KR20110112107A - 전기분해수 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기분해수 제조장치에 관한 것으로 더 상세하게는 양극에서 생성되는 산성수와 알칼리수를 동시에 생성하지 않고 선택에 의해 한가지 성질의 분해수를 선택적으로 생성하고 발생 되는 수소가스와 산소가스를 분리 회수할 수 있게 하는 것이다.
본 발명은, 챔버(30)가 있는 전해조 본체(40)가 있고, 챔버(30)에는 배열 순서에 따라 양극(50)과 음극(60) 또는 음극(60)과 양극(50)이 위치하며, 이들 양극(50)과 음극(60) 사이에는 물의 이온 교환을 위한 이온교환막(70)을 구비하는 전기분해수 제조장치에 있어서, 챔버(30)를 양극챔버와 음극챔버로 결정하는 양극(50)과 음극(60) 중 어느 하나의 한쪽 극은 상기 이온교환막(70)과 전기분해를 위하여 간격을 두고 벌어진 분해수발생챔버(80)로 이루어지고, 상기 분해수발생챔버(80)에 배치된 전극에 대향 되는 다른 한쪽이 되는 대응 전극은 상기 이온교환막(70)과 밀착되어 있고 물의 공급이 차단되어 있는 가스발생챔버(90)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

전기분해수 제조장치{Electrolysis apparatus}

본 발명은 전기분해수 제조장치에 관한 것으로 더 상세하게는 양극에서 생성되는 산성수와 알칼리수를 동시에 생성하지 않고 선택에 의해 한가지 성질의 분해수를 선택적으로 생성하고 발생 되는 수소가스와 산소가스를 분리 회수할 수 있게 하는 것이다.

물의 전기분해는 전해질의 수용액 또는 용융 상태에 전류를 통하도록 하여 화학 변화를 일으켜 물을 분해하는 것이며 전해라고도 한다. 화학반응에서는 일어날 수 없는 것을 전기에너지를 가함으로써 자유에너지가 증가하여 반응이 가능 하도록 하는 원리이다.

수소와 산소에서 물을 생성하는 반응 2H＋O→2HO는 그 자유에너지변화 G가 음이므로 자발적으로 일어날 수 있으나, 그 역반응인 물의 분해로 수소와 산소가 생성되는 반응 2HO→2H＋O는 G가 양이므로 자발적으로 일어날 수 없다. 이때 외부에서 전기에너지를 가하면 반응이 자발적으로 일어난다.

물의 전기분해 때 보통 NaOH 15％ 수용액이나 KOH 30％ 수용액이 사용된다.이 경우 극의 반응은,

(양극) 2OH→HO＋1/2O＋2e

(음극) 2HO＋2e→H＋2OH

로 전체의 반응은 HO→H＋1/2O이다. 양극에서는 전자를 주는 산화반응, 음극에서는 전자를 받는 환원반응이 일어나며 OH이온이 음극에서 양극으로 이동하면서 전류를 운반한다.

전기분해 때의 전기량과 석출 하는 물질 량의 사이에는 전기분해법칙이 성립한다. 1 화학당량의 물질량을 석출 하는데 필요한 전기량은 물질의 종류에 관계없이 항상 일정하며, 이 전기량을 패러데이 상수 F로 표시한다. 전기분해는 반응에 필요한 G를 전기에너지로 공급하는 것이므로 최소한의 필요 전압 Er는 이론분해전압이라 하며 ZFEr=G로 결정된다.

물의 전기분해의 경우 Er는 상온에서 1.23V이다. 실제의 전기분해에서는 Er보다 큰 전압을 줄 필요가 있다. 또 ZF는 전기분해에 의해 양쪽 극에서 받아들이는 전기량이며 물의 전기분해의 경우 Z=4이다.

공업적인 전기 분해조 가운데 가장 전형적인 것은 석면 격막으로 전기분해조를 2칸으로 칸막이하고 양쪽에 전극을 넣어 한쪽은 니켈을 사용하여 양극으로, 다른 쪽은 니켈 도금한 철을 음극으로 하여 전기분해를 한다.

참고로 고체 고분자 전해질 전기분해는 불소수지계의 균질이온교환막과 같은 이온교환막의 양면에 촉매와 집전체를 달아서 전기 분해하는 방법이다.

