KR20120124794A - Byproduct generated during the electrolysis of hydrogen processing unit - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A treatment apparatus of hydrogen generated from electrolysis is provided to extend the life of an electrode by increasing the reaction efficiency of electrolysis. CONSTITUTION: A treatment apparatus of hydrogen generated from electrolysis includes an electrolysis module(120), a gas-liquid separator(130), and a hydrogen recombining unit(150). The electrolysis module generates sodium hypochlorite by electrolyzing salty water, seawater, ballast water, and coolant. The solid-liquid separator separates hydrogen gas generated from the sodium hypochlorite. The hydrogen recombining unit removes hydrogen gas. The hydrogen recombining unit includes a hydrogen recombiner(152) and a heat exchanger(154). The hydrogen recombiner generates the catalyst combustion reaction of hydrogen gas and air in order to remove hydrogen. The heat exchanger heat exchanges heat with the salty water, the seawater, the ballast water, and coolant. [Reference numerals] (AA) Fresh water

Description

전기분해시 발생된 부생 수소의 처리 장치{Byproduct generated during the electrolysis of hydrogen processing unit}Byproduct generated during the electrolysis of hydrogen processing unit

본 발명은 전기분해시 발생된 부생 수소의 처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수소재결합기를 구비하여 수소를 제거할 수 있는 전기분해시 발생된 부생 수소의 처리 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus for treating byproduct hydrogen generated during electrolysis, and more particularly, to an apparatus for treating byproduct hydrogen generated during electrolysis capable of removing hydrogen with a hydrogen recombiner.

일반적으로 차아염소산나트륨 발생장치는 염수나 해수를 전기분해하여 차아염소산나트륨(Sodium Hypochlorite; NaOCl)을 발생시키는 장치로서, 이때 발생되는 차아염소산나트륨은 정수장이나 하수처리장 및 수영장의 살균처리, 발전소의 냉각수 또는 선박의 밸러스트수 처리 등에 사용될 수 있다.In general, sodium hypochlorite generator is a device that generates sodium hypochlorite (NaOCl) by electrolysis of brine or sea water, and the sodium hypochlorite generated at this time is sterilization treatment of water purification plant, sewage treatment plant and swimming pool, cooling water of power plant Or ballast water treatment of a ship.

차아염소산나트륨 발생장치 가동시 전해모듈에서 해수 또는 염수를 전기분해시키면 염소, 수소 및 산소가스가 발생되며, 염소가스는 곧바로 물(H2O)에 용해되거나 OH-와 반응하여 차아염소산으로 전환된다. 그리고 용해되지 않는 수소와 산소가스는 기액분리기를 통하여 대기중으로 방출된다. 이때 수소가스의 경우는 농도가 4% 이상이 되면 폭발 위험성이 있기 때문에 배출시 송풍기로 공기를 강제 공급하여 수소가스의 농도가 4% 이상이 되지 않도록 희석하여 배출시킨다.When operating the sodium hypochlorite generator, electrolysis of seawater or brine in the electrolytic module generates chlorine, hydrogen and oxygen gas, and the chlorine gas is directly dissolved in water (H 2 O) or reacted with OH- to be converted to hypochlorous acid. . Insoluble hydrogen and oxygen gas is released into the atmosphere through a gas-liquid separator. In the case of hydrogen gas, if the concentration is 4% or more, there is a risk of explosion, and when it is discharged, the air is forcedly supplied to the blower to be diluted so that the concentration of hydrogen gas is not more than 4%.

그러나 차아염소산나트륨 발생장치는 수소가스 발생으로 항상 위험성이 존재하기 때문에 근본적인 위험성을 막기 위해 발생되는 수소가스를 제거함으로써 차아염소산나트륨 발생장치의 수소가스 발생으로 인한 위험을 감소시킬 필요성이 있다.However, since the sodium hypochlorite generator is always in danger due to the generation of hydrogen gas, there is a need to reduce the risk due to the generation of hydrogen gas in the sodium hypochlorite generator by removing the hydrogen gas generated to prevent the fundamental danger.

