generate electricity. The temperatures of at least two fluids produced by decomposition are kept constant. The cell temperature controller 270 is connected to the electrolytic cell housing 210 and is configured to transmit or receive heat energy.

일 실시 예에서, 셀 온도 제어기(270)는 전해 셀 하우징(210) 뿐만 아니라, 전해 셀(200)과 혼합기(100) 또는 전해 셀(200)과 유체 분리기(300)를 연결하는 유로 유닛(510)에도 연결될 수 있다. In one embodiment, the cell temperature controller 270 includes not only the electrolytic cell housing 210, but also the flow path unit 510 connecting the electrolytic cell 200 and the mixer 100 or the electrolytic cell 200 and the fluid separator 300. ) can also be connected.

상기 실시 예에서, 셀 온도 제어기(270)는 전해 셀 하우징(210) 뿐만 아니라, 암모니아, 첨가제가 혼합된 암모니아 또는 암모니아가 전기 분해되어 생성된 적어도 두 개의 유체가 유동되는 유로 유닛(510)의 온도까지 일정하게 유지시킬 수 있다. In the above embodiment, the cell temperature controller 270 controls the temperature of the electrolytic cell housing 210 as well as the flow path unit 510 through which ammonia, ammonia mixed with additives, or at least two fluids generated by electrolysis of ammonia flow. It can be kept constant until.

일 실시 예에서, 셀 온도 제어기(270)는 전해 셀 하우징(210) 및 그 내부에 수용된 암모니아 또는 암모니아와 첨가제 혼합물의 온도를 -273℃ 내지 30℃의 범위 내로 유지시킬 수 있다.In one embodiment, the cell temperature controller 270 may maintain the temperature of the electrolytic cell housing 210 and the ammonia or ammonia and additive mixture contained therein within a range of -273°C to 30°C.

셀 온도 제어기(270)는 그 자체 또는 다른 부재의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 일 실시 예에서, 셀 온도 제어기(270)는 칠러(chiller)의 형태로 구비될 수 있다.The cell temperature controller 270 may be provided in any form capable of maintaining the temperature of itself or other members constant. In one embodiment, the cell temperature controller 270 may be provided in the form of a chiller.

(3) 유체 분리기(300)의 설명(3) Description of fluid separator 300

유체 분리기(300)는 전해 셀(200)에서 암모니아가 전기 분해되어 생성된 적어도 두 개의 유체를 전달받는다. 유체 분리기(300)는 전달받은 적어도 두 개의 유체에 잔류될 수 있는 암모니아를 추가 분리한다. 따라서, 유체 분리기(300)를 통과된 적어도 두 개의 유체에는 암모니아가 잔류되지 않게 된다.The fluid separator 300 receives at least two fluids generated by electrolysis of ammonia in the electrolytic cell 200. The fluid separator 300 further separates ammonia that may remain in at least two received fluids. Accordingly, no ammonia remains in at least two fluids that have passed through the fluid separator 300.

결과적으로, 유체 분리기(300)에서 배출되는 각 유체는 다른 유체가 혼합되지 않은 순수 물질로 구성될 수 있다. 이에 따라, 배출된 유체는 추가 공정을 거치지 않고도 필요한 구성 요소로 공급될 수 있다.As a result, each fluid discharged from the fluid separator 300 may be composed of pure substances that are not mixed with other fluids. Accordingly, the discharged fluid can be supplied to the necessary components without undergoing additional processing.

암모니아가 액체 상으로 구비되는 실시 예에서, 유체 분리기(300)는 기체 상(gas phase)의 질소 및 산소에서 액체 상의 암모니아를 분리하는 기액 분리기로 기능될 수 있다. In an embodiment in which ammonia is provided in a liquid phase, the fluid separator 300 may function as a gas-liquid separator that separates ammonia in the liquid phase from nitrogen and oxygen in the gas phase.

유체 분리기(300)는 서로 다른 유체를 분리할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 일 실시 예에서, 유체 분리기(300)는 열 분리, 밀도차 분리, 원심 분리 등을 통해 서로 다른 유체를 분리하게 구성될 수 있다.The fluid separator 300 may be provided in any form capable of separating different fluids. In one embodiment, the fluid separator 300 may be configured to separate different fluids through thermal separation, density difference separation, centrifugation, etc.

유체 분리기(300)는 전해 셀(200)과 연통된다. 전해 셀(200)에서 암모니아가 전기 분해되어 생성된 적어도 두 개의 유체 및 적어도 두 개의 유체에 암모니아가 혼합된 혼합 유체는 유체 분리기(300)로 유동될 수 있다. The fluid separator 300 is in communication with the electrolytic cell 200. At least two fluids generated by electrolysis of ammonia in the electrolytic cell 200 and a mixed fluid in which ammonia is mixed with the at least two fluids may flow into the fluid separator 300.

구체적으로, 유체 분리기(300)는 유틸리티부(500)의 유로 유닛(510)에 구비되는 혼합 유로부(513)에 의해 전해 셀(200)과 연통될 수 있다.Specifically, the fluid separator 300 may be in communication with the electrolytic cell 200 through the mixing flow path portion 513 provided in the flow path unit 510 of the utility portion 500.

유체 분리기(300)는 외부의 구성 요소(미도시)와 연통될 수 있다. 예를 들면, 유체 분리기(300)는 봄베(B), 수소를 연료로 작동되는 연료 전지 및 탈질 공정을 수행하기 위한 장치 등과 연통될 수 있다.The fluid separator 300 may be in communication with external components (not shown). For example, the fluid separator 300 may be in communication with a bomb B, a fuel cell operating with hydrogen as fuel, and a device for performing a denitrification process.

유체 분리기(300)는 제어부(400)와 통전 가능하게 연결된다. 유체 분리기(300)가 작동되기 위해 필요한 전력은 제어부(400)에서 전달될 수 있다. 또한, 유체 분리기(300)는 제어부(400)에서 인가한 제어 신호에 따라 그 작동이 제어될 수 있다.The fluid separator 300 is electrically connected to the control unit 400. Power required to operate the fluid separator 300 may be transmitted from the control unit 400. Additionally, the operation of the fluid separator 300 may be controlled according to a control signal applied by the control unit 400.

유체 분리기(300)는 복수 개 구비될 수 있다. 복수 개의 유체 분리기(300)는 각각 전해 셀(200)과 연통되어, 전해 셀(200)에서 생성된 적어도 두 개의 유체 중 서로 다른 유체를 각각 전달받을 수 있다.A plurality of fluid separators 300 may be provided. The plurality of fluid separators 300 are each in communication with the electrolytic cell 200 and can each receive different fluids among at least two fluids generated in the electrolytic cell 200.

도시된 실시 예에서, 유체 분리기(300)는 제1 유체 분리기(300a) 및 제2 유체 분리기(300b)를 포함하여 두 개 구비된다. 제1 유체 분리기(300a) 및 제2 유체 분리기(300b)는 양극(220) 및 음극(230)과 각각 연결될 수 있다. In the illustrated embodiment, two fluid separators 300 are provided, including a first fluid separator 300a and a second fluid separator 300b. The first fluid separator 300a and the second fluid separator 300b may be connected to the anode 220 and the cathode 230, respectively.

달리 표현하면, 제1 유체 분리기(300a)는 양극(220)을 수용하는 제1 셀 하우징(211)의 내부 공간과 연통된다. 제2 유체 분리기(300b)는 음극(230)을 수용하는 제2 셀 하우징(212)의 내부 공간과 연통된다.In other words, the first fluid separator 300a communicates with the internal space of the first cell housing 211 that accommodates the anode 220. The second fluid separator 300b communicates with the inner space of the second cell housing 212 that accommodates the cathode 230.

전해 셀(200)에서 암모니아가 전기 분해되어 질소 및 수소가 생성되는 실시 예에서, 제1 유체 분리기(300a) 및 제2 유체 분리기(300b)에는 질소 및 수소가 각각 유입될 수 있다.In an embodiment in which ammonia is electrolyzed in the electrolysis cell 200 to generate nitrogen and hydrogen, nitrogen and hydrogen may flow into the first fluid separator 300a and the second fluid separator 300b, respectively.

도시된 실시 예에서, 유체 분리기(300)는 분리기 본체(310), 트랩 부재(320) 및 분리 온도 제어기(330)를 포함한다.In the depicted embodiment, fluid separator 300 includes a separator body 310, a trap member 320, and a separation temperature controller 330.

분리기 본체(310)는 유체 분리기(300)의 외형의 일부를 형성한다. 분리기 본체(310)의 내부에는 공간이 형성된다. 상기 공간에는 전해 셀(200)에서 전기 분해된 질소, 수소 및 질소 또는 수소와 암모니아의 혼합 유체가 수용될 수 있다.Separator body 310 forms part of the exterior shape of fluid separator 300. A space is formed inside the separator body 310. The space may accommodate nitrogen, hydrogen, and a mixed fluid of nitrogen or hydrogen and ammonia electrolyzed in the electrolytic cell 200.

분리기 본체(310)의 상기 공간은 외부와 연통된다. 구체적으로, 분리기 본체(310)는 전해 셀(200) 및 트랩 부재(320)와 연통된다. 상기 연통은 유틸리티부(500)에 구비되는 유로 유닛(510)에 의해 형성될 수 있다.The space of the separator body 310 communicates with the outside. Specifically, the separator body 310 is in communication with the electrolytic cell 200 and the trap member 320. The communication may be formed by a flow path unit 510 provided in the utility unit 500.

도시된 실시 예에서, 분리기 본체(310)는 유입부(311) 및 유출부(312)를 포함한다.In the illustrated embodiment, separator body 310 includes an inlet 311 and an outlet 312.

유입부(311)는 분리기 본체(310)가 전해 셀(200)과 연통되는 부분이다. 유입부(311)는 개방 형성되어, 유로 유닛(510)의 혼합 유로부(513)와 분리기 본체(310)의 내부 공간을 연통할 수 있다. 전기 분해된 질소, 수소 및 질소 또는 수소와 암모니아의 혼합 유체는 유입부(311)를 통해 분리기 본체(310)의 내부 공간으로 유입될 수 있다.The inlet portion 311 is a portion where the separator body 310 communicates with the electrolytic cell 200. The inlet portion 311 is formed open and can communicate with the mixing passage portion 513 of the flow path unit 510 and the internal space of the separator main body 310. Electrolyzed nitrogen, hydrogen and nitrogen, or a mixed fluid of hydrogen and ammonia may flow into the internal space of the separator main body 310 through the inlet 311.

유출부(312)는 분리기 본체(310)가 트랩 부재(320)와 연통되는 부분이다. 유출부(312)는 개방 형성되어, 유로 유닛(510)의 배출 유로부(514)와 분리기 본체(310)의 내부 공간을 연통할 수 있다. 암모니아의 분리 과정을 거친 질소 또는 산소는 유출부(312)를 통해 트랩 부재(320)를 향해 유동될 수 있다. The outlet portion 312 is a portion where the separator body 310 communicates with the trap member 320. The outlet portion 312 may be open and communicate with the discharge passage portion 514 of the flow path unit 510 and the internal space of the separator main body 310. Nitrogen or oxygen that has undergone the ammonia separation process may flow toward the trap member 320 through the outlet 312.

트랩 부재(320)는 분리기 본체(310)에서 암모니아의 분리 과정을 거친 유체에 잔류되는 암모니아를 추가로 분리한다. The trap member 320 further separates ammonia remaining in the fluid that has undergone the ammonia separation process in the separator body 310.

트랩 부재(320)는 분리기 본체(310)와 연통된다. 구체적으로, 트랩 부재(320)는 유로 유닛(510)의 배출 유로부(514)를 통해 분리기 본체(310)의 유출부(312)와 연통될 수 있다. 트랩 부재(320)는 분리기 본체(310)에서 배출된 적어도 두 개의 유체 중 어느 하나의 유체를 전달받을 수 있다.The trap member 320 communicates with the separator body 310. Specifically, the trap member 320 may communicate with the outlet portion 312 of the separator main body 310 through the discharge passage portion 514 of the flow path unit 510. The trap member 320 may receive any one of at least two fluids discharged from the separator body 310.

트랩 부재(320)는 외부의 구성 요소와 연통된다. 트랩 부재(320)를 통과하며 분리된 암모니아, 질소 및 수소는 각각 다른 유로를 따라 서로 다른 구성 요소에 전달될 수 있다.The trap member 320 communicates with external components. Ammonia, nitrogen, and hydrogen separated while passing through the trap member 320 may be delivered to different components along different flow paths.

트랩 부재(320)는 복수 개로 구비될 수 있다. 복수 개의 트랩 부재(320)는 분리기 본체(310)를 통과한 유체에 혼합된 암모니아를 순차적으로 분리하게 구성될 수 있다. There may be a plurality of trap members 320. The plurality of trap members 320 may be configured to sequentially separate ammonia mixed in the fluid that has passed through the separator main body 310.

도 6에 도시된 실시 예에서, 트랩 부재(320)는 제1 트랩 부재(320a) 및 제2 트랩 부재(320b)를 포함하여 두 개 구비된다. 분리기 본체(310)에서 유입된 유체는 제1 트랩 부재(320a) 및 제2 트랩 부재(320b)를 차례로 통과되며, 잔류된 암모니아와 분리될 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 6, two trap members 320 are provided, including a first trap member 320a and a second trap member 320b. The fluid introduced from the separator body 310 sequentially passes through the first trap member 320a and the second trap member 320b, and may be separated from the remaining ammonia.