도 1은 대표적인 전기분해수 제조장치의 도식도로서, 양극챔버(10)와 음극챔버(11)로 분리되어 있는 전해조 본체(12)가 있고, 양극챔버(10)와 음극챔버(11)에는 양극(13)과 음극(14)이 위치하며, 양극(13)과 음극(14) 사이에는 물의 이온 교환을 위한 이온교환막(15)이 있다. 전해조 본체(12)에는 물을 공급하는 급수구(16), 전기 분해된 산성수를 배출하는 산성수 배출구(17), 알칼리수를 배출하는 알칼리수 배출구(18)가 있다.

위 기본적 전기분해수 제조장치를 통하여 물을 전기분해 함으로써 원하는 산성수나 알칼리수를 얻을 수 있다. 산성수는 일반적으로 pH가 3 이하이고, 산화 환원 전위(ORP)는 1.2V 이상이며, 산화능을 가지고 있다. 산성수는 예를 들어 유기물을 분해하거나 금속 석출물을 용해하여 불순물을 제거하는 것과 같은 효과를 가지며 전자기기 세정 등에도 사용된다.

전해조에서 산성수 제조와 동시에 pH가 10 이상이고 산화 환원 전위가 낮은 알칼리수도 전해조의 음극챔버(11)에서 부산물의 형태로 제조된다.

변형된 산성수 및 알칼리수(전해 활성수 또는 전해 이온수)는 예를 들면 고순도의 산, 알칼리 및 과산화수소 등과 같은 시약과 대등한 정도의 세정 효과를 가진다.

산성수 및 알칼리수의 전해 제조시에 두 챔버형의 전해조는 일반적으로 다이아프램으로 작용하는 이온교환막(15)에 의해 양극챔버(10)와 음극챔버(11)로 분리되어 사용된다. 이러한 형태의 전해조를 사용하여 전기 분해를 수행하기 위해서는 전해액에 이온 전도성을 부여하는데 적합한 지지 전해질이 첨가된다.

어떤 형태의 전해질 첨가물들을 사용하게 되면 제조된 산성수 및 알칼리수는 대부분 전해조 내부에 남아 있는 전해질을 포함하거나 또는 전해액에 의해 전해조 본체의 내벽을 구성하는 재료의 용해에 의해 금속 이온 및 입자로 오염된 채로 제조된다.

이것을 반도체 제조공정에서 세정액 등으로 이용할 경우 금속 이온이 반도체 표면에 잔류하여 절연 불량을 초해 할 여지가 크다. 따라서 상품성과 이용가치를 떨어뜨리는 요인이 된다.

고순도의 산성수 및 알칼리수를 제조하기 위해서는 전해는 내부에 용해된 전해질을 포함하지 않은 전해액을 사용하고 이온교환막을 사용하여 막 자체가 고체 전해질처럼 기능 하게 하는 방법이 있을 수 있다. 만약 초순수가 양극액 및 음극액으로 사용되면 공급 원료로 사용되는 양극액 및 음극액 내로 또는 이렇게 제조된 산성수 및 알칼리수 내로 불순물이 거의 도입되지 않는다.

상술한 전해에서 양극챔버(10)에서 산성수를 제조하는 효율 및 음극챔버(11)에서 알칼리수를 제조하는 효율은 공급수의 종류와, 전극 촉매의 종류 및 전류 밀도를 포함하는 전해 조건 등에 따라서 변화된다. 더욱이 산성수 및 알칼리수의 일부량은 의도하는 목적에 따라 변화한다. 따라서 단일 전해조가 도 1에 나타낸 것 처럼 동시에 산성수 및 알칼리수를 생성하는 경우 둘 중 하나는 너무 많이 제조되는 경향이 있으며 제조 비용도 증가한다. 이에 따라 전해조를 둘로 구성한 다중 챔버를 통해 산성수와 알칼리수를 분리 생성하는 제조방법도 알려져 있다.