또한, 차아염소산나트륨 발생장치는 전기분해모듈로 공급되는 염수 또는 해수의 온도가 10℃ 이하일 경우 전기분해 시 반응의 효율이 떨어지게 되고, 전극이 손상되는 문제점이 발생한다.
In addition, the sodium hypochlorite generating device has a problem that the efficiency of the reaction during electrolysis decreases when the temperature of the brine or sea water supplied to the electrolysis module is 10 ° C. or lower, and the electrode is damaged.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 수소재결합기를 이용하여 전기분해모듈에서 발생하는 수소가스를 제거하여 위험성을 획기적으로 감소시킨 전기분해시 발생된 부생 수소의 처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above, and provides an apparatus for treating byproduct hydrogen generated during electrolysis, which significantly reduces the risk by removing hydrogen gas generated from an electrolysis module using a hydrogen recombiner. There is a purpose.

또한, 수소재결합기에서 발생되는 열을 이용하여 전기분해모듈로 공급되는 염수 또는 해수의 온도를 상승시켜, 전기분해반응 효율을 높이고, 전극의 수명을 연장시킨 전기분해시 발생된 부생 수소의 처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
In addition, by using the heat generated from the hydrogen recombiner to increase the temperature of the brine or sea water supplied to the electrolysis module, to increase the efficiency of the electrolysis reaction, the treatment device of the by-product hydrogen generated during the electrolysis that extends the life of the electrode The purpose is to provide.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기분해시 발생된 부생 수소의 처리 장치는 염수, 해수, 밸러스트수 및 냉각수 중 어느 하나를 전기분해하여 차아염소산나트륨을 발생시키는 전기분해모듈; 상기 전기분해모듈을 통해 생성된 차아염소산나트륨에서 발생된 수소가스를 분리시키기 위한 기액분리장치; 및 상기 수소가스를 제거시키기 위한 수소재결합유닛;을 포함한다.An apparatus for treating byproduct hydrogen generated during electrolysis of the present invention for achieving the above object includes an electrolysis module for generating sodium hypochlorite by electrolyzing any one of brine, sea water, ballast water and cooling water; A gas-liquid separator for separating hydrogen gas generated from sodium hypochlorite generated through the electrolysis module; And a hydrogen recombination unit for removing the hydrogen gas.

이로써, 차아염소산나트륨 발생시 생성되는 수소가스를 제거하여 수소가스 폭발 위험을 감소시킬 수 있다.Thus, by removing the hydrogen gas generated when sodium hypochlorite is generated, it is possible to reduce the risk of hydrogen gas explosion.

상기 수소재결합유닛은 상기 수소가스를 공기와 촉매연소반응을 일으켜 수소를 제거하는 수소재결합기; 및 상기 수소재결합기에서 발생되는 열을 상기 전기분해모듈로 공급되는 상기 염수, 해수, 밸러스트수 및 냉각수와 열교환하는 열교환기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The hydrogen recombination unit includes a hydrogen recombiner for catalytic hydrogenation of the hydrogen gas with air to remove hydrogen; And a heat exchanger for exchanging heat generated by the hydrogen recombiner with the brine, sea water, ballast water, and cooling water supplied to the electrolysis module.

이로써, 전기분해모듈로 공급되는 염수, 해수, 밸러스트수 및 냉각수의 온도를 상승시키기 위한 별도의 가열기를 구비하지 않게 되므로 경제적이다.This is economical because it does not have a separate heater to increase the temperature of the brine, sea water, ballast water and cooling water supplied to the electrolysis module.

상기 열교환기는 상기 전기분해모듈로 공급되는 상기 염수, 해수, 밸러스트수 및 냉각수의 온도를 상승시키는 것을 특징으로 한다.The heat exchanger is characterized in that to increase the temperature of the brine, sea water, ballast water and cooling water supplied to the electrolysis module.

이로써, 전기분해 반응 효율이 상승되고, 전극의 수명을 연장시키는 효과가 있다.
This increases the electrolytic reaction efficiency and has the effect of extending the life of the electrode.