분리 온도 제어기(330)는 분리기 본체(310) 및 트랩 부재(320)의 내부에 형성된 공간에 수용된 적어도 두 개의 유체 및 이에 혼합된 암모니아의 온도를 일정하게 유지시킨다. 분리 온도 제어기(330)는 분리기 본체(310) 및 트랩 부재(320)와 연결되어, 열 에너지를 전달하거나 전달받을 수 있게 구성된다. The separation temperature controller 330 maintains constant the temperatures of at least two fluids and ammonia mixed therein accommodated in the space formed inside the separator body 310 and the trap member 320. The separation temperature controller 330 is connected to the separator body 310 and the trap member 320 and is configured to transmit or receive heat energy.

일 실시 예에서, 분리 온도 제어기(330)는 분리기 본체(310) 및 트랩 부재(320) 뿐만 아니라, 분리기 본체(310)와 전해 셀(200)을 연결하는 유로 유닛(510) 및 분리기 본체(310)와 트랩 부재(320)를 연결하는 유로 유닛(510)에도 연결될 수 있다. In one embodiment, the separation temperature controller 330 includes not only the separator body 310 and the trap member 320, but also the flow path unit 510 and the separator body 310 connecting the separator body 310 and the electrolytic cell 200. ) can also be connected to the flow path unit 510 connecting the trap member 320.

상기 실시 예에서, 분리 온도 제어기(330)는 분리기 본체(310) 및 트랩 부재(320) 뿐만 아니라, 전해 셀(200)에서 배출된 유체, 분리기 본체(310)에서 트랩 부재(320)로 유동되는 유체의 온도 또한 일정하게 유지시킬 수 있다. In the above embodiment, the separation temperature controller 330 controls not only the separator body 310 and the trap member 320, but also the fluid discharged from the electrolytic cell 200, which flows from the separator body 310 to the trap member 320. The temperature of the fluid can also be kept constant.

분리 온도 제어기(330)는 그 자체 또는 다른 부재의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 일 실시 예에서, 분리 온도 제어기(330)는 칠러(chiller)의 형태로 구비될 수 있다.The separation temperature controller 330 may be provided in any form capable of maintaining the temperature of itself or other members constant. In one embodiment, the separation temperature controller 330 may be provided in the form of a chiller.

(4) 제어부(400)의 설명(4) Description of control unit 400

제어부(400)는 암모니아 전해 시스템(10)의 각 구성 요소와 통전 가능하게 연결되어, 상기 각 구성 요소가 작동되기 위한 전력을 공급한다. 또한, 제어부(400)는 암모니아 전해 시스템(10)의 각 구성 요소의 작동 상태에 대한 정보를 전달받고, 전달받은 정보에 대응되는 제어 정보를 연산하여 암모니아 전해 시스템(10)의 각 구성 요소를 제어한다.The control unit 400 is electrically connected to each component of the ammonia electrolysis system 10 and supplies power to operate each component. In addition, the control unit 400 receives information about the operating status of each component of the ammonia electrolysis system 10, calculates control information corresponding to the received information, and controls each component of the ammonia electrolysis system 10. do.

제어부(400)는 정보의 입력, 출력, 연산 및 저장이 가능한 임의의 형태로 구비될 수 있다. 일 실시 예에서, 제어부(400)는 CPU, 마이크로프로세서(microprocessor) 등의 정보 처리를 위한 수단과 HDD, SSD, Micro SD 등 정보 저장을 위한 수단이 결합된 형태로 구비될 수 있다.The control unit 400 may be provided in any form capable of inputting, outputting, calculating, and storing information. In one embodiment, the control unit 400 may be equipped with a combination of means for information processing, such as a CPU or microprocessor, and means for information storage, such as an HDD, SSD, or Micro SD.

제어부(400)는 혼합기(100)와 통전 가능하게 연결된다. 제어부(400)는 혼합기(100)의 작동에 필요한 전력을 공급하고, 혼합기(100)의 작동을 제어할 수 있다.The control unit 400 is electrically connected to the mixer 100. The control unit 400 may supply power necessary for operation of the mixer 100 and control the operation of the mixer 100.

제어부(400)는 전해 셀(200)과 통전 가능하게 연결된다. 제어부(400)는 전해 셀(200)의 작동에 필요한 전력을 공급하고, 전해 셀(200)의 작동을 제어할 수 있다.The control unit 400 is electrically connected to the electrolytic cell 200. The control unit 400 may supply power necessary for the operation of the electrolytic cell 200 and control the operation of the electrolytic cell 200.

제어부(400)는 유체 분리기(300)와 통전 가능하게 연결된다. 제어부(400)는 유체 분리기(300)의 작동에 필요한 전력을 공급하고, 유체 분리기(300)의 작동을 제어할 수 있다.The control unit 400 is electrically connected to the fluid separator 300. The control unit 400 may supply power necessary for the operation of the fluid separator 300 and control the operation of the fluid separator 300.

제어부(400)는 유틸리티부(500)와 통전 가능하게 연결된다. 제어부(400)는 유틸리티부(500)가 감지한 정보를 전달받을 수 있다. 전달받은 정보는 제어부(400)가 혼합기(100), 전해 셀(200), 유체 분리기(300) 및 유틸리티부(500)를 제어하기 위한 제어 정보를 연산하기 위해 활용될 수 있다.The control unit 400 is electrically connected to the utility unit 500. The control unit 400 may receive information detected by the utility unit 500. The received information can be used by the control unit 400 to calculate control information for controlling the mixer 100, the electrolytic cell 200, the fluid separator 300, and the utility unit 500.

또한, 제어부(400)는 유틸리티부(500)의 작동에 필요한 전력을 공급하고, 유틸리티부(500)의 작동을 제어할 수 있다. Additionally, the control unit 400 may supply power necessary for the operation of the utility unit 500 and control the operation of the utility unit 500.

또한, 제어부(400)는 암모니아 전해 시스템(10)의 구성 요소, 즉 혼합기(100), 전해 셀(200), 유체 분리기(300) 및 유틸리티부(500)의 온도, 압력 및 전압을 제어할 수 있다. 이를 위해, 제어부(400)에는 암모니아 또는 생성된 유체의 유량, 압력 및 온도를 제어하기 위한 장치(미도시)를 포함할 수 있다. 더 나아가, 제어부(400)는 양극(220) 및 음극(230)에 인가되는 전류의 크기를 조정하기 위한 장치(미도시)를 포함할 수 있다.In addition, the control unit 400 can control the temperature, pressure, and voltage of the components of the ammonia electrolysis system 10, that is, the mixer 100, the electrolysis cell 200, the fluid separator 300, and the utility unit 500. there is. To this end, the control unit 400 may include a device (not shown) for controlling the flow rate, pressure, and temperature of ammonia or the generated fluid. Furthermore, the control unit 400 may include a device (not shown) for adjusting the magnitude of the current applied to the anode 220 and the cathode 230.

(5) 유틸리티부(500)의 설명(5) Description of utility unit 500

유틸리티부(500)는 암모니아 전해 시스템(10)의 각 구성 요소 간의 연통을 허용하거나 차단한다. 또한, 유틸리티부(500)는 암모니아 전해 시스템(10)의 각 구성 요소의 상태에 대한 정보를 감지한다.The utility unit 500 allows or blocks communication between each component of the ammonia electrolysis system 10. Additionally, the utility unit 500 detects information about the status of each component of the ammonia electrolysis system 10.

유틸리티부(500)가 감지한 상기 정보는 제어부(400)에 전달될 수 있다. 또한, 유틸리티부(500)의 작동은 제어부(400)가 연산한 제어 정보에 따라 진행될 수 있다.The information detected by the utility unit 500 may be transmitted to the control unit 400. Additionally, the operation of the utility unit 500 may proceed according to control information calculated by the control unit 400.

도시된 실시 예에서, 유틸리티부(500)는 유로 유닛(510), 밸브 유닛(520) 및 센서 유닛(530)을 포함한다.In the illustrated embodiment, the utility unit 500 includes a flow path unit 510, a valve unit 520, and a sensor unit 530.

유로 유닛(510)은 암모니아 전해 시스템(10)의 각 구성 요소를 유체 소통 가능하게 연결한다. The flow path unit 510 connects each component of the ammonia electrolysis system 10 to enable fluid communication.

유로 유닛(510)은 서로 다른 두 개 이상의 부재를 연통할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 일 실시 예에서, 유로 유닛(510)은 파이프, 튜브, 관, 덕트 등의 형태로 구비될 수 있다.The flow path unit 510 may be provided in any shape capable of communicating two or more different members. In one embodiment, the flow path unit 510 may be provided in the form of a pipe, tube, pipe, or duct.

도시된 실시 예에서, 유로 유닛(510)은 유입 유로부(511), 공급 유로부(512), 혼합 유로부(513) 및 배출 유로부(514)를 포함한다.In the illustrated embodiment, the flow path unit 510 includes an inflow flow path portion 511, a supply flow path portion 512, a mixing flow path portion 513, and an discharge flow path portion 514.

유입 유로부(511)는 봄베(B)와 혼합기 본체(110)를 연통한다. 봄베(B)에 수용된 암모니아는 유입 유로부(511)를 따라 혼합기 본체(110)의 내부 공간으로 유입될 수 있다. The inlet flow path portion 511 communicates with the cylinder B and the mixer body 110. Ammonia contained in the bomb (B) may flow into the internal space of the mixer main body 110 along the inlet flow path portion 511.

유입 유로부(511)는 봄베(B)와 혼합기 본체(110)의 상기 내부 공간의 연통을 허용하거나 차단하게 구성될 수 있다. 이를 위해, 유입 유로부(511)에는 밸브(미도시) 등 유체의 유동을 제어하기 위한 부재가 구비될 수 있다. 상기 실시 예에서, 상기 밸브(미도시)는 제어부(400) 또는 작업자에 의해 제어될 수 있다.The inlet flow path portion 511 may be configured to allow or block communication between the cylinder B and the internal space of the mixer body 110. To this end, the inflow passage portion 511 may be provided with a member for controlling the flow of fluid, such as a valve (not shown). In the above embodiment, the valve (not shown) may be controlled by the control unit 400 or an operator.

공급 유로부(512)는 혼합체 본체(110)와 전해 셀(200)을 연통한다. 혼합기 본체(110)에서 온도 조정된 암모니아 또는 암모니아와 첨가제의 혼합 유체는 공급 유로부(512)를 따라 전해 셀(200)의 내부 공간으로 유입될 수 있다.The supply passage portion 512 communicates with the mixture body 110 and the electrolytic cell 200. Ammonia or a mixed fluid of ammonia and additives whose temperature is adjusted in the mixer body 110 may flow into the internal space of the electrolytic cell 200 along the supply passage portion 512.

공급 유로부(512) 상에는 배출 밸브(523)가 배치된다. 배출 밸브(523)는 제어부(400) 또는 작업자에 의해 제어되어, 공급 유로부(512)와 전해 셀(200)의 연통을 허용하거나 차단할 수 있다.A discharge valve 523 is disposed on the supply passage portion 512. The discharge valve 523 may be controlled by the control unit 400 or an operator to allow or block communication between the supply passage unit 512 and the electrolytic cell 200.

공급 유로부(512)는 적어도 두 개의 유체 중 어느 하나 이상의 유체가 유입될 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 실시 예에서, 공급 유로부(512)는 가스 공급 밸브(522)에 의해 개폐가 제어되는 질소 및 수소 공급 유로(도면 부호 미표기)와 연통되거나 차단될 수 있다.Any one or more of at least two fluids may flow into the supply passage portion 512. That is, in the embodiment shown in FIG. 2, the supply flow path portion 512 may communicate with or be blocked from the nitrogen and hydrogen supply flow paths (not indicated) whose opening and closing is controlled by the gas supply valve 522.

공급 유로부(512)는 복수 개의 유로로 분지(branch)될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 공급 유로부(512)는 제1 공급 유로(512a) 및 제2 공급 유로(512b)로 분지될 수 있다. 제1 공급 유로(512a)는 전해 셀 하우징(210)의 제1 셀 하우징(211)과 연통될 수 있다. 제2 공급 유로(512b)는 전해 셀 하우징(210)의 제2 셀 하우징(212)과 연통될 수 있다.The supply passage portion 512 may be branched into a plurality of passages. In the illustrated embodiment, the supply flow path portion 512 may be divided into a first supply flow path 512a and a second supply flow path 512b. The first supply passage 512a may communicate with the first cell housing 211 of the electrolytic cell housing 210. The second supply passage 512b may be in communication with the second cell housing 212 of the electrolytic cell housing 210.

따라서, 양극(220) 및 음극(230)에 공급되는 암모니아의 양이 상이한 경우, 제1 공급 유로(512a) 및 제2 공급 유로(512b) 중 어느 하나 이상의 유로의 개폐가 제어될 수 있다.Accordingly, when the amount of ammonia supplied to the anode 220 and the cathode 230 is different, the opening and closing of any one or more of the first supply flow path 512a and the second supply flow path 512b may be controlled.

혼합 유로부(513)는 전해 셀(200)과 유체 분리기(300)를 연통한다. 전해 셀(200)에서 암모니아가 전기 분해되어 생성된 적어도 두 개의 유체(예를 들어, 질소 및 산소)는 혼합 유로부(513)를 따라 유체 분리기(300)로 유동될 수 있다.The mixing flow path portion 513 communicates with the electrolytic cell 200 and the fluid separator 300. At least two fluids (eg, nitrogen and oxygen) generated by electrolysis of ammonia in the electrolytic cell 200 may flow into the fluid separator 300 along the mixing flow path portion 513.