이와 같이 산성수 및 알칼리수를 필요로 하는 양만큼 제조하도록 전해조를 통해 생성을 제어하는 것이 바람직하지만 적절한 제어가 어렵고, 또한 종래의 전해조로는 고순도로 산성수 및 알칼리수를 선택하여 제조하기 어려우며, 제조 과정 중 발생되는 산소가스와 수소가스가 잔류 되어 순도를 높이는데 한계가 있으며, 제조 과정 중 의도하지 않은 불필요한 성질의 분해수가 제조되어 버려지는 문제점이 있었고 그만큼 분해수의 생성과 제조에서 효율성과 경제성이 적었다.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로 산성수 및 알칼리수를 필요로 하는 양만큼 제조할 수 있는 전기분해수 제조장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 산성수 및 알칼리수를 선택하여 제조할 수 있도록 함으로서 의도하지 않거나 필요로 하지 않는 분해수의 생성을 방지하여 버려지는 분해수 없이 경제적으로 필요로 하는 산성수 또는 알칼리수를 선별적으로 제조할 수 있는 전기분해수 제조장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 산성수 및 알칼리수를 제조하는 과정에서 고순도의 산소나 수소가스를 선별적으로 생성할 수 있는 전기분해수 제조장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기분해수 제조장치는,

챔버가 있는 전해조 본체가 있고, 챔버에는 배열 순서에 따라 양극과 음극 또는 음극과 양극이 위치하며, 이들 양극과 음극 사이에는 물의 이온 교환을 위한 이온교환막을 구비하는 전기분해수 제조장치에 있어서,

챔버를 양극챔버와 음극챔버로 결정하는 양극과 음극 중 어느 하나의 한쪽 극은 상기 이온교환막과 원할한 전기분해를 위하여 간격을 두고 벌어진 분해수발생챔버로 이루어지고,

상기 분해수발생챔버에 대향되는 다른 한쪽이 되는 대응 극은 상기 이온교환막과 밀착되어 있고 물의 공급이 차단되어 있는 가스발생챔버로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 전극의 배열에 따라 분해수발생챔버의 전극을 양극, 가스발생챔버의 전극을 음극으로 배치하여 분해수발생챔버에서 산성수를 얻으며, 가스발생챔버를 통해 수소가스를 얻도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 분해수발생챔버의 전극을 음극, 가스발생챔버의 전극을 양극으로 배치하여 분해수발생챔버에서 알칼리수를 얻고 가스발생챔버로부터 산소가스를 얻도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 분해수발생챔버에는 물의 입수구와 분해수 배출구가 각각 구분되어 구성되어 있고 가스발생챔버에는 발생된 가스를 배출하는 가스배출구가 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징은,

양극챔버와 음극챔버로 분리되어 있는 전해조 본체가 있고, 상기 양극챔버와 음극챔버에는 양극과 음극이 위치하며, 양극과 음극 사이에는 물의 이온 교환을 위한 이온교환막으로 이루어지는 전기분해수 제조장치에 있어서,

상기 양극챔버와 음극챔버를 결정하는 양극과 음극은 상기 이온교환막과 원할한 전기분해를 위하여 간격을 두고 벌어진 분해수발생챔버로 각각 이루어지고,

상기 분해수발생챔버에 위치하는 극에 대향 되는 대응 극은 상기 이온교환막과 밀착되어 있는 공통챔버로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 분해수발생챔버의 전극이 양극이고, 공통챔버의 전극은, 음극으로써 분해수발생챔버에서 산성수를 얻고, 공통챔버로부터는 수소가스를 얻는 것을 특징으로 한다.

상기 분해수발생챔버의 전극이 음극이고, 공통챔버의 전극은 양극으로써, 분해수발생챔버에서 알칼리수를 얻고, 공통챔버로부터 산소가스를 얻는 것을 특징으로 한다.

상기 분해수발생챔버에는 입구와 출구가 각각 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 공통챔버에는 배출구가 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 전기분해수 제조장치의 구조를 변경하여 산성수 및 알칼리수를 필요로 하는 양만큼 선택적으로 제조할 수 있으므로 버려지는 물과 저에너지 사용으로 필요로 하는 산성수 또는 알칼리수 그리고 그 부산물로서 산소가스와 수소가스를 경제적이고 저비용으로 필요한 양만큼 제조할 수 있게 하는 효과가 있다. 또한 본 발명은 산성수 및 알칼리수를 제조하는 과정에서 고순도의 산소나 수소가스를 선별적으로 생성할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 전기분해수 제조장치를 나타낸 도식도.
도 2의 (a)(b)는 본 발명의 실시 예에 따른 전기분해수 제조장치의 도식도로써, (a)는 산성수 제조를 위한 전극 배열, (b)는 알칼리수 제조를 위한 전극 배열 상태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기분해수 제조장치의 도식도로서 알칼리수 제조 예를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기분해수 제조장치의 도식도로서 산성수 제조 예를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기분해수 제조장치의 도식도로서 산성수 제조 및 수소가스 회수 예를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기분해수 제조장치의 도식도로서 알칼리수 제조 및 산소가스 회수 예를 나타낸 도면.