본 발명의 전기분해시 발생된 부생 수소의 처리 장치에 따르면, 전기분해모듈에서 발생되는 수소가스를 수소재결합기를 이용하여 제거함으로써 폭발 위험을 감소시켜 안전성을 확보할 수 있다.According to the treatment apparatus of by-product hydrogen generated during electrolysis of the present invention, by removing the hydrogen gas generated from the electrolysis module by using a hydrogen recombiner, it is possible to reduce the risk of explosion to ensure safety.

또한, 수소재결합기 내의 촉매와 수소 반응에 의해 발생되는 열을 이용하여 전해모듈로 공급되는 저온 상태의 염수 온도를 상승시킴으로써, 전기분해 반응 효율을 높이고 전극 수명 연장 효과를 얻을 수 있다. In addition, by using the heat generated by the hydrogen reaction with the catalyst in the hydrogen recombiner to increase the temperature of the brine in the low temperature state supplied to the electrolytic module, it is possible to increase the efficiency of the electrolysis reaction and extend the life of the electrode.

또한, 전기분해모듈로 공급되는 염수의 온도를 상승시키기 위한 별도의 가열기를 구비하지 않아도 되므로 경제적이다.In addition, it is economical because it does not have to provide a separate heater for increasing the temperature of the brine supplied to the electrolysis module.

또한, 본 발명의 전기분해시 발생된 부생 수소의 처리 장치를 밸러스트수 처리장치에 적용함으로써, 밸러스트수가 살균 및 소독되어 이의 배출로 인한 해양오염 및 생태계 파괴를 방지할 수 있다.
In addition, by applying the by-product hydrogen treatment device generated during the electrolysis of the present invention to the ballast water treatment device, the ballast water can be sterilized and disinfected to prevent marine pollution and ecosystem destruction due to its discharge.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 제1 내지 제4 실시예에 따른 전기분해시 발생된 부생 수소의 처리 장치를 각각 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.1 to 4 are schematic configuration diagrams for explaining an apparatus for treating byproduct hydrogen generated during electrolysis according to the first to fourth embodiments of the present invention, respectively.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전기분해시 발생된 부생 수소의 처리 장치를 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an apparatus for treating byproduct hydrogen generated during electrolysis according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기분해시 발생된 부생 수소의 처리 장치(100)는 염수 공급부(110), 전기분해모듈(120), 기액분리장치(130), 차아염소산나트륨 저장부(140) 및 수소재결합유닛(150)을 구비한다.Referring to FIG. 1, an apparatus 100 for treating byproduct hydrogen generated during electrolysis according to a first exemplary embodiment of the present invention includes a salt water supply unit 110, an electrolysis module 120, a gas-liquid separator 130, and an embryo. Sodium chlorate storage unit 140 and the hydrogen recombination unit 150 is provided.

염수의 공급을 위한 염수 공급부(110)는 도 1에 도시된 바와 같이, 연수기(116) 및 소금탱크(118)를 포함한다. 연수기(116)는 담수 내에 존재하는 칼슘, 마그네슘과 같은 양이온을 제거한다. 연수기(116)를 경유한 담수가 소금탱크(118)로 유입 및 혼합된 후, 염수 공급라인(111)으로 유입된다. 이때, 담수를 연수기(116)에 공급하기 위해 담수 공급펌프(115)를 통해 필요한 양의 담수가 연수기(116)로 공급될 수 있다.The brine supply unit 110 for supplying the brine includes a water softener 116 and a salt tank 118, as shown in FIG. The water softener 116 removes cations such as calcium and magnesium present in fresh water. Fresh water passing through the water softener 116 is introduced into the salt tank 118 and mixed, and then is introduced into the brine supply line 111. At this time, the amount of fresh water required through the fresh water supply pump 115 to supply fresh water to the softener 116 may be supplied to the softener 116.

상술한 바와 같이, 담수를 이용한 전기분해시 발생된 부생 수소의 처리 장치(100)는 정수장의 처리 또는 소독을 위한 장치에 적용될 수 있다.As described above, the apparatus 100 for treating byproduct hydrogen generated during electrolysis using fresh water may be applied to an apparatus for treating or disinfecting a water purification plant.