상술한 바와 같이, 유체 분리기(300)는 복수 개 구비되어, 서로 다른 유체를 전달받을 수 있다. 이에, 혼합 유로부(513) 또한 복수 개 구비되어, 전해 셀(200)과 복수 개의 유체 분리기(300)를 각각 연통할 수 있다. As described above, a plurality of fluid separators 300 may be provided to receive different fluids. Accordingly, a plurality of mixing passage portions 513 are also provided, so that the electrolytic cell 200 and the plurality of fluid separators 300 can communicate with each other.

도시된 실시 예에서, 혼합 유로부(513)는 제1 혼합 유로(513a) 및 제2 혼합 유로(513b)를 포함하여 두 개 구비된다. In the illustrated embodiment, two mixing flow passages 513 are provided, including a first mixing flow passage 513a and a second mixing flow passage 513b.

제1 혼합 유로(513a)는 양극(220)이 수용된 제1 셀 하우징(211)의 내부 공간과 제1 유체 분리기(300a)를 연통한다. 제1 혼합 유로(513a) 상에는 질소 및 이에 혼합된 암모니아가 유동될 수 있다. The first mixing passage 513a communicates with the internal space of the first cell housing 211 where the positive electrode 220 is accommodated and the first fluid separator 300a. Nitrogen and ammonia mixed therein may flow on the first mixing flow path 513a.

제2 혼합 유로(513b)는 음극(230)이 수용된 제2 셀 하우징(212)의 내부 공간과 제2 유체 분리기(300b)를 연통한다. 제2 혼합 유로(513b) 상에는 수소 및 이에 혼합된 암모니아가 유동될 수 있다.The second mixing passage 513b communicates with the internal space of the second cell housing 212 where the cathode 230 is accommodated and the second fluid separator 300b. Hydrogen and ammonia mixed therein may flow on the second mixing flow path 513b.

배출 유로부(514)는 유체 분리기(300)의 분리기 본체(310)와 트랩 부재(320)를 연통한다. 분리기 본체(310)에서 암모니아의 분리 과정을 거친 유체는 배출 유로부(514)를 따라 트랩 부재(320)로 유동될 수 있다. The discharge passage portion 514 communicates with the separator body 310 of the fluid separator 300 and the trap member 320. The fluid that has undergone the ammonia separation process in the separator body 310 may flow to the trap member 320 along the discharge passage portion 514.

상술한 바와 같이, 유체 분리기(300)가 복수 개 구비되는 바, 배출 유로부(514) 또한 복수 개 구비되어 서로 다른 유체가 유동되는 유로를 형성할 수 있다. 도시된 실시 예에서, 배출 유로부(514)는 제1 유체 분리기(300a)의 각 구성 요소를 연통하는 제1 배출 유로(514a) 및 제2 유체 분리기(300b)의 각 구성 요소를 연통하는 제2 배출 유로(514b)를 포함하여 두 개 구비된다.As described above, a plurality of fluid separators 300 are provided, and a plurality of discharge passage portions 514 are also provided to form a passage through which different fluids flow. In the illustrated embodiment, the discharge passage portion 514 is a first discharge passage 514a communicating with each component of the first fluid separator 300a and a second discharge passage communicating with each component of the second fluid separator 300b. 2 Two discharge passages (514b) are provided.

밸브 유닛(520)은 유로 유닛(510) 상에 구비되어, 유로 유닛(510)의 연통을 허용하거나 차단한다. 밸브 유닛(520)에 의해, 암모니아 전해 시스템(10)의 각 구성 요소는 서로 연통되거나 차단될 수 있다.The valve unit 520 is provided on the flow path unit 510 to allow or block communication with the flow path unit 510. By the valve unit 520, each component of the ammonia electrolysis system 10 can be communicated with or blocked from each other.

밸브 유닛(520)은 유체의 유동을 허용하거나 차단할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 또한, 밸브 유닛(520)은 유체의 유동 방향을 제한할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다.The valve unit 520 may be provided in any form that allows or blocks the flow of fluid. Additionally, the valve unit 520 may be provided in any shape capable of limiting the flow direction of fluid.

밸브 유닛(520)의 작동은 제어부(400) 또는 작업자에 의해 제어될 수 있다. 밸브 유닛(520)이 제어부(400)에 의해 제어되는 실시 예에서, 밸브 유닛(520)은 제어부(400)와 통전 가능하게 연결될 수 있다.The operation of the valve unit 520 may be controlled by the control unit 400 or an operator. In an embodiment in which the valve unit 520 is controlled by the control unit 400, the valve unit 520 may be electrically connected to the control unit 400.

특히, 본 발명의 실시 예에 따른 암모니아 전해 시스템(10)은 센서 유닛(530)에서 감지된 정보에 따라 밸브 유닛(520)의 작동을 제어하게 구성될 수 있는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.In particular, the ammonia electrolysis system 10 according to an embodiment of the present invention may be configured to control the operation of the valve unit 520 according to information detected by the sensor unit 530, a detailed description of which will be described later. do.

도시된 실시 예에서, 밸브 유닛(520)은 압력 조정 밸브(521), 가스 공급 밸브(522), 배출 밸브(523), 공급 밸브(524), 혼합 밸브(525) 및 배출 밸브(526)를 포함한다.In the illustrated embodiment, the valve unit 520 includes a pressure adjustment valve 521, a gas supply valve 522, a discharge valve 523, a supply valve 524, a mixing valve 525, and a discharge valve 526. Includes.

압력 조정 밸브(521)는 혼합기 본체(110)와 외부의 연통을 허용하거나 차단하여, 혼합기 본체(110)의 내부 압력을 조정하게 구성된다. 압력 조정 밸브(521)가 작동됨에 따라, 혼합기 본체(110)의 내부에 수용된 암모니아는 요구되는 상(phase)으로 유지될 수 있다. 물론, 이를 위해 혼합 온도 제어기(140) 또한 함께 작동됨이 이해될 것이다.The pressure adjustment valve 521 is configured to adjust the internal pressure of the mixer body 110 by allowing or blocking communication between the mixer body 110 and the outside. As the pressure adjustment valve 521 operates, the ammonia contained within the mixer body 110 can be maintained in a required phase. Of course, it will be understood that the mixing temperature controller 140 is also operated for this purpose.

가스 공급 밸브(522)는 외부의 공급원으로부터 질소 또는 수소를 공급하거나 차단하게 구성된다. 가스 공급 밸브(522)는 공급 유로부(512)의 상류 측(즉, 혼합기 본체(110)에 치우친 위치)에서 공급 유로부(512)와 연통되는 가스 공급 유로(도면 부호 미표기) 상에 배치된다. 가스 공급 밸브(522)는 상기 가스 공급 유로(도면 부호 미표기)를 개방하거나 폐쇄할 수 있다.The gas supply valve 522 is configured to supply or block nitrogen or hydrogen from an external source. The gas supply valve 522 is disposed on a gas supply passage (not indicated by reference numeral) communicating with the supply passage portion 512 at the upstream side of the supply passage portion 512 (i.e., a position biased toward the mixer main body 110). . The gas supply valve 522 may open or close the gas supply passage (not indicated by reference numeral).

배출 밸브(523)는 공급 유로부(512)에 배치되어, 혼합기 본체(110)와 전해 셀(200)의 연통을 허용하거나 차단하게 구성된다. 배출 밸브(523)는 공급 유로부(512)의 상류 측에 위치될 수 있다. 일 실시 예에서, 배출 밸브(523)는 가스 공급 밸브(522)에 의해 개방되거나 폐쇄되는 상기 가스 공급 유로(도면 부호 미표기)보다 상류 측에 위치될 수 있다.The discharge valve 523 is disposed in the supply passage portion 512 and is configured to allow or block communication between the mixer body 110 and the electrolytic cell 200. The discharge valve 523 may be located on the upstream side of the supply passage portion 512. In one embodiment, the discharge valve 523 may be located upstream of the gas supply passage (not indicated), which is opened or closed by the gas supply valve 522.

공급 밸브(524)는 공급 유로부(512)에서 분지된 제1 공급 유로(512a) 및 제2 공급 유로(512b)를 개방하거나 폐쇄하게 구성된다. 공급 밸브(524)는 복수 개 구비되어, 복수 개의 공급 유로에 각각 구비될 수 있다. The supply valve 524 is configured to open or close the first supply flow path 512a and the second supply flow path 512b branched from the supply flow path portion 512. A plurality of supply valves 524 may be provided, and each supply valve 524 may be provided in a plurality of supply passages.

도시된 실시 예에서, 공급 밸브(524)는 제1 공급 밸브(524a) 및 제2 공급 밸브(524b)를 포함하여 두 개 구비된다. 제1 공급 밸브(524a)는 제1 공급 유로(512a) 상에 배치되어, 제1 공급 유로(512a)를 개방하거나 폐쇄하게 구성된다. 제2 공급 밸브(524b)는 제2 공급 유로(512b) 상에 배치되어, 제2 공급 유로(512b)를 개방하거나 폐쇄하게 구성된다.In the illustrated embodiment, two supply valves 524 are provided, including a first supply valve 524a and a second supply valve 524b. The first supply valve 524a is disposed on the first supply passage 512a and is configured to open or close the first supply passage 512a. The second supply valve 524b is disposed on the second supply passage 512b and is configured to open or close the second supply passage 512b.

혼합 밸브(525)는 혼합 유로부(513)에 배치되어, 전해 셀(200)과 유체 분리기(300)의 연통을 허용하거나 차단하게 구성된다. 혼합 밸브(525)는 복수 개 구비되어, 복수 개의 혼합 유로에 각각 구비될 수 있다.The mixing valve 525 is disposed in the mixing passage portion 513 and is configured to allow or block communication between the electrolytic cell 200 and the fluid separator 300. A plurality of mixing valves 525 may be provided and may be provided in each of a plurality of mixing flow paths.

도시된 실시 예에서, 혼합 밸브(525)는 제1 혼합 밸브(525a) 및 제2 혼합 밸브(525b)를 포함하여 두 개 구비된다. 제1 혼합 밸브(525a)는 제1 혼합 유로(513a) 상에 배치되어, 제1 혼합 유로(513a)를 개방하거나 폐쇄하게 구성된다. 제2 혼합 밸브(525b)는 제2 혼합 유로(513b) 상에 배치되어, 제2 혼합 유로(513b)를 개방하거나 폐쇄하게 구성된다.In the illustrated embodiment, two mixing valves 525 are provided, including a first mixing valve 525a and a second mixing valve 525b. The first mixing valve 525a is disposed on the first mixing passage 513a and is configured to open or close the first mixing passage 513a. The second mixing valve 525b is disposed on the second mixing passage 513b and is configured to open or close the second mixing passage 513b.

배출 밸브(526)는 배출 유로부(514)에 배치되어, 분리기 본체(310)와 트랩 부재(320)의 연통을 허용하거나 차단하게 구성된다. 배출 밸브(526)는 복수 개 구비되어, 복수 개의 배출 유로에 각각 구비될 수 있다.The discharge valve 526 is disposed in the discharge passage portion 514 and is configured to allow or block communication between the separator body 310 and the trap member 320. A plurality of discharge valves 526 may be provided and may be provided in each of a plurality of discharge passages.

도시된 실시 예에서, 배출 밸브(526)는 제1 배출 밸브(526a) 및 제2 배출 밸브(526b)를 포함하여 두 개 구비된다. 제1 배출 밸브(526a)는 제1 배출 유로(514a) 상에 배치되어, 제1 배출 유로(514a)를 개방하거나 폐쇄하게 구성된다. 제2 배출 밸브(526b)는 제2 배출 유로(514b) 상에 배치되어, 제2 배출 유로(514b)를 개방하거나 폐쇄하게 구성된다.In the illustrated embodiment, two discharge valves 526 are provided, including a first discharge valve 526a and a second discharge valve 526b. The first discharge valve 526a is disposed on the first discharge passage 514a and is configured to open or close the first discharge passage 514a. The second discharge valve 526b is disposed on the second discharge passage 514b and is configured to open or close the second discharge passage 514b.

센서 유닛(530)은 암모니아 전해 시스템(10)의 각 구성 요소의 상태에 대한 정보를 감지한다. 센서 유닛(530)이 감지한 각 정보는 제어부(400)에 전달되어, 암모니아 전해 시스템(10)의 각 구성 요소를 제어하기 위한 제어 정보를 연산하기 위해 활용된다. 센서 유닛(530)은 제어부(400)와 통전 가능하게 연결된다.Sensor unit 530 detects information about the status of each component of the ammonia electrolysis system 10. Each information detected by the sensor unit 530 is transmitted to the control unit 400 and used to calculate control information for controlling each component of the ammonia electrolysis system 10. The sensor unit 530 is electrically connected to the control unit 400.

센서 유닛(530)은 암모니아 전해 시스템(10)의 상태를 파악할 수 있는 임의의 형태를 정보를 감지할 수 있다. 예를 들어, 센서 유닛(530)은 온도, 압력, 유량, 수위 등을 감지하게 구성될 수 있다.The sensor unit 530 can detect information in any form that can determine the state of the ammonia electrolysis system 10. For example, the sensor unit 530 may be configured to sense temperature, pressure, flow rate, water level, etc.