이하, 도면을 참고로 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2의 (a)(b)는 본 발명의 실시 예에 따른 전기분해수 제조장치의 도식도로써, (a)는 산성수 제조를 위한 전극 배열, (b)는 알칼리수 제조를 위한 전극 배열 상태를 나타낸 도면 이다. 도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기분해수 제조장치의 도식도로서 알칼리수 제조 예를 나타낸 도면 이다. 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기분해수 제조장치의 도식도로서 산성수 제조 예를 나타낸 도면 이다. 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기분해수 제조장치의 도식도로서 산성수 제조 및 수소가스 회수 예를 나타낸 도면 이다. 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기분해수 제조장치의 도식도로서 알칼리수 제조 및 산소가스 회수 예를 나타낸 도면 이다.

본 발명에 따른 전기분해수 제조장치는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 챔버(30)가 있는 전해조 본체(40)가 있고, 챔버(30)에는 배열 순서에 따라 양극(50)과 음극(60) 또는 음극(60)과 양극(50)이 위치하며, 이들 양극(50)과 음극(60) 사이에는 물의 이온 교환을 위한 이온교환막(70)을 구비한다.

구체적으로는, 챔버(30)를 양극챔버와 음극챔버로 결정하는 양극(50)과 음극(60) 중 어느 하나의 한쪽 극은 상기 이온교환막(70)과 원할한 전기분해를 위하여 간격을 두고 벌어진 분해수발생챔버(80)으로 이루어진다.

그리고 분해수발생챔버(80)에 대향되는 다른 한쪽이 되는 대응 극은 상기 이온교환막(70)과 밀착되어 있고 물의 공급이 차단되어 있는 가스발생챔버(90)로 이루어진다.

이와 같은 전기분해수 제조장치는, 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 전극의 배열에 따라 분해수발생챔버(80)의 전극을 양극(50), 가스발생측(90)의 전극을 음극(60)으로 배치하는 경우 분해수발생챔버(80)에서 산성수를 얻으며, 가스발생챔버(90)로부터 수소가스를 얻도록 구성할 수 있다.

또한, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 분해수발생챔버(80)의 전극을 음극(60), 가스발생챔버(90)의 전극을 양극(50)으로 배치하는 경우 분해수발생챔버(80)에서 알칼리수를 얻고, 가스발생챔버(90)로부터는 산소가스를 얻도록 구성된다.

이를 위하여 분해수발생챔버(80)에는 물의 입수구(21)와 분해수 배출구(22)가 각각 구분되어 구성되어 있고, 가스발생챔버(90)에는 발생된 가스를 배출하는 가스배출구(23)가 구성되어 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기분해수 제조장치는, 도 3 내지 도 6과 같이, 양극챔버(30a)와 음극챔버(30b)로 분리되어 있는 전해조 본체(40a)가 있고, 상기 양극챔버(30a)와 음극챔버(30b)에는 양극(50a)과 음극(60a)이 위치하며, 양극(50a)과 음극(60a) 사이에는 물의 이온 교환을 위한 이온교환막(70a)으로 이루어진다.

구체적으로는, 양극챔버(30a)와 음극챔버(30b)를 결정하는 양극(50a)과 음극(60a)은 이온교환막(70a)과 원할한 전기분해를 위하여 간격을 두고 벌어진 분해수발생챔버(80a)(80b)로 각각 이루어지고, 상기 분해수발생챔버(80a)(80b)에 위치하는 극에 대향 되는 대응 극은 상기 이온교환막(70a)과 밀착되어 있는 공통챔버(90a)로 이루어진다.