한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 해수를 이용한 염수 공급부(110)는 도 2에 도시된 바와 같이, 유입되는 해수를 여과하여 불순물 등을 제거하기 위한 전처리 필터(112)를 구비한다. 전처리 필터(112)를 거쳐 여과된 해수는 염수 공급라인(111)으로 유입된다. 이와 같이 해수를 이용한 전기분해시 발생된 부생 수소의 처리 장치(100)는 발전소 냉각터빈 장치에 적용될 수 있다.Meanwhile, as illustrated in FIG. 2, the brine supply unit 110 using seawater according to the second embodiment of the present invention includes a pretreatment filter 112 for filtering impurities to remove impurities. The seawater filtered through the pretreatment filter 112 is introduced into the brine supply line 111. As such, the by-product hydrogen treatment device 100 generated during electrolysis using seawater may be applied to a power plant cooling turbine device.

상기 전기분해모듈(120)은 해수 또는 염수 공급부(110)로부터 공급되는 해수 또는 염수(이하 염수라 함)를 전기분해하여 차아염소산나트륨을 생성한다.The electrolysis module 120 electrolyzes seawater or brine (hereinafter referred to as brine) supplied from the seawater or the brine supply unit 110 to generate sodium hypochlorite.

여기서, 염수 공급부(110)와 전기분해모듈(120)을 연결하는 염수 공급라인(111)에 설치된 염수 공급펌프(113)에 의해 필요한 양의 염수가 전기분해모듈(120)로 공급된다.Here, the required amount of brine is supplied to the electrolysis module 120 by the brine supply pump 113 installed in the brine supply line 111 connecting the brine supply unit 110 and the electrolysis module 120.

전기분해모듈(120)은 양극 및 음극전극을 각각 구비하며, 유입된 염수를 정류기(122)에서 공급되는 직류전원으로 전기분해함으로써 차아염소산나트륨을 발생시킨다. 전기분해에 의해 염수를 차아염소산나트륨으로 생성할 때, 수소가스가 함께 발생된다.The electrolysis module 120 includes a positive electrode and a negative electrode, respectively, and generates sodium hypochlorite by electrolyzing the introduced brine with a DC power supplied from the rectifier 122. When brine is produced as sodium hypochlorite by electrolysis, hydrogen gas is generated together.

상기와 같이 전기분해모듈(120)에서 전기분해되어 생성된 수소가스를 포함하는 전해수는 전해수 공급라인(121)을 통해 기액분리장치(130)로 공급된다.Electrolytic water containing hydrogen gas generated by electrolysis in the electrolysis module 120 as described above is supplied to the gas-liquid separator 130 through the electrolytic water supply line 121.

상기 기액분리장치(130)에서는 공급된 전해수에 포함된 수소가스를 기액분리방법에 의해 분리하고, 분리된 전해수는 차아염소산나트륨 저장부(140)로 공급하고, 수소가스는 수소재결합유닛(150)으로 공급한다. 이를 위해 기액분리장치(130)와 차아염소산나트륨 저장부(140)는 분리된 전해수가 이송되는 분리수 공급라인(131)에 의해 연결된다.In the gas-liquid separator 130, the hydrogen gas contained in the supplied electrolytic water is separated by a gas-liquid separation method, the separated electrolytic water is supplied to the sodium hypochlorite storage unit 140, and the hydrogen gas is the hydrogen recombination unit 150. To supply. To this end, the gas-liquid separator 130 and the sodium hypochlorite storage 140 are connected by a separation water supply line 131 to which the separated electrolytic water is transferred.

한편, 기액분리장치(130)는 분리된 수소가스만을 수소재결합유닛(150)으로 공급하기 위한 수소가스 공급라인(133)을 통해 수소재결합유닛(150)과 연결된다. 이때, 송풍기(132)로 공기를 강제 공급하여 수소가스의 농도가 4% 이상이 되지 않도록 희석하여 배출하는 것이 통상적인 방법이나, 상기 수소재결합유닛(150)은 수소가스농도가 1% 내지 10%일 경우 최적 연소효율을 가지므로, 수소가스농도가 1% 내지 10%가 되도록 송풍기(132)로 공기를 공급하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the gas-liquid separator 130 is connected to the hydrogen recombination unit 150 through a hydrogen gas supply line 133 for supplying only the separated hydrogen gas to the hydrogen recombination unit 150. At this time, by forcibly supplying air to the blower 132, the conventional method of diluting and discharging so that the concentration of hydrogen gas is not more than 4%, but the hydrogen recombination unit 150 has a hydrogen gas concentration of 1% to 10% In the case of having an optimum combustion efficiency, it is preferable to supply air to the blower 132 so that the hydrogen gas concentration is 1% to 10%.