센서 유닛(530)이 감지한 정보에 따라 암모니아 제어 시스템(10)의 각 구성 요소가 제어되는 과정에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.A detailed description of the process by which each component of the ammonia control system 10 is controlled according to the information detected by the sensor unit 530 will be described later.

도시된 실시 예에서, 센서 유닛(530)은 온도 센서(531), 유량 센서(532), 압력 센서(533), 수위 센서(534) 및 전압 센서(535)를 포함한다.In the illustrated embodiment, the sensor unit 530 includes a temperature sensor 531, a flow sensor 532, a pressure sensor 533, a water level sensor 534, and a voltage sensor 535.

온도 센서(531)는 암모니아 전해 시스템(10)의 구성 요소의 온도에 대한 정보를 감지한다. 온도 센서(531)가 감지한 정보는 제어부(400)에 전달되어, 제어부(400)가 혼합기(100), 전해 셀(200) 또는 밸브 유닛(520)의 작동을 제어하기 위한 제어 정보를 연산하기 위해 활용된다. Temperature sensor 531 detects information about the temperature of the components of the ammonia electrolysis system 10. The information detected by the temperature sensor 531 is transmitted to the control unit 400, so that the control unit 400 calculates control information to control the operation of the mixer 100, the electrolytic cell 200, or the valve unit 520. It is used for

도시된 실시 예에서, 온도 센서(531)는 혼합 온도 센서(531a) 및 셀 온도 센서(531b)를 포함한다.In the illustrated embodiment, temperature sensor 531 includes a composite temperature sensor 531a and a cell temperature sensor 531b.

혼합 온도 센서(531a)는 혼합기 본체(110)에 인접하게 배치되어, 혼합기 본체(110)의 내부 공간 및 이에 수용된 암모니아 또는 암모니아와 첨가제의 혼합 유체의 온도를 감지하게 구성된다.The mixing temperature sensor 531a is disposed adjacent to the mixer body 110 and is configured to detect the temperature of the internal space of the mixer body 110 and the ammonia or the mixed fluid of ammonia and additives contained therein.

셀 온도 센서(531b)는 전해 셀(200)에 인접하게 배치되어, 전해 셀(200)의 내부 공간 및 이에 수용된 양극(220), 음극(230) 및 전기 분해된 적어도 두 개의 유체의 온도를 각각 감지하게 구성된다.The cell temperature sensor 531b is disposed adjacent to the electrolytic cell 200 and measures the temperatures of the internal space of the electrolytic cell 200 and the anode 220, the cathode 230, and the at least two electrolyzed fluids accommodated therein, respectively. It is configured to sense.

유량 센서(532)는 전해 셀(200)의 내부 공간으로 공급되는 암모니아 또는 암모니아와 첨가제의 혼합 유체의 유량을 감지하게 구성된다. 유량 센서(532)는 혼합기 본체(110)와 전해 셀(200)을 연통하는 공급 유로부(512)에 배치된다.The flow sensor 532 is configured to detect the flow rate of ammonia or a mixed fluid of ammonia and additives supplied to the internal space of the electrolytic cell 200. The flow sensor 532 is disposed in the supply passage portion 512 that communicates the mixer body 110 and the electrolytic cell 200.

유량 센서(532)가 감지한 정보는 제어부(400)에 전달되어, 제어부(400)가 혼합기(100), 전해 셀(200) 또는 밸브 유닛(520)의 작동을 제어하기 위한 제어 정보를 연산하기 위해 활용된다.The information detected by the flow sensor 532 is transmitted to the control unit 400, so that the control unit 400 calculates control information to control the operation of the mixer 100, the electrolytic cell 200, or the valve unit 520. It is used for

유량 센서(532)는 복수 개 구비될 수 있다. 복수 개의 유량 센서(532)는 공급 유로부(512)가 분지된 제1 공급 유로(512a) 및 제2 공급 유로(512b) 상에 각각 배치될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 유량 센서(532)는 제1 공급 유로(512a)와 연결되는 제1 유량 센서(532a) 및 제2 공급 유로(512b)와 연결되는 제2 유량 센서(532b)를 포함한다.A plurality of flow sensors 532 may be provided. A plurality of flow sensors 532 may be disposed on the first supply flow path 512a and the second supply flow path 512b where the supply flow path portion 512 is branched. In the illustrated embodiment, the flow sensor 532 includes a first flow sensor 532a connected to the first supply flow path 512a and a second flow sensor 532b connected to the second supply flow path 512b. .

제1 유량 센서(532a)는 양극(220)을 수용하는 공간, 즉 제1 셀 하우징(211)의 내부 공간으로 유입되는 유체의 유량을 감지하게 구성된다. 제2 유량 센서(532b)는 음극(230)을 수용하는 공간, 즉 제2 셀 하우징(212)의 내부 공간으로 유입되는 유체의 유량을 감지하게 구성된다.The first flow sensor 532a is configured to detect the flow rate of fluid flowing into the space containing the anode 220, that is, the internal space of the first cell housing 211. The second flow sensor 532b is configured to detect the flow rate of fluid flowing into the space containing the cathode 230, that is, the inner space of the second cell housing 212.

압력 센서(533)는 혼합기(100) 및 전해 셀(200)에 인접하게 배치되어, 혼합기(100) 및 전해 셀(200)의 내부 공간의 압력을 감지하게 구성된다. 압력 센서(533)가 감지한 정보는 제어부(400)에 전달되어, 제어부(400)가 혼합기(100), 전해 셀(200) 또는 밸브 유닛(520)의 작동을 제어하기 위한 제어 정보를 연산하기 위해 활용된다.The pressure sensor 533 is disposed adjacent to the mixer 100 and the electrolytic cell 200 and is configured to sense the pressure of the internal space of the mixer 100 and the electrolytic cell 200. The information detected by the pressure sensor 533 is transmitted to the control unit 400, so that the control unit 400 calculates control information to control the operation of the mixer 100, the electrolytic cell 200, or the valve unit 520. It is used for

압력 센서(533)는 복수 개 구비될 수 있다. 복수 개의 압력 센서(533)는 각각 혼합기(100) 및 전해 셀(200)에 구비되어, 서로 다른 공간의 압력을 감지하게 구성될 수 있다. 일 예로, 압력 센서(533)는 혼합기 본체(110)의 내부 압력 및 양극(220) 및 음극(230)이 수용된 공간, 즉 제1 셀 하우징(211)의 내부 공간 및 제2 셀 하우징(212)의 내부 공간의 압력을 감지하게 구성될 수 있다.A plurality of pressure sensors 533 may be provided. A plurality of pressure sensors 533 may be provided in the mixer 100 and the electrolytic cell 200, respectively, to sense pressures in different spaces. As an example, the pressure sensor 533 measures the internal pressure of the mixer body 110 and the space where the anode 220 and the cathode 230 are accommodated, that is, the internal space of the first cell housing 211 and the second cell housing 212. It can be configured to sense the pressure of the internal space.

도시된 실시 예에서, 압력 센서(533)는 제1 압력 센서(533a), 제2 압력 센서(533b) 및 제3 압력 센서(533c)를 포함하여 세 개 구비된다. In the illustrated embodiment, three pressure sensors 533 are provided, including a first pressure sensor 533a, a second pressure sensor 533b, and a third pressure sensor 533c.

제1 압력 센서(533a)는 혼합기 본체(110)의 내부 압력을 감지하게 구성된다. 제2 압력 센서(533b)는 양극(220)을 수용하는 제1 셀 하우징(211)의 내부 공간의 압력을 감지하게 구성된다. 제3 압력 센서(533c)는 음극(230)을 수용하는 제2 셀 하우징(212)의 내부 공간의 압력을 감지하게 구성된다.The first pressure sensor 533a is configured to sense the internal pressure of the mixer body 110. The second pressure sensor 533b is configured to sense the pressure of the internal space of the first cell housing 211 that accommodates the anode 220. The third pressure sensor 533c is configured to sense the pressure of the internal space of the second cell housing 212 that accommodates the cathode 230.

수위 센서(534)는 혼합기 본체(110)의 내부에 수용된 암모니아 또는 암모니아와 첨가제가 혼합된 유체의 수위를 감지하게 구성된다. 수위 센서(534)가 감지한 정보는 제어부(400)에 전달되어, 혼합기(100) 또는 밸브 유닛(520)의 작동을 제어하기 위한 제어 정보를 연산하기 위해 활용된다. 수위 센서(534)는 혼합기 본체(110)에 인접하게 위치된다.The water level sensor 534 is configured to detect the water level of ammonia or a fluid mixed with ammonia and additives contained within the mixer body 110. The information detected by the water level sensor 534 is transmitted to the control unit 400 and used to calculate control information for controlling the operation of the mixer 100 or the valve unit 520. Water level sensor 534 is located adjacent to mixer body 110.

전압 센서(535)는 전해 셀(200)에 인가된 전류 및 암모니아의 전기 분해가 진행됨에 따른 양극(220)과 음극(230)의 전위 차, 즉 전압을 감지하게 구성된다. 전압 센서(535)가 감지한 정보는 제어부(400)에 전달되어, 전해 셀(200)의 작동 또는 전해 셀(200)에 인가되는 전류의 크기를 제어하기 위한 제어 정보를 연산하기 위해 활용된다. 전압 센서(535)는 전해 셀(200)에 인접하게 위치된다.The voltage sensor 535 is configured to detect the current applied to the electrolytic cell 200 and the potential difference between the anode 220 and the cathode 230 as electrolysis of ammonia progresses, that is, the voltage. The information sensed by the voltage sensor 535 is transmitted to the control unit 400 and used to calculate control information for controlling the operation of the electrolytic cell 200 or the size of the current applied to the electrolytic cell 200. Voltage sensor 535 is located adjacent to electrolytic cell 200.

3. 본 발명의 다른 실시 예에 따른 암모니아 전해 시스템(20)의 설명3. Description of the ammonia electrolysis system 20 according to another embodiment of the present invention

도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 암모니아 전해 시스템(20)이 도시된다. Referring to Figure 7, an ammonia electrolysis system 20 according to another embodiment of the present invention is shown.

본 실시 예에 따른 암모니아 전해 시스템(20)은 전술한 실시 예에 따른 암모니아 전해 시스템(10)과 비교하였을 때, 유체 분리기(300)에서 분리된 암모니아가 별도의 포집 공간(미도시)으로 유출되지 않고, 유로 유닛(510)을 통해 다시 혼합기(100)로 공급되는 구성에 차이가 있다.When compared to the ammonia electrolysis system 10 according to the above-described embodiment, the ammonia electrolysis system 20 according to the present embodiment does not cause the ammonia separated in the fluid separator 300 to leak into a separate collection space (not shown). However, there is a difference in the configuration in which it is supplied back to the mixer 100 through the flow path unit 510.

이를 위해, 분리된 암모니아는 유로 유닛(510)에 구비되는 별도의 복귀 유로(도면 부호 미표기)을 통해 혼합기(100)로 재공급될 수 있다. 상기 복귀 유로(도면 부호 미표기)는 유체 분리기(300)를 구성하는 제1 유체 분리기(300a) 및 제2 유체 분리기(300b)를 혼합기 본체(110)와 각각 연통될 수 있다. To this end, the separated ammonia can be re-supplied to the mixer 100 through a separate return flow path (not indicated) provided in the flow path unit 510. The return passage (not shown) may communicate with the first fluid separator 300a and the second fluid separator 300b constituting the fluid separator 300, respectively, with the mixer body 110.

이때, 상기 복귀 유로(도면 부호 미표기)를 통해 유동되는 유체에는 혼합기(100)에서 기 공급되었던 첨가제 및 전기 분해된 수소가 포함될 수 있다. 전기 분해된 질소의 경우, 외부에서 질소 산화물로 합성되는 상황의 발생을 방지하기 위해, 별도의 탈질 공정을 거친 후 외부로 배출될 수 있다.At this time, the fluid flowing through the return passage (not shown) may include additives previously supplied from the mixer 100 and electrolyzed hydrogen. In the case of electrolyzed nitrogen, it can be discharged to the outside after going through a separate denitrification process to prevent the situation from being synthesized into nitrogen oxides externally.

또한, 분리된 암모니아가 상기 복귀 유로(도면 부호 미표기)를 통해 혼합기 본체(110)로 유입되도록, 펌프(미도시) 등의 동력원이 구비될 수 있다. Additionally, a power source such as a pump (not shown) may be provided so that the separated ammonia flows into the mixer body 110 through the return passage (not shown).

본 실시 예에 따른 암모니아 전해 시스템(20)에 따르면, 분리된 암모니아가 배출된 후 재공급되는 과정 없이 최초 공급된 암모니아 중 전해 과정을 통해 질소 및 수소로 분리된 후 남은 잔여 암모니아가 혼합기(100)에 재공급될 수 있다. According to the ammonia electrolysis system 20 according to the present embodiment, the remaining ammonia remaining after being separated into nitrogen and hydrogen through the electrolysis process among the ammonia initially supplied without the process of being re-supplied after the separated ammonia is discharged is discharged to the mixer 100. can be resupplied.

따라서, 암모니아의 순환을 위한 시스템이 구성될 수 있어, 잔류 암모니아의 발생이 최소화될 수 있다. 이에 따라, 시스템의 구성이 간명해질 수 있고, 추가 암모니아의 공급 횟수가 감소되어 차량 등에 구비될 경우 그 효과가 극대화될 수 있다.Accordingly, a system for circulation of ammonia can be configured, so that the generation of residual ammonia can be minimized. Accordingly, the configuration of the system can be simplified, the number of times additional ammonia is supplied is reduced, and the effect can be maximized when installed in a vehicle, etc.