도 3 내지 도 6의 다른 실시 예에 따른 전기분해수 제조장치는, 한쪽은 양극챔버(30a)이고 다른 한쪽은 음극챔버(80a)이며, 공통챔버(90a)가 위치한다. 공통챔버(90a)는 경우에 따라 음극 또는 양극챔버가 된다.

양극챔버(30a)는 산성수를 석출하는 분해수발생챔버(80b)이고, 음극챔버(30b)는 알칼리수를 석출하는 분해수발생챔버(80a)이다.

한쪽의 분해수발생챔버(80b)의 전극이 양극(50a)이고 공통챔버(90a)의 전극은 음극(60a)으로써 분해수발생챔버(80b)에서 산성수를 얻고 공통챔버(90a)로부터 수소가스를 얻는다.

또한, 분해수발생챔버(80a)의 전극이 음극(60a)이고, 공통챔버(90a)의 전극은 양극으로써, 분해수발생챔버(80a)에서 알칼리수를 얻고, 공통챔버(90a)로부터는 산소가스를 얻는다.

또한, 분해수발생챔버(80a)(80b)에는 입구(21a)와 출구(22a)가 각각 구성될 수 있다.

또한, 공통챔버(90a)에는 발생된 가스 및 공급되는 원수를 배출하는 배출구(23a)가 구성될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 작용을 도면을 참고로 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 대표적 실시 예에 따른 전기분해수 제조장치는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 양극을 갖는 분해수발생챔버에서는 산성수를, 음극을 갖는 분해수발생챔버에서는 알칼리수를 선택적으로 제조할 수 있으며, 이러한 산성수와 알칼리수를 분해하여 제조하는 과정에서 산소가스와 수소가스를 선별적으로 분리하고 고순도의 분해수를 얻을 수 있다.

도 2의 (a)는 산성수 제조를 위한 전기분해수 제조장치의 예로써, 양극(50)을 갖는 분해수발생챔버(80)이다.

전해수가 입수구(21)로 유입되면 양극(50)은 이온교환막(70)과 적당한 간격공간으로 벌어져 있어 그 공간에서 원할한 전기분해가 일어나며 음극(60)은 가스발생챔버(90)측에 위치한다.

이때 양극(50)에서는 전자를 주는 산화반응, 음극(60)에서는 전자를 받는 환원반응이 일어나며, OH이온이 음극(60)에서 양극(50)으로 이동하면서 전류를 운반하면서 전기분해를 일으켜 산성수가 석출된다.

통상적으로 산성수 제조와 동시에 pH가 10 이상이고 산화 환원 전위가 낮은 알칼리수도 음극이 위치하는 음극챔버에서 부산물의 형태로 제조된다. 그러나, 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같은 본 발명에 따른 전기분해수 제조장치는, 대응 극이 되는 음극(60)이 이온교환막(70)과 밀착되어 있고 물의 공급이 차단되어 있어 전기분해는 지속하지만 물의 공급이 막혀 있어 일반적으로 석출되는 알칼리수가 석출되지 않으며 알칼리수 대신 산성수 석출 과정에서 발생 되는 수소가스가 가스발생챔버(90)에 수집된다.

도 2의 (b)는 알칼리수 제조를 위한 전기분해수 제조장치의 예로써, 양극(60)을 갖는 분해수발생챔버(80)이다.

전해수가 입수구(21)로 유입되면 음극(60)은 이온교환막(70)과 적당한 간격공간으로 벌어져 있어 그 공간에서 원할한 전기분해가 일어나며 양극(50)은 가스발생챔버(90)측에 위치한다.

양극(50)에서는 전자를 주는 산화반응, 음극(60)에서는 전자를 받는 환원반응이 일어나며, OH이온이 음극(60)에서 양극(50)으로 이동하면서 전류를 운반하면서 전기분해를 일으켜 알칼리수가 석출된다.

도 2의 (b)에 나타낸 바와 같은 본 발명에 따른 전기분해수 제조장치는, 대응 극이 되는 양극(50)이 이온교환막(70)과 밀착되어 있고 물의 공급이 차단되어 있어 전기분해는 지속하지만 물의 공급이 막혀 있어 산성수가 석출되지 않으며 산성수 대신 알칼리수 석출 과정에서 발생 되는 산소가스가 가스발생챔버(90)에 수집된다.