상기와 같은 기액분리장치(130)의 일예로서는 원심력 즉, 사이클론 방식에 의해 액체와 가스를 분리하는 사이클론 분리기를 포함하는 것이 바람직하다. 사이클론 분리기는 산업현장에서 널리 사용되는 분리기로서, 습식 사이클론 분리기 또는 기액 분리용 사이클론 분리기가 적용될 수 있다. 이와 같이 기액분리장치(130)의 일 예로서 사이클론 분리기를 적용할 경우, 원심력에 의해 액체 즉, 전해수만 하방으로 떨어져서 하부에 연결된 분리수 공급라인(131)을 통해 분리되어 이송된다. 그리고 액체에 비해 비중이 상대적으로 작은 기체 즉, 수소가스는 원심분리에 의해 전해수와 분리된 뒤, 상부에 연결된 수소가스 공급라인(133)을 통해서 수소재결합유닛(150)으로 공급된다.As one example of the gas-liquid separator 130 as described above, it is preferable to include a cyclone separator for separating liquid and gas by centrifugal force, that is, a cyclone method. The cyclone separator is a separator widely used in industrial fields, and a wet cyclone separator or a cyclone separator for gas-liquid separation may be applied. As such, when the cyclone separator is applied as an example of the gas-liquid separator 130, only the liquid, that is, the electrolyzed water is separated downward by the centrifugal force and is separated and transferred through the separation water supply line 131 connected to the lower portion. In addition, a gas having a specific gravity smaller than that of the liquid, that is, the hydrogen gas, is separated from the electrolyzed water by centrifugal separation and then supplied to the hydrogen recombination unit 150 through the hydrogen gas supply line 133 connected to the upper portion.

한편, 사이클론 분리기의 구조는 다양한 예가 가능하며, 일반적으로 널리 사용되는 사이클론 집진기의 집진구조로부터 쉽게 이해될 수 있는 것이므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.On the other hand, the structure of the cyclone separator can be various examples, and since it can be easily understood from the dust collecting structure of generally used cyclone dust collector, a detailed description thereof will be omitted.

또한, 상기 기액분리장치(130)의 다른 예로서는, 전기분해모듈(120)에서 공급되는 전해수에 포함된 수소가스를 흡착하고, 흡착되어 고농도의 수소가스를 탈착시킴으로써 전해수의 액체와 분리하는 흡착 및 탈착부를 구비할 수 있다.In addition, as another example of the gas-liquid separator 130, adsorption and desorption which separates from the liquid of the electrolytic water by adsorbing hydrogen gas contained in the electrolytic water supplied from the electrolysis module 120, and desorbing the high concentration hydrogen gas. It may be provided.

흡착 및 탈착부는 전해수에 포함된 수소가스를 물리적 흡착방법에 의해서 흡착 및 탈착시킬 수도 있으며, 또는 화학적 흡착 및 탈착방법에 의해 분리할 수 있다. 이러한 수소가스의 흡착 및 탈착 방법은 일반적으로 널리 알려진 수소 흡착 및 탈착 방법으로부터 쉽게 이해될 수 있는 것이므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.The adsorption and desorption unit may adsorb and desorb hydrogen gas contained in the electrolyzed water by physical adsorption, or may be separated by chemical adsorption and desorption. Since the adsorption and desorption method of the hydrogen gas can be easily understood from a generally known hydrogen adsorption and desorption method, a detailed description thereof will be omitted.

상기 수소재결합유닛(150)은 수소가스를 공기와 촉매연소반응을 일으켜 수소를 제거하는 수소재결합기(152) 및 수소재결합기(152)에 의해 발생되는 열을 전기분해모듈(120)로 공급되는 염수와 열교환하는 열교환기(154)를 포함한다.The hydrogen recombination unit 150 is supplied to the electrolysis module 120 to heat generated by the hydrogen recombiner 152 and the hydrogen recombiner 152 to remove hydrogen by the catalytic combustion reaction of the hydrogen gas with air And a heat exchanger 154 that heat exchanges with the brine.