4. 본 발명의 실시 예에 따른 암모니아 전해 시스템(10)의 제어 방법의 설명4. Description of the control method of the ammonia electrolysis system 10 according to an embodiment of the present invention

본 발명의 실시 예에 따른 암모니아 전해 시스템(10)의 제어 방법은 상술한 암모니아 전해 시스템(10)의 각 구성 요소가 유가기적으로 작동되어 수행될 수 있다. 상기 제어 방법에 의해, 암모니아는 전기 화학적인 방법으로 질소 및 수소로 분해될 수 있다. 더 나아가, 분해된 질소 및 수소는 이들을 분리하기 위한 별도 공정 없이도 각각의 유체 분리기로 이동되어, 암모니아 전해 시스템의 외부로 배출될 수 있다. The control method of the ammonia electrolysis system 10 according to an embodiment of the present invention can be performed by operating each component of the ammonia electrolysis system 10 described above organically. By the above control method, ammonia can be decomposed into nitrogen and hydrogen by electrochemical method. Furthermore, the decomposed nitrogen and hydrogen can be moved to each fluid separator and discharged to the outside of the ammonia electrolysis system without a separate process to separate them.

이하, 도 8 내지 도 15를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 암모니아 전해 시스템(10)의 제어 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the control method of the ammonia electrolysis system 10 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 8 to 15.

도시된 실시 예에서, 암모니아 전해 시스템(10)의 제어 방법은 혼합기(100)에 수용된 암모니아의 온도가 제어되는 단계(S100), 암모니아가 전해 셀(200)로 유입되는 단계(S200), 전해 셀(200)에 전력이 공급되어, 암모니아가 적어도 두 개의 서로 다른 유체로 분리되는 단계(S300), 분해된 적어도 두 개의 서로 다른 유체가 유체 분리기(300)로 유입되는 단계(S400), 유체 분리기(300)에 유입된 적어도 두 개의 서로 다른 유체가 추가 분리되는 단계(S500), 암모니아가 혼합기(100)에서 전해 셀(200)로 더 공급되는 단계(S600) 및 제어부(400)가 혼합기(100) 및 전해 셀(200)의 상태에 따라 혼합기(100) 및 전해 셀(200)의 작동을 제어하는 단계(S700)를 포함한다.In the illustrated embodiment, the control method of the ammonia electrolysis system 10 includes the steps of controlling the temperature of ammonia contained in the mixer 100 (S100), the step of introducing ammonia into the electrolysis cell 200 (S200), and the electrolysis cell. Power is supplied to (200), a step in which ammonia is separated into at least two different fluids (S300), a step in which at least two different decomposed fluids are introduced into the fluid separator 300 (S400), and a fluid separator ( A step in which at least two different fluids introduced into 300 are further separated (S500), a step in which ammonia is further supplied from the mixer 100 to the electrolytic cell 200 (S600), and the control unit 400 is connected to the mixer 100. and controlling the operation of the mixer 100 and the electrolytic cell 200 according to the state of the electrolytic cell 200 (S700).

(1) 혼합기(100)에 수용된 암모니아의 온도가 제어되는 단계(S100)의 설명(1) Description of the step (S100) in which the temperature of ammonia contained in the mixer 100 is controlled

본 단계(S100)는 봄베(B) 또는 외부의 공급원으로부터 암모니아가 혼합기(100)로 전달되고, 전달된 혼합기(100)의 온도 및 성분 등이 조정되는 단계(S100)이다. 이하, 도 9를 참조하여 본 단계(S100)를 상세하게 설명한다.In this step (S100), ammonia is delivered from the bomb (B) or an external source to the mixer 100, and the temperature and components of the delivered mixer 100 are adjusted (S100). Hereinafter, this step (S100) will be described in detail with reference to FIG. 9.

먼저, 혼합기(100)의 내부로 암모니아가 공급된다(S110). 상기 암모니아는 외부의 혼합기 본체(110)와 연통되는 봄베(B)로부터 전달될 수 있다. 이를 위해, 제어부(400)는 유입 유로부(511)의 개폐를 조정하기 위해 구비되는 밸브(미도시)를 제어할 수 있다.First, ammonia is supplied into the mixer 100 (S110). The ammonia can be delivered from a bomb (B) that communicates with the external mixer body 110. To this end, the control unit 400 may control a valve (not shown) provided to adjust the opening and closing of the inflow flow path portion 511.

혼합기 본체(110)의 내부 공간으로 암모니아가 유입되면, 혼합 온도 제어기(140)는 유입된 암모니아의 온도를 제어한다(S120). 이를 위해, 혼합 온도 제어기(140)는 암모니아가 수용된 혼합기 본체(110) 및 혼합기 본체(110)와 결합된 임의의 구성 요소의 온도를 제어할 수 있다.When ammonia flows into the internal space of the mixer body 110, the mixing temperature controller 140 controls the temperature of the introduced ammonia (S120). To this end, the mixing temperature controller 140 can control the temperature of the mixer body 110 containing ammonia and any components combined with the mixer body 110.

한편, 상술한 바와 같이 혼합기 본체(110) 및 전해 셀(200)의 온도 및 압력이 동일하게 형성되었을 때, 혼합기 본체(110)에 저장된 암모니아가 전해 셀(200)로 전달될 수 있다.Meanwhile, as described above, when the temperature and pressure of the mixer body 110 and the electrolytic cell 200 are made the same, ammonia stored in the mixer body 110 can be transferred to the electrolytic cell 200.

이에, 전해 셀(200)에 구비되는 셀 온도 제어기(270)는 전해 셀(200)의 온도를 제어한다(S130). 이때, 셀 온도 제어기(270)는 전해 셀(200)의 온도를 혼합기 본체(110) 및 혼합기 본체(110)에 수용된 암모니아의 온도와 동일하게 제어할 수 있다.Accordingly, the cell temperature controller 270 provided in the electrolytic cell 200 controls the temperature of the electrolytic cell 200 (S130). At this time, the cell temperature controller 270 may control the temperature of the electrolytic cell 200 to be the same as the temperature of the mixer body 110 and the ammonia contained in the mixer body 110.

이를 위해, 혼합기(100)에 인접하게 구비되는 유틸리티부(500)의 센서 유닛(530)의 혼합 온도 센서(531a)가 실시간으로, 그리고 연속적으로 혼합기 본체(110)의 온도를 감지하고, 감지된 결과를 제어부(400)에 전달할 수 있다.To this end, the mixing temperature sensor 531a of the sensor unit 530 of the utility unit 500 provided adjacent to the mixer 100 detects the temperature of the mixer main body 110 in real time and continuously, and detects the temperature of the mixer body 110 in real time and continuously. The results can be delivered to the control unit 400.

또한, 혼합기 본체(110)에 형성된 첨가제 공급부(130)를 통해, 이온성 첨가제가 혼합기 본체(110)의 내부 공간으로 공급된다(S140). 이온성 첨가지게 혼합됨에 따라, 암모니아의 반응성이 더욱 증가될 수 있다.In addition, the ionic additive is supplied to the internal space of the mixer body 110 through the additive supply part 130 formed in the mixer body 110 (S140). By mixing with ionic additions, the reactivity of ammonia can be further increased.

혼합기(100)에 구비되어 혼합기 본체(110)에 회전 가능하게 결합된 교반기(120)가 작동되어, 암모니아와 공급된 이온성 첨가제를 혼합한다(S150). 이에 따라, 투입된 암모니아와 이온성 첨가제가 고르게 혼합될 수 있다.The stirrer 120 provided in the mixer 100 and rotatably coupled to the mixer body 110 operates to mix ammonia and the supplied ionic additive (S150). Accordingly, the added ammonia and ionic additives can be evenly mixed.

상술한 암모니아의 온도가 제어되는 단계(S120, S130) 및 암모니아에 첨가제가 혼합되는 단계(S140, S150)의 순서는 변경될 수 있다. 일 예로, 첨가제가 암모니아에 혼합됨에 따라 암모니아 및 암모니아를 수용한 혼합기 본체(110)의 온도가 미세하게 변경될 수 있다. 상기 단계들의 순서가 변경될 경우, 암모니아 또는 암모니아와 첨가제가 혼합된 유체의 온도가 더욱 정확하게 조정될 수 있다.The order of the above-described steps of controlling the temperature of ammonia (S120, S130) and steps of mixing additives with ammonia (S140, S150) may be changed. For example, as the additive is mixed with ammonia, the temperature of the ammonia and the mixer body 110 containing the ammonia may be slightly changed. If the order of the above steps is changed, the temperature of the ammonia or the fluid mixed with ammonia and additives can be adjusted more accurately.

상기 단계들은 제어부(400)에 의해 자동으로 진행되거나, 작업자에 의해 수동으로 진행될 수 있다. 다만, 본 발명의 실시 예에 따른 암모니아 전해 시스템(10)이 소형화, 모듈화되어 차량 등에 구비될 수 있음을 고려하면, 제어부(400)에 의해 자동으로 상기 단계들이 진행되는 것이 바람직하다.The above steps may be performed automatically by the control unit 400 or manually by an operator. However, considering that the ammonia electrolysis system 10 according to an embodiment of the present invention can be miniaturized and modularized to be installed in a vehicle, etc., it is preferable that the above steps are automatically performed by the control unit 400.

(2) 암모니아가 전해 셀(200)로 유입되는 단계(S200)의 설명(2) Description of the step (S200) in which ammonia flows into the electrolytic cell (200)

본 단계(S200)는 혼합기(100)에 유입되어 온도가 조정되고 첨가제가 혼합된 암모니아가 전해 셀(200)로 유입되는 단계(S200)이다. 이하, 도 10을 참조하여 본 단계(S200)를 상세하게 설명한다.This step (S200) is a step in which ammonia flowing into the mixer 100, the temperature is adjusted, and the additives are mixed are introduced into the electrolytic cell 200. Hereinafter, this step (S200) will be described in detail with reference to FIG. 10.

먼저, 유틸리티부(500)의 센서 유닛(530)에 구비되는 압력 센서(533)의 제1 압력 센서(533a)가 혼합기 본체(110)의 내부 압력을 감지하고, 제2 압력 센서(533b) 및 제3 압력 센서(533c)가 전해 셀(200)의 내부 압력을 감지한다(S210). First, the first pressure sensor 533a of the pressure sensor 533 provided in the sensor unit 530 of the utility unit 500 detects the internal pressure of the mixer body 110, and the second pressure sensor 533b and The third pressure sensor 533c detects the internal pressure of the electrolytic cell 200 (S210).

이때, 혼합기 본체(110)의 내부에는 암모니아 또는 암모니아와 첨가제의 혼합 유체가 수용된 상태이다. 따라서, 압력 센서(533)가 감지하는 혼합기 본체(110)의 내부 압력은 암모니아 또는 암모니아와 첨가제의 혼합 유체의 압력과 동일할 수 있다.At this time, ammonia or a mixed fluid of ammonia and additives is accommodated inside the mixer body 110. Accordingly, the internal pressure of the mixer body 110 sensed by the pressure sensor 533 may be the same as the pressure of ammonia or a mixed fluid of ammonia and additives.

제어부(400)는 압력 센서(533)가 감지한 혼합기 본체(110) 내부 공간의 압력 및 전해 셀(200)의 양극(220)과 음극(230)의 압력을 전달받고, 이를 비교한다(S220). 즉, 제어부(400)는 혼합기 본체(110) 내부 공간의 압력이 양극(220) 및 음극(230)의 압력과 동일한지 여부를 판단한다.The control unit 400 receives the pressure of the internal space of the mixer body 110 detected by the pressure sensor 533 and the pressure of the anode 220 and cathode 230 of the electrolytic cell 200, and compares them (S220) . That is, the control unit 400 determines whether the pressure of the internal space of the mixer body 110 is the same as the pressure of the anode 220 and the cathode 230.

전해 셀(200)의 압력, 즉 양극(220)과 음극(230)의 압력이 혼합기 본체(110)의 압력과 같을 경우, 제어부(400)는 배출 밸브(523)를 제어하여 혼합기(100)와 전해 셀(200)을 연통하는 유로 유닛(510)의 공급 유로부(512)를 개방한다(S230).When the pressure of the electrolytic cell 200, that is, the pressure of the anode 220 and the cathode 230, is the same as the pressure of the mixer body 110, the control unit 400 controls the discharge valve 523 to mix the mixer 100 and The supply passage portion 512 of the passage unit 510 communicating with the electrolytic cell 200 is opened (S230).

이때, 제어부(400)는 공급 유로부(512)에서 분지되어 각각 양극(220) 및 음극(230)과 연통되는 제1 공급 유로(512a) 및 제2 공급 유로(512b)의 개폐를 제어하는 제1 공급 밸브(524a) 및 제2 공급 밸브(524b) 또한 제어할 수 있다. At this time, the control unit 400 controls the opening and closing of the first supply passage 512a and the second supply passage 512b that are branched from the supply passage portion 512 and communicate with the anode 220 and the cathode 230, respectively. The first supply valve 524a and the second supply valve 524b can also be controlled.

이에 따라, 공급 유로부(512) 및 공급 유로부(512)에서 분지된 제1 공급 유로(512a) 및 제2 공급 유로(512b)가 개방되어, 혼합기 본체(110)와 전해 셀(200)이 서로 연통될 수 있다.Accordingly, the supply flow path portion 512 and the first supply flow path 512a and the second supply flow path 512b branched from the supply flow path portion 512 are opened, so that the mixer body 110 and the electrolytic cell 200 They can communicate with each other.