도 2에 나타낸 바와 같은 본 발명에 따른 대표적인 전기분해수 제조장치는, 분해수발생챔버(80)에 위치하는 전극의 선택을 양극(50)으로 하면 알칼리수가 배제된 고순도의 산성수를 제조할 수 있고, 가스발생챔버(90)를 통해서는 수소가스를 수집하여 필요로 하는 산성수와 고순도의 수소가스를 버려지는 분해수 없이 저에너지 사용과 저비용으로 동시에 경제적으로 제조할 수 있게 된다.

마찬가지로 분해수발생장치(80)에 위치하는 전극의 선택을 음극(60)으로 하면 산성수가 배제된 고순도의 알칼리수를 제조할 수 있고, 가스발생챔버(90)를 통해서는 산소가스를 수집하여 필요로 하는 산성수 고순도의 산소가스를 버려지는 분해수 없이 저에너지 사용과 저비용으로 동시에 경제적으로 제조할 수 있게 된다.

분해수발생장치(80)는 전극 배열에 따라 성질이 다른 분해수를 선별적으로 석출하는 가변 챔버로 운용될 수 있다.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기분해수 제조장치의 예이다. 이 전기분해수 제조장치는, 양극챔버(30a)와 음극챔버(30b)를 별도로 운용하면서 발생 되는 가스는 공통챔버(90a)를 통해 회수하는 형식이 될 수 있다.

양극(50a)과 음극(60a)의 이온교환 원리 그리고 형식은 통상적인 전기분해와 동일하지만 대응 극이 되는 전극, 즉 양극챔버(30a)에서는 음극(60a)과 음극챔버(30b)에서는 양극(50a)이 물이 통하지 않고 막혀져 있어 이온교환이 이루어지지 않는 공통챔버(90a) 측에 배치되어 별도의 분해수를 석출하지 않으며, 양쪽에 위치하는 양극챔버(30a)와 음극챔버(30b)에서 발생되는 산소가스와 수소가스를 공통챔버(90a)에 모이게 하여 별로로 분해수 석출과정에서 발생되는 가스를 수거한다.

양극(50a)을 갖는 양극챔버(30a)에서는 양극(50a)이 챔버내에서 이온교환막(70a)과 거리를 두고 벌어져 있어 이온교환이 활성화되어 알칼리수가 배제된 고순도의 산성수를 제조할 수 있고, 이 과정에서 발생되는 수소가스는 공통챔버(90a)에 수집되고, 음극(60a)을 갖는 음극챔버(30b)에서는 음극(60a)이 이온교환막(70a)과 챔버내에서 거리를 두고 벌어져 있어 활성화된 이온교환이 일어나 산성수가 배제된 고순도의 알칼리수가 제조되며, 이 과정에서 발생되는 산소가스는 공통챔버(90a)에 수집된다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기분해수 제조장치의 사용 예를 도 3 내지 도 6을 참고로 설명하면 다음과 같다.

알칼리수 제조의 예는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 원수를 챔버로 공급하고 공통챔버(90a)를 통해 산소가스를 회수할 수 있다.

산성수 제조의 예는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 원수를 챔버로 공급하고 공통챔버(90a)를 통해 수소가스를 회수할 수 있다.

산성수 제조 및 수소가스 회수 예는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 원수를 공통챔버(90a)로 공급하여 산성수를 얻고 챔버에서 수소가스를 회수할 수 있다.

알칼리수 제조 및 산소가스 회수 예는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 원수를 공통챔버(90a)로 공급하여 알칼리수를 얻고 챔버에서 산소가스를 회수할 수 있다.

이에 따라 필요로 하는 산성수 또는 알칼리수, 그리고 고순도의 수소가스와 산소가스를 버려지는 분해수 없이 저에너지 사용과 저비용으로 동시에 경제적으로 제조할 수 있게 된다. 한편 분해수 석출과정에서 생성되는 산소가스와 수소가스를 구분하여 회수하기 위해서 도면에는 나타내지 않았으나 공통챔버(90a)의 공간 유로 설계를 2-웨이 분기 유로로 구성하면 발생된 산소가스와 수소가스의 분리 회수도 가능하다.

이와 같이 본 발명은 도면 및 명세서를 통하여 발명의 일 실시 예를 참고로 설명하였으나 예시이다. 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시가 가능하다.

21:입수구
22:배출구
23:가스배출구
30:챔버
40:전해조본체
50:양극
60:음극
70:이온교환막
80:분해수발생챔버
90:가스발생챔버
21a:입구
22a:출구
23a:배출구
30a:양극챔버
30b:음극챔버
40a:전해조본체
50a:양극
60a:음극
70a:이온교환막
80a.80b:분해수발생챔버
90a:공통챔버

Claims (9)

1. 챔버(30)가 있는 전해조 본체(40)가 있고, 챔버(30)에는 배열 순서에 따라 양극(50)과 음극(60) 또는 음극(60)과 양극(50)이 위치하며, 이들 양극(50)과 음극(60) 사이에는 물의 이온 교환을 위한 이온교환막(70)을 구비하는 전기분해수 제조장치에 있어서,
   상기 챔버(30)를 양극챔버와 음극챔버로 결정하는 양극(50)과 음극(60) 중 어느 하나의 한쪽 극은 상기 이온교환막(70)과 전기분해를 위하여 간격을 두고 벌어진 분해수발생챔버(80)로 이루어지고,
   상기 분해수발생챔버(80)에 배치된 전극에 대향되는 다른 한쪽이 되는 대응 전극은 상기 이온교환막(70)과 밀착되어 있고 물의 공급이 차단되어 있는 가스발생챔버(90)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기분해수 제조장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 전극의 배열에 따라 분해수발생챔버(80)의 전극을 양극(50), 가스발생챔버(90)의 전극을 음극(60)으로 배치하여 분해수발생챔버(80)에서 산성수가 생성되고, 가스발생챔버(90)에는 수소가스가 생성되는 것을 특징으로 하는 전기분해수 제조장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 분해수발생챔버(80) 전극을 음극(60), 가스발생챔버(90)의 전극을 양극(50)으로 배치하여 분해수발생챔버(80)에서 알칼리수가 생성되고 가스발생측(90)은 산소가스가 생성되는 것을 특징으로 하는 전기분해수 제조장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 분해수발생챔버(80)에는 물의 입수구(21)와 분해수 배출구(22)가 각각 구분되어 구성되어 있고, 가스발생챔버(90)에는 발생된 가스를 배출하는 가스배출구(23)가 구성된 것을 특징으로 하는 전기분해수 제조장치.
5. 양극챔버(30a)와 음극챔버(30b)로 분리되어 있는 전해조 본체(40a)가 있고, 상기 양극챔버(30a)와 음극챔버(30b)에는 양극(50a)과 음극(60a)이 위치하며, 양극(50a)과 음극(60a) 사이에는 물의 이온 교환을 위한 이온교환막(70a)으로 이루어지는 전기분해수 제조장치에 있어서,
   상기 양극챔버(30a)와 음극챔버(30b)를 결정하는 양극(50a)과 음극(60a)은 이온교환막(70a)과 원할한 전기분해를 위하여 간격을 두고 벌어진 분해수발생챔버(80a)(80b)로 각각 이루어지고,
   상기 분해수발생챔버(80a)(80b)에 위치하는 극에 대향 되는 대응 극은 상기 이온교환막(70a)과 밀착되어 있는 공통챔버(90a)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기분해수 제조장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 분해수발생챔버(80b)의 전극이 양극(50a)이고, 공통챔버(90a)의 전극은 음극(60a)으로써, 분해수발생챔버(80b)에서 산성수가 생성되고 공통챔버(90a)에는 수소가스가 생성되는 것을 특징으로 하는 전기분해수 제조장치.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 분해수발생챔버(80a)의 전극이 음극(60a)이고, 공통챔버(90a)의 전극은 양극으로써, 분해수발생챔버(80a)에서 알칼리수가 생성되고, 공통챔버(90a)는 산소가스가 생성되는 것을 특징으로 하는 전기분해수 제조장치.
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 분해수발생챔버(80a)(80b)에는 입구(21a)와 출구(22a)가 각각 구성된 것을 특징으로 하는 전기분해수 제조장치.
9. 제 5 항에 있어서,
   상기 공통챔버(90a)에는 배출구(23a)가 구성된 것을 특징으로 하는 전기분해수 제조장치.

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