이때, 제어부(400)는 배출 밸브(523), 제1 공급 밸브(524a) 및 제2 공급 밸브(524b)를 독립적으로 제어할 수 있다.At this time, the control unit 400 can independently control the discharge valve 523, the first supply valve 524a, and the second supply valve 524b.

(3) 전해 셀(200)에 전력이 공급되어, 암모니아가 적어도 두 개의 서로 다른 유체로 전기 분해되는 단계(S300)의 설명(3) Description of the step (S300) in which power is supplied to the electrolytic cell 200 and ammonia is electrolyzed into at least two different fluids.

본 단계(S300)는 암모니아가 유입된 전해 셀(200)에 전력이 공급되어, 암모니아가 적어도 두 개의 서로 다른 유체로 전기 분해되는 단계(S300)이다. 이하, 도 11을 참조하여 본 단계(S300)를 상세하게 설명한다.In this step (S300), power is supplied to the electrolytic cell 200 into which ammonia is introduced, and ammonia is electrolyzed into at least two different fluids. Hereinafter, this step (S300) will be described in detail with reference to FIG. 11.

먼저, 제어부(400)가 전해 셀(200)에 전력을 인가한다(S310). 상기 전력은 전해 셀(200)에 공급된 암모니아를 적어도 두 개의 서로 다른 유체로 전기 분해하기 위해 활용된다. 이를 위해, 제어부(400)와 전해 셀(200)은 통전 가능하게 연결된다.First, the control unit 400 applies power to the electrolytic cell 200 (S310). The power is utilized to electrolyze ammonia supplied to the electrolytic cell 200 into at least two different fluids. For this purpose, the control unit 400 and the electrolytic cell 200 are electrically connected.

전해 셀(200)에 인가된 전력에 의해, 전해 셀(200)의 양극(220) 및 음극(230) 사이에 전위 차가 발생된다. 이때, 양극(220) 및 음극(230) 사이의 전위 차는 0.1 V 내지 4 V 사이의 임의의 값으로 결정될 수 있다.By the power applied to the electrolytic cell 200, a potential difference is generated between the anode 220 and the cathode 230 of the electrolytic cell 200. At this time, the potential difference between the anode 220 and the cathode 230 may be determined to be any value between 0.1 V and 4 V.

양극(220) 및 음극(230) 사이에 전위 차가 발생됨에 따라, 상술한 [수식 1]에 따른 반응, 즉 환원 및 산화 반응이 양극(220) 및 음극(230)에서 각각 발생된다. 이에 따라, 전해 셀(200)에 유입된 암모니아가 적어도 두 개의 서로 다른 유체로 전기 분해된다(S330).As a potential difference occurs between the anode 220 and the cathode 230, reactions according to the above-described [Equation 1], that is, reduction and oxidation reactions, occur in the anode 220 and the cathode 230, respectively. Accordingly, ammonia introduced into the electrolysis cell 200 is electrolyzed into at least two different fluids (S330).

일 실시 예에서, 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체는 질소 및 수소일 수 있음은 상술한 바와 같다.In one embodiment, as described above, the at least two different fluids may be nitrogen and hydrogen.

(4) 분해된 적어도 두 개의 서로 다른 유체가 유체 분리기(300)로 유입되는 단계(S400)의 설명(4) Description of the step (S400) in which at least two different decomposed fluids are introduced into the fluid separator 300

본 단계(S400)는 전해 셀(200)에서 전기 분해된 적어도 두 개의 서로 다른 유체가 전해 셀(200)에서 유체 분리기(300)로 유동되는 단계(S400)이다. 이에 따라, 전해 셀(200)에서 전기 분해된 적어도 두 개의 서로 다른 유체는 전해 셀(200)에서 배출되어, 전해 셀(200)에 암모니아가 추가 공급되어 전기 분해 과정이 더 수행될 수 있다. 이하, 도 12를 참조하여 본 단계(S400)를 상세하게 설명한다.This step (S400) is a step (S400) in which at least two different fluids electrolyzed in the electrolytic cell 200 flow from the electrolytic cell 200 to the fluid separator 300. Accordingly, at least two different fluids electrolyzed in the electrolytic cell 200 are discharged from the electrolytic cell 200, and ammonia is additionally supplied to the electrolytic cell 200 to further perform the electrolysis process. Hereinafter, this step (S400) will be described in detail with reference to FIG. 12.

먼저, 유틸리티부(500)의 압력 센서(533)가 전해 셀(200)의 압력을 감지하고, 이를 제어부(400)에 전달한다(S410). 구체적으로, 제2 압력 센서(533b)는 양극(220)의 압력을, 제3 압력 센서(533c)는 음극(230)의 압력을 각각 감지하여 제어부(400)에 전달한다.First, the pressure sensor 533 of the utility unit 500 detects the pressure of the electrolytic cell 200 and transmits it to the control unit 400 (S410). Specifically, the second pressure sensor 533b detects the pressure of the anode 220, and the third pressure sensor 533c detects the pressure of the cathode 230, and transmits the pressure to the control unit 400.

제어부(400)는 전달받은 전해 셀(200)의 압력과 전력이 인가되어 전기 분해가 개시되기 전의 전해 셀(200)의 압력을 비교한다(S420). 이를 위해, 압력 센서(533)가 전해 셀(200)의 압력을 실시간으로, 그리고 연속적으로 감지하고 이를 제어부(400)에 전달할 수 있음은 상술한 바와 같다.The control unit 400 compares the received pressure of the electrolytic cell 200 with the pressure of the electrolytic cell 200 before power is applied and electrolysis is started (S420). To this end, as described above, the pressure sensor 533 can detect the pressure of the electrolytic cell 200 in real time and continuously and transmit it to the control unit 400.

본 단계(S420)는, 전해 셀(200)에 암모니아가 공급되기 전, 암모니아가 공급된 후 전기 분해가 진행되기 전, 공급된 암모니아가 전기 분해되어 적어도 두 개의 서로 다른 유체가 생성된 후 전해 셀(200)의 압력을 비교하는 단계(S420)이다.This step (S420) is performed before ammonia is supplied to the electrolytic cell 200, before electrolysis is performed after ammonia is supplied, and after the supplied ammonia is electrolyzed to generate at least two different fluids. This is the step (S420) of comparing the pressure of (200).

본 단계(S420)를 통해, 전기 분해된 암모니아의 양 또는 암모니아가 전기 분해되어 생성된 적어도 두 개의 다른 유체의 양이 유추될 수 있다. 즉, 본 단계(S420)는 생성된 적어도 두 개의 다른 유체를 전해 셀(200)에서 배출하고, 추가 전기 분해를 수행하기 위한 추가 암모니아가 유입되기에 충분한지 여부를 판단하는 단계이다.Through this step (S420), the amount of electrolyzed ammonia or the amount of at least two other fluids produced by electrolyzing ammonia can be inferred. That is, this step (S420) is a step of discharging at least two other generated fluids from the electrolytic cell 200 and determining whether it is sufficient to introduce additional ammonia to perform additional electrolysis.

감지된 전해 셀(200)의 압력(즉, 전기 분해가 진행된 이후의 압력)과, 전해 셀(200)에 전력이 인가되기 전(즉, 암모니아가 유입된 후 전기 분해가 진행되기 전의 압력)의 전해 셀(200)의 압력의 차이가 기 설정된 기준 차이 이상일 경우, 기 공급된 암모니아가 충분한 양만큼 전기 분해된 것으로 판단될 수 있다.The detected pressure of the electrolytic cell 200 (i.e., the pressure after electrolysis proceeds) and the pressure before power is applied to the electrolytic cell 200 (i.e., the pressure after ammonia is introduced and before electrolysis proceeds). When the pressure difference in the electrolytic cell 200 is greater than a preset reference difference, it may be determined that the supplied ammonia has been electrolyzed in a sufficient amount.

이에, 제어부(400)는 밸브 유닛(520)의 혼합 밸브(525)를 제어하여, 전해 셀(200)과 유체 분리기(300)를 연통하는 혼합 유로부(513)를 개방한다(S430). 이때, 제어부(400)는 혼합 밸브(525)의 제1 혼합 밸브(525a) 및 제2 혼합 밸브(525b)를 서로 독립적으로 제어할 수 있다.Accordingly, the control unit 400 controls the mixing valve 525 of the valve unit 520 to open the mixing passage portion 513 communicating with the electrolytic cell 200 and the fluid separator 300 (S430). At this time, the control unit 400 may control the first mixing valve 525a and the second mixing valve 525b of the mixing valve 525 independently of each other.

상술한 바와 같이, 유체 분리기(300)는 복수 개 구비되어 서로 다른 혼합 유로부(513)에 의해 전해 셀(200)과 각각 연통될 수 있다. 이에, 전해 셀(200)에서 암모니아가 전기 분해되어 생성된 적어도 두 개의 서로 다른 유체는 복수 개의 유체 분리기(300) 중 서로 다른 유체 분리기(300)로 각각 유동된다(S440).As described above, a plurality of fluid separators 300 may be provided and each may communicate with the electrolytic cell 200 through different mixing passage portions 513. Accordingly, at least two different fluids generated by electrolysis of ammonia in the electrolytic cell 200 flow to different fluid separators 300 among the plurality of fluid separators 300 (S440).

암모니아가 질소 및 수소로 전기 분해되는 실시 예에서, 질소는 제1 유체 분리기(300a)로, 수소는 제2 유체 분리기(300b)로 각각 유동될 수 있다.In an embodiment in which ammonia is electrolyzed into nitrogen and hydrogen, nitrogen may flow into the first fluid separator 300a and hydrogen may flow into the second fluid separator 300b.

따라서, 전해 셀(200)에서 전기 분해된 적어도 두 개의 서로 다른 유체는 별도의 분리 과정을 거치지 않고도 서로 다른 유체 분리기(300)로 각각 유동, 포집될 수 있다.Accordingly, at least two different fluids electrolyzed in the electrolytic cell 200 can flow and be collected in different fluid separators 300 without going through a separate separation process.

(5) 유체 분리기(300)에 유입된 적어도 두 개의 서로 다른 유체가 추가 분리되는 단계(S500)의 설명(5) Description of the step (S500) in which at least two different fluids introduced into the fluid separator 300 are further separated.

본 단계(S500)는 유체 분리기(300)에 유입된 적어도 두 개의 서로 다른 유체에 혼합된 암모니아가 추가 분리되는 단계(S500)이다. 본 단계(S500)를 통해, 암모니아에서 전기 분해된 적어도 두 개의 유체의 순도가 증가될 수 있다. 이하, 도 13을 참조하여 본 단계(S500)를 상세하게 설명한다.This step (S500) is a step (S500) in which ammonia mixed in at least two different fluids introduced into the fluid separator 300 is further separated. Through this step (S500), the purity of at least two fluids electrolyzed from ammonia can be increased. Hereinafter, this step (S500) will be described in detail with reference to FIG. 13.

먼저, 전해 셀(200)에 공급된 암모니아에서 전기 분해된 적어도 두 개의 서로 다른 유체가 복수 개의 유체 분리기(300) 중 서로 다른 유체 분리기(300)로 각각 유입된다(S510). First, at least two different fluids electrolyzed from ammonia supplied to the electrolytic cell 200 are introduced into different fluid separators 300 among the plurality of fluid separators 300 (S510).

일 실시 예에서, 암모니아는 질소 및 수소로 분리되어, 각각 제1 유체 분리기(300a) 및 제2 유체 분리기(300b)로 유동될 수 있음은 상술한 바와 같다.In one embodiment, as described above, ammonia may be separated into nitrogen and hydrogen and flow into the first fluid separator 300a and the second fluid separator 300b, respectively.

각 유체 분리기(300a, 300b)에 유입된 서로 다른 유체는 다양한 처리 과정을 통해 혼합되어 있던 암모니아와 분리된다(S520). 일 실시 예에서, 유체 분리기(300)는 열 분리, 원심 분리, 밀도 분리 등의 방법을 통해 전기 분해된 유체와 이에 혼합된 암모니아를 분리할 수 있음은 상술한 바와 같다.Different fluids flowing into each fluid separator (300a, 300b) are separated from the mixed ammonia through various treatment processes (S520). In one embodiment, as described above, the fluid separator 300 can separate the electrolyzed fluid and the ammonia mixed therethrough through methods such as thermal separation, centrifugation, and density separation.

본 단계(S520)를 통해, 암모니아가 전기 분해되어 생성된 각 유체(즉, 일 실시 예에서 질소 및 수소)에 혼합되었던 암모니아가 분리될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 암모니아 전해 시스템(10)의 제어 방법은 트랩 부재(320)를 통한 추가 분리 과정을 수행하여, 생성된 각 유체에 함유된 암모니아를 완전히 분리할 수 있다.Through this step (S520), ammonia mixed in each fluid (i.e., nitrogen and hydrogen in one embodiment) produced by electrolysis of ammonia can be separated. However, the control method of the ammonia electrolysis system 10 according to an embodiment of the present invention can completely separate the ammonia contained in each generated fluid by performing an additional separation process through the trap member 320.

구체적으로, 유체 분리기(300) 내부에서 암모니아가 분리된 서로 다른 유체는 각 유체 분리기(300)와 각각 연통된 서로 다른 트랩 부재(320)로 유동되어, 혼합된 잔여 암모니아가 추가 분리된다(S530).Specifically, the different fluids from which ammonia is separated inside the fluid separator 300 flow to different trap members 320 in communication with each fluid separator 300, and the remaining mixed ammonia is further separated (S530) .

이때, 트랩 부재(320)는 서로 연결된 복수 개로 구비되어, 암모니아의 추가 분리 과정이 더욱 효율적으로 수행될 수 있다. 즉, 다시 도 6을 참조하면, 유체 분리기(300)에서 일차적으로 암모니아가 분리된 서로 다른 유체는 제1 트랩 부재(320a) 및 제2 트랩 부재(320b)를 각각 통과하며 혼합된 잔류 암모니아가 추가 분리된다.At this time, the trap member 320 is provided in plural pieces connected to each other, so that the additional separation process of ammonia can be performed more efficiently. That is, referring again to FIG. 6, the different fluids from which the ammonia is primarily separated in the fluid separator 300 pass through the first trap member 320a and the second trap member 320b, respectively, and the mixed residual ammonia is added. separated.

이에 따라, 트랩 부재(320)를 통과한 서로 다른 유체는 바로 후속 공정으로 투입될 수 있다. 서로 다른 유체가 질소 및 수소로 생성되는 실시 예에서, 질소는 바로 탈질 공정을 수행하는 장치로 투입될 수 있고, 수소는 연료 전지 등 수소를 연료로 하여 작동되는 장치에 전달될 수 있다.Accordingly, different fluids that have passed through the trap member 320 can be directly input into the subsequent process. In an embodiment in which different fluids are produced with nitrogen and hydrogen, nitrogen can be directly introduced into a device that performs a denitrification process, and hydrogen can be delivered to a device that operates with hydrogen as fuel, such as a fuel cell.

한편, 본 단계(S500)를 통해 전기 분해 후 잔류되는 암모니아는 봄베(B) 또는 혼합기(100)로 바로 재공급되어, 필요한 처리 과정을 거친 후 다시 전해 셀(200)로 공급될 수 있다.Meanwhile, the ammonia remaining after electrolysis through this step (S500) can be directly re-supplied to the cylinder B or mixer 100 and supplied again to the electrolysis cell 200 after undergoing the necessary treatment process.

(6) 암모니아가 혼합기(100)에서 전해 셀(200)로 더 공급되는 단계(S600)의 설명(6) Description of the step (S600) in which ammonia is further supplied from the mixer 100 to the electrolytic cell 200

본 단계(S600)는 암모니아의 전기 분해 과정이 추가 수행되기 위해, 상술한 단계들(S100 내지 S500)을 통해 생성된 유체에서 분리된 암모니아 및 추가 암모니아가 혼합기(100)에 더 공급되는 단계(S600)이다. 이하, 도 14를 참조하여 본 단계(S600)를 상세하게 설명한다.In this step (S600), the ammonia separated from the fluid generated through the above-described steps (S100 to S500) and additional ammonia are further supplied to the mixer 100 in order to further perform the electrolysis process of ammonia. )am. Hereinafter, this step (S600) will be described in detail with reference to FIG. 14.

먼저, 유틸리티부(500)의 센서 유닛(530)에 구비되는 압력 센서(533)가 혼합기 본체(110)의 압력 및 전해 셀(200)의 압력을 감지한다(S610). 본 단계(S610)는 혼합기 본체(110) 또는 전해 셀(200)에 유체, 즉 암모니아 및 암모니아가 전기 분해되어 생성된 서로 다른 유체가 잔류되는지 여부를 확인하기 위한 단계(S610)임이 이해될 것이다.First, the pressure sensor 533 provided in the sensor unit 530 of the utility unit 500 detects the pressure of the mixer body 110 and the pressure of the electrolytic cell 200 (S610). It will be understood that this step (S610) is for checking whether fluids, that is, ammonia and different fluids produced by electrolysis of ammonia, remain in the mixer body 110 or the electrolytic cell 200.

상술한 바와 같이, 제1 압력 센서(533a)는 혼합기 본체(110)의 압력을, 제2 압력 센서(533b)는 전해 셀(200)의 양극(220)의 압력을, 제3 압력 센서(533c)는 전해 셀(200)의 음극(230)의 압력을 감지한다. 감지된 압력은 각각 제어부(400)에 전달된다.As described above, the first pressure sensor 533a measures the pressure of the mixer body 110, the second pressure sensor 533b measures the pressure of the anode 220 of the electrolytic cell 200, and the third pressure sensor 533c ) detects the pressure of the cathode 230 of the electrolytic cell 200. Each sensed pressure is transmitted to the control unit 400.

제어부(400)는 감지된 혼합기 본체(110)의 압력을 전해 셀(200)의 압력, 구체적으로 양극(220)과 음극(230)의 압력과 비교한다(S620). 상술한 바와 같이, 혼합기 본체(110)의 압력과 전해 셀(200)의 압력이 동일할 경우 암모니아가 전해 셀(200)에 공급되는 것이 바람직함에 기인한다.The control unit 400 compares the sensed pressure of the mixer body 110 with the pressure of the electrolytic cell 200, specifically the pressures of the anode 220 and the cathode 230 (S620). As described above, this is because it is desirable that ammonia is supplied to the electrolytic cell 200 when the pressure of the mixer body 110 and the pressure of the electrolytic cell 200 are the same.

혼합기 본체(110)의 압력과 전해 셀(200)의 압력이 동일하고, 전해 셀(200)의 압력이 기 설정된 제1 기준 압력 이하일 경우, 제어부(400)는 밸브 유닛(520)의 배출 밸브(523) 및 공급 밸브(524)를 제어하여 혼합기 본체(110)와 전해 셀(200)을 연통한다(S630).When the pressure of the mixer body 110 and the pressure of the electrolytic cell 200 are the same and the pressure of the electrolytic cell 200 is less than or equal to the preset first reference pressure, the control unit 400 operates the discharge valve ( 523) and the supply valve 524 are controlled to communicate with the mixer body 110 and the electrolytic cell 200 (S630).

이때, 기 설정된 제1 기준 압력은, 전해 셀(200)에서 암모니아의 전기 분해 과정이 추가 진행되기 위해 암모니아가 추가로 공급되어야 하는 임의의 값으로 결정될 수 있다.At this time, the preset first reference pressure may be determined as an arbitrary value at which ammonia must be additionally supplied in order for the electrolysis process of ammonia to further proceed in the electrolysis cell 200.

본 단계(S630)에 의해, 전해 셀(200)에는 암모니아가 추가로 공급되어, 암모니아의 전기 분해 과정이 추가로 진행될 수 있다. 결과적으로, 전해 셀(200)에서 적어도 두 개의 서로 다른 유체가 추가로 생성될 수 있다.In this step (S630), ammonia is additionally supplied to the electrolytic cell 200, so that the electrolysis process of ammonia can further proceed. As a result, at least two different fluids may be additionally generated in the electrolytic cell 200.

(7) 제어부(400)가 혼합기(100) 및 전해 셀(200)의 상태에 따라 혼합기(100) 및 전해 셀(200)의 작동을 제어하는 단계(S700)의 설명(7) Description of the step (S700) in which the control unit 400 controls the operation of the mixer 100 and the electrolytic cell 200 according to the status of the mixer 100 and the electrolytic cell 200

본 단계(S700)는 제어부(400)가 작동 중인 암모니아 전해 시스템(10)의 각 구성 요소의 손상 여부 및 암모니아의 양을 감지하고, 그 결과에 따라 암모니아 전해 시스템(10)의 작동 여부를 제어하는 단계(S700)이다. 이하, 도 15를 참조하여 본 단계(S700)를 상세하게 설명한다.In this step (S700), the control unit 400 detects damage to each component of the operating ammonia electrolysis system 10 and the amount of ammonia, and controls whether the ammonia electrolysis system 10 operates according to the results. This is step (S700). Hereinafter, this step (S700) will be described in detail with reference to FIG. 15.

유틸리티부(500)에 구비되는 센서 유닛(530)은 암모니아 전해 시스템(10)의 각 구성 요소의 상태에 대한 정보를 감지한다(S710). The sensor unit 530 provided in the utility unit 500 detects information about the status of each component of the ammonia electrolysis system 10 (S710).

구체적으로, 센서 유닛(530)의 전압 센서(535)는 전해 셀(200)의 전압, 즉 양극(220)과 음극(230)의 전위 차를 감지한다. 또한, 압력 센서(533)의 제2 압력 센서(533b) 및 제3 압력 센서(533c)는 전해 셀(200)의 양극(220) 및 음극(230)의 압력을 감지한다. 더 나아가, 수위 센서(534)는 혼합기 본체(110)에 수용된 암모니아의 수위를 감지한다. 각 센서(533, 534, 535)가 감지한 각 정보는 제어부(400)에 전달된다. Specifically, the voltage sensor 535 of the sensor unit 530 detects the voltage of the electrolytic cell 200, that is, the potential difference between the anode 220 and the cathode 230. In addition, the second pressure sensor 533b and the third pressure sensor 533c of the pressure sensor 533 detect the pressure of the anode 220 and the cathode 230 of the electrolytic cell 200. Furthermore, the water level sensor 534 detects the water level of ammonia contained in the mixer body 110. Each information detected by each sensor 533, 534, and 535 is transmitted to the control unit 400.

제어부(400)는 감지된 각 정보에 따라 암모니아 전해 시스템(10)의 이상 여부를 판단할 수 있다.The control unit 400 may determine whether the ammonia electrolysis system 10 is abnormal according to each sensed information.

먼저, 제어부(400)가 감지된 전해 셀(200)의 전압에 따라 전해 셀(200)의 작동 여부를 감지하는 단계(S720)를 설명한다. 본 단계(S720)는 제어부(400)가 이상 여부를 파악하고, 그 결과에 따라 암모니아 전해 시스템(10)의 작동을 제어하는 단계(S720)이다.First, a step (S720) in which the control unit 400 detects whether the electrolytic cell 200 is operating according to the detected voltage of the electrolytic cell 200 will be described. In this step (S720), the control unit 400 determines whether there is an abnormality and controls the operation of the ammonia electrolysis system 10 according to the results.

제어부(400)는 감지된 전해 셀(200)의 전압과 기 설정된 기준 전압을 비교한다(S721). 이때, 기 설정된 기준 전압은 전해 셀(200)에 구비되는 양극(220) 또는 음극(230)이 정상적으로 작동되는 것으로 판단할 수 있는 임의의 값으로 설정될 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 기준 전압은 0.1 V 내지 5 V의 범위에서 결정될 수 있다.The control unit 400 compares the detected voltage of the electrolytic cell 200 with a preset reference voltage (S721). At this time, the preset reference voltage may be set to an arbitrary value that can determine that the anode 220 or cathode 230 provided in the electrolytic cell 200 is operating normally. In one embodiment, the reference voltage may be determined in the range of 0.1 V to 5 V.

감지된 전해 셀(200)의 전압이 상기 기준 전압과 다를 경우, 제어부(400)는 전해 셀(200)에 인가되는 전력을 차단하여 전해 셀(200)의 작동을 중지시킨다(S722). 기준 전압이 범위로 설정되는 실시 예에서, 감지된 전해 셀(200)의 전압이 기준 전압의 범위를 벗어날 경우 제어부(400)가 상기 단계(S722)를 수행할 수 있다.If the detected voltage of the electrolytic cell 200 is different from the reference voltage, the control unit 400 blocks the power applied to the electrolytic cell 200 to stop the operation of the electrolytic cell 200 (S722). In an embodiment in which the reference voltage is set to a range, if the detected voltage of the electrolytic cell 200 is outside the range of the reference voltage, the control unit 400 may perform the step (S722).

다음으로, 제어부(400)가 감지된 전해 셀(200)의 압력에 따라 전해 셀(200)의 작동 여부를 감지하는 단계(S730)를 설명한다. 본 단계(S730)는 암모니아의 전기 분해 과정의 진행 정도를 파악하고, 그 결과에 따라 암모니아 전해 시스템(10)의 작동을 제어하는 단계(S730)이다. Next, a step (S730) in which the control unit 400 detects whether the electrolytic cell 200 is operating according to the detected pressure of the electrolytic cell 200 will be described. This step (S730) is a step of determining the progress of the ammonia electrolysis process and controlling the operation of the ammonia electrolysis system 10 according to the results.

제어부(400)는 감지된 전해 셀(200)의 압력과 기 설정된 제2 기준 압력과 비교한다(S731). 이때, 기 설정된 제2 기준 압력은 전해 셀(200)에서 전기 분해될 암모니아의 양이 충분할 때, 또는 암모니아가 예정된 상(phase)으로 유지되기 위해 필요한 압력의 최소값으로 정해질 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 제2 기준 압력은 7 bar로 정해질 수 있다.The control unit 400 compares the detected pressure of the electrolytic cell 200 with a preset second reference pressure (S731). At this time, the preset second reference pressure may be set when the amount of ammonia to be electrolyzed in the electrolysis cell 200 is sufficient, or may be set as the minimum pressure required to maintain ammonia in a predetermined phase. In one embodiment, the second reference pressure may be set to 7 bar.

감지된 전해 셀(200)의 압력이 상기 제2 기준 압력보다 클 경우, 전해 셀(200)의 내부에서 적어도 두 개의 서로 다른 유체가 과다하게 생성되어 전해 셀(200)의 내구성 및 안전성에 문제가 발생될 수 있다.When the detected pressure of the electrolytic cell 200 is greater than the second reference pressure, at least two different fluids are excessively generated inside the electrolytic cell 200, causing problems with the durability and safety of the electrolytic cell 200. It can happen.

또한, 감지된 전해 셀(200)의 압력이 제2 기준 압력보다 작을 경우, 전해 셀(200)의 구성 요소, 예를 들면 양극(220) 또는 음극(230)이 손상되어 전기 분해 반응이 충분히 진행되지 않는 것으로 판단될 수 있다. In addition, when the detected pressure of the electrolytic cell 200 is less than the second reference pressure, the components of the electrolytic cell 200, for example, the anode 220 or the cathode 230, are damaged and the electrolysis reaction sufficiently progresses. It may be judged not to work.

이에, 제어부(400)는 전해 셀(200)과 혼합기(100)를 연통하는 공급 유로부(512) 및 공급 유로부(512)에서 분지되는 제1 혼합 유로(513a) 및 제2 혼합 유로(513b)를 폐쇄하여, 전해 셀(200)과 혼합기(100)의 연통을 차단한다(S732).Accordingly, the control unit 400 includes a supply flow path portion 512 communicating with the electrolytic cell 200 and the mixer 100, and a first mixing flow path 513a and a second mixing flow path 513b branched from the supply flow path part 512. ) is closed to block communication between the electrolytic cell 200 and the mixer 100 (S732).

이를 위해, 제어부(400)가 배출 밸브(523) 및 공급 밸브(524), 즉 제1 공급 밸브(524a) 및 제2 공급 밸브(524b)를 제어할 수 있음은 상술한 바와 같다.To this end, as described above, the control unit 400 can control the discharge valve 523 and the supply valve 524, that is, the first supply valve 524a and the second supply valve 524b.

다음으로, 제어부(400)가 감지된 암모니아의 수위에 따라 전해 셀(200)과 혼합기(100)의 연통을 제어하는 단계(S740)를 설명한다. 본 단계(S740) 역시 암모니아의 전기 분해 과정의 진행 정도를 파악하고, 그 결과에 따라 암모니아 전해 시스템(10)의 작동을 제어하는 단계(S740)이다.Next, a step (S740) in which the control unit 400 controls communication between the electrolytic cell 200 and the mixer 100 according to the detected ammonia level will be described. This step (S740) is also a step (S740) of determining the progress of the ammonia electrolysis process and controlling the operation of the ammonia electrolysis system 10 according to the results.

제어부(400)는 감지된 암모니아의 수위, 즉 혼합기 본체(110)에 수용된 암모니아의 수위와 기 설정된 기준 수위를 비교한다(S741). 이때, 기 설정된 기준 수위는 전해 셀(200)에 암모니아를 공급하기에 충분한 양의 암모니아의 수위로 결정될 수 있다. The control unit 400 compares the detected ammonia level, that is, the level of ammonia contained in the mixer body 110, with a preset reference level (S741). At this time, the preset reference water level may be determined as a water level of ammonia in an amount sufficient to supply ammonia to the electrolytic cell 200.

즉, 혼합기 본체(110)의 내부에 기준 수위보다 작은 암모니아가 수용된 경우, 혼합기 본체(110)는 봄베(B)로부터 암모니아를 추가 공급받아야 하는 것으로 이해될 수 있다. 또한, 혼합기 본체(110)의 내부에 기준 수위보다 큰 암모니아가 수용된 경우, 혼합기 본체(110)에 수용된 암모니아가 전해 셀(200)에 더 공급되어도 되는 것으로 이해될 수 있다.In other words, when ammonia smaller than the standard water level is contained inside the mixer body 110, it can be understood that the mixer body 110 must receive additional ammonia from the cylinder B. In addition, when ammonia greater than the standard water level is contained within the mixer body 110, it may be understood that more ammonia contained in the mixer body 110 may be supplied to the electrolytic cell 200.

이에, 감지된 암모니아의 수위가 기준 수위보다 작은 경우, 제어부(400)는 전해 셀(200)과 혼합기(100)를 연통하는 공급 유로부(512) 및 공급 유로부(512)에서 분지되는 제1 혼합 유로(513a) 및 제2 혼합 유로(513b)를 폐쇄하여, 전해 셀(200)과 혼합기(100)의 연통을 차단한다(S742).Accordingly, when the detected level of ammonia is lower than the reference level, the control unit 400 controls the supply flow path portion 512 communicating with the electrolytic cell 200 and the mixer 100 and the first flow path portion branched from the supply flow path portion 512. The mixing flow path 513a and the second mixing flow path 513b are closed to block communication between the electrolytic cell 200 and the mixer 100 (S742).

이상 설명된 암모니아 전해 시스템(10)의 제어 방법은 제어부(400)에 의해 자동으로 수행될 수 있다. 제어부(400)는 감지된 다양한 인자(온도, 압력, 전압, 수위 등)를 이용하여 암모니아 전해 시스템(10)의 각 구성 요소를 연산하기 위한 제어 정보를 연산하고, 연산된 제어 정보에 따라 각 구성 요소를 제어할 수 있다. The control method of the ammonia electrolysis system 10 described above can be automatically performed by the control unit 400. The control unit 400 calculates control information for calculating each component of the ammonia electrolysis system 10 using various detected factors (temperature, pressure, voltage, water level, etc.), and configures each component according to the calculated control information. Elements can be controlled.

이상 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, those skilled in the art can make various modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that it is possible.

10: 암모니아 전해 시스템
100: 혼합기
110: 혼합기 본체
120: 교반기(stirrer)
130: 첨가제 공급부
140: 혼합 온도 제어기
150: 이송 장치
200: 전해 셀(cell)
210: 전해 셀 하우징
211: 제1 셀 하우징
212: 제2 셀 하우징
220: 양극(anode)
230: 음극(cathode)
240: 막 부재
250: 확산 부재
251: 제1 확산 부재
252: 제2 확산 부재
260: 가스켓 부재
270: 셀 온도 제어기
300: 유체 분리기
300a: 제1 유체 분리기
300b: 제2 유체 분리기
310: 분리기 본체
311: 유입부
312: 유출부
320: 트랩 부재
320a: 제1 트랩 부재
320b: 제2 트랩 부재
330: 분리 온도 제어기
331: 제1 분리 온도 제어기
332: 제2 분리 온도 제어기
400: 제어부
500: 유틸리티부
510: 유로 유닛
511: 유입 유로부
512: 공급 유로부
512a: 제1 공급 유로
512b: 제2 공급 유로
513: 혼합 유로부
513a: 제1 혼합 유로
513b: 제2 혼합 유로
514: 배출 유로부
514a: 제1 배출 유로
514b: 제2 배출 유로
520: 밸브 유닛
521: 압력 조정 밸브
522: 가스 공급 밸브
523: 연통 밸브
524: 공급 밸브
524a: 제1 공급 밸브
524b: 제2 공급 밸브
525: 혼합 밸브
525a: 제1 혼합 밸브
525b: 제2 혼합 밸브
526: 배출 밸브
526a: 제1 배출 밸브
526b: 제2 배출 밸브
530: 센서 유닛
531: 온도 센서
531a: 혼합 온도 센서
531b: 셀 온도 센서
532: 유량 센서
532a: 제1 유량 센서
532b: 제2 유량 센서
533: 압력 센서
533a: 제1 압력 센서
533b: 제2 압력 센서
533c: 제3 압력 센서
534: 수위 센서
535: 전압 센서
B: 봄베(Bombe)10: Ammonia electrolysis system
100: mixer
110: Mixer body
120: stirrer
130: Additive supply unit
140: mixing temperature controller
150: transfer device
200: electrolytic cell
210: electrolytic cell housing
211: first cell housing
212: second cell housing
220: anode
230: cathode
240: Absence of membrane
250: absence of diffusion
251: first diffusion member
252: Second diffusion member
260: Absence of gasket
270: Cell temperature controller
300: fluid separator
300a: first fluid separator
300b: second fluid separator
310: Separator body
311: inlet
312: outlet
320: Trap member
320a: first trap member
320b: second trap member
330: Separate temperature controller
331: first separation temperature controller
332: second separation temperature controller
400: Control unit
500: Utility department
510: Euro unit
511: Inflow flow path section
512: Supply Euro Department
512a: First supply flow path
512b: Second supply flow path
513: mixed flow path
513a: first mixed flow path
513b: second mixed flow path
514: Discharge flow path part
514a: First discharge flow path
514b: Second discharge flow path
520: valve unit
521: Pressure adjustment valve
522: Gas supply valve
523: Flue valve
524: supply valve
524a: first supply valve
524b: second supply valve
525: mixing valve
525a: first mixing valve
525b: second mixing valve
526: discharge valve
526a: first discharge valve
526b: second discharge valve
530: sensor unit
531: Temperature sensor
531a: Mixed Temperature Sensor
531b: Cell temperature sensor
532: flow sensor
532a: first flow sensor
532b: second flow sensor
533: Pressure sensor
533a: first pressure sensor
533b: second pressure sensor
533c: Third pressure sensor
534: water level sensor
535: voltage sensor
B: Bombe

Claims (8)

용매에 용해된 상태가 아닌, 순수 암모니아가 외부로부터 공급되는 혼합기;
상기 혼합기와 연통되어, 공급된 상기 암모니아를 전달받아 적어도 두 개의 서로 다른 유체로 전기 분해하게 구성되는 전해 셀; 및
상기 전해 셀과 연통되어 전기 분해된 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체를 전달받아, 전달받은 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체에 잔류된 상기 암모니아를 분리하는 유체 분리기를 포함하며,
상기 유체 분리기는,
상기 전해 셀과 연통되어 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체를 전달받아, 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체에 혼합된 상기 암모니아를 분리하는 분리기 본체; 및
상기 분리기 본체와 연통되어, 상기 암모니아가 분리된 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체를 전달받는 트랩 부재를 포함하며,
상기 분리기 본체는 복수 개 구비되어, 복수 개의 분리기 본체는 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체 중 서로 다른 유체를 전달받는,
암모니아 전해 시스템.A mixer in which pure ammonia, not dissolved in a solvent, is supplied from the outside;
an electrolysis cell that is in communication with the mixer and configured to receive the supplied ammonia and electrolyze it into at least two different fluids; and
A fluid separator that communicates with the electrolytic cell and receives the electrolyzed at least two different fluids, and separates the ammonia remaining in the at least two different fluids,
The fluid separator,
a separator body that communicates with the electrolytic cell to receive the at least two different fluids and separates the ammonia mixed in the at least two different fluids; and
It includes a trap member that communicates with the separator body and receives the at least two different fluids from which the ammonia is separated,
A plurality of separator bodies are provided, and the plurality of separator bodies receive different fluids among the at least two different fluids.
Ammonia electrolysis system. 제1항에 있어서,
상기 외부의 전해 셀은, 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체를 각각 수용하며 서로 분리된 복수 개의 공간을 포함하고,
복수 개의 상기 분리기 본체는,
상기 외부의 전해 셀에 구비되는 복수 개의 상기 공간과 각각 연통되어, 생성된 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체를 각각 전달받는,
암모니아 전해 시스템.According to paragraph 1,
The external electrolytic cell includes a plurality of spaces that each accommodate the at least two different fluids and are separated from each other,
The plurality of separator bodies,
Each of which communicates with the plurality of spaces provided in the external electrolytic cell and receives the generated at least two different fluids, respectively,
Ammonia electrolysis system. 제1항에 있어서,
상기 분리기 본체와 연결되어, 상기 분리기 본체 및 상기 분리기 본체에 수용된 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체의 온도를 제어하게 구성되는 분리 온도 제어기를 포함하는,
암모니아 전해 시스템.According to paragraph 1,
Comprising a separation temperature controller connected to the separator main body and configured to control the temperatures of the separator main body and the at least two different fluids accommodated in the separator main body,
Ammonia electrolysis system. 제3항에 있어서,
상기 분리 온도 제어기는 복수 개 구비되어, 복수 개의 상기 분리 온도 제어기는 복수 개의 상기 분리기 본체와 각각 연결되는,
암모니아 전해 시스템.According to paragraph 3,
A plurality of separation temperature controllers are provided, and the plurality of separation temperature controllers are respectively connected to a plurality of separator bodies.
Ammonia electrolysis system. 제1항에 있어서,
상기 트랩 부재는,
전달받은 상기 적어도 두 개의 다른 유체에서, 잔류된 상기 암모니아를 추가로 분리하게 구성되는,
암모니아 전해 시스템.According to paragraph 1,
The trap member is,
configured to further separate the remaining ammonia from the at least two different fluids received,
Ammonia electrolysis system. 제5항에 있어서,
상기 트랩 부재는 복수 개 구비되어,
복수 개의 상기 트랩 부재 중 어느 하나는 상기 분리기 본체와 연통되고, 복수 개의 상기 트랩 부재 중 다른 하나는 상기 어느 하나의 트랩 부재 및 외부와 연통되는,
암모니아 전해 시스템.According to clause 5,
The trap member is provided in plural numbers,
One of the plurality of trap members is in communication with the separator main body, and another one of the plurality of trap members is in communication with the one trap member and the outside,
Ammonia electrolysis system. 제6항에 있어서,
생성된 상기 적어도 두 개의 서로 다른 유체는 상기 분리기 본체 및 복수 개의 상기 트랩 부재를 순차적으로 통과되며 잔류된 상기 암모니아와 분리되는,
암모니아 전해 시스템.According to clause 6,
The generated at least two different fluids sequentially pass through the separator body and the plurality of trap members and are separated from the remaining ammonia.
Ammonia electrolysis system. 삭제delete