상기 수소재결합기(152)(Passive Autocatalytic Recombiner; PAR)는 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 및 알루미나(alumina) 등의 촉매를 이용하여 수소를 연소시키는 장치로서 촉매가 수소를 주변의 공기와 촉매연소반응을 일으켜 수소를 제거한다.The hydrogen recombiner 152 (Passive Autocatalytic Recombiner (PAR)) is a device that burns hydrogen by using a catalyst such as platinum (Pt), palladium (Pd) and alumina (alumina), the catalyst is a catalyst of hydrogen and the surrounding air Causes combustion to remove hydrogen.

상기 열교환기(154)는 전기분해모듈(120)로 공급되는 염수와 수소재결합기(152)에 의해서 발생되는 열을 이용하여 열교환에 의해 염수의 온도를 상승시킨다. 전기분해모듈(120)로 공급되는 염수 또는 해수가 10℃ 이하로 공급되는 경우는 전기분해 반응의 효율을 떨어뜨릴 수 있고 최악의 경우에는 전극의 손상을 유발시킬 수 있다. 따라서 수소재결합기(152) 내에서 촉매와 수소 반응에 의해 발생되는 열을 전기분해모듈(120)로 공급되는 저온 상태의 해수 또는 염수의 온도를 높이는데 이용함으로써, 전기분해 반응 효율을 높일 수 있고, 전극의 수명을 연장시키는 효과를 얻을 수 있다.The heat exchanger 154 raises the temperature of the brine by heat exchange using the brine supplied to the electrolysis module 120 and the heat generated by the hydrogen recombiner 152. When brine or seawater supplied to the electrolysis module 120 is supplied below 10 ° C., the efficiency of the electrolysis reaction may be reduced, and in the worst case, damage to the electrode may be caused. Therefore, by using the heat generated by the hydrogen reaction with the catalyst in the hydrogen recombiner 152 to increase the temperature of the seawater or brine in the low temperature state supplied to the electrolysis module 120, it is possible to increase the electrolysis reaction efficiency The effect of extending the life of the electrode can be obtained.

이로써, 종래에는 저온일 경우 별도의 가열기를 구비하여야 했으나 본 발명에서는 수소재결합기(152)에서 발생되는 열을 이용함으로써 가열기의 추가구성이 요구되지 않아 경제적인 효과가 있다.Thus, in the past, when a low temperature had to be provided with a separate heater, in the present invention, since the additional configuration of the heater is not required by using the heat generated from the hydrogen recombiner 152, there is an economical effect.

다시 말해, 상기와 같은 수소재결합유닛(150)을 구비하여, 수소재결합기(152)에서 발생되는 열을 열교환기(154)를 통해 저온 상태의 염수와 열교환을 통해 온도를 상승시킴으로써, 전기분해 반응 효율을 높이고 전극 수명 연장 효과를 얻을 수 있으며, 수소재결합기(152)를 통해 전기분해시 발생된 부생 수소의 처리 장치(100)의 전기분해모듈(120)에서 발생되는 수소가스를 제거함으로써, 수소 폭발 위험을 감소시켜 안전성을 확보할 수 있게 된다.In other words, having the hydrogen recombination unit 150 as described above, the heat generated from the hydrogen recombiner 152 to increase the temperature through heat exchange with the brine of low temperature state through the heat exchanger 154, the electrolysis reaction It is possible to increase the efficiency and extend the life of the electrode, and by removing the hydrogen gas generated in the electrolysis module 120 of the by-product hydrogen processing device 100 generated during electrolysis through the hydrogen recombiner 152, The risk of explosion can be reduced to ensure safety.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기분해시 발생된 부생 수소의 처리 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating an apparatus for treating byproduct hydrogen generated during electrolysis according to a third exemplary embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기분해시 발생된 부생 수소의 처리 장치(100')는 밸러스트수 공급부(210), 전기분해모듈(120), 기액분리장치(130) 및 수소재결합유닛(150)을 구비한다.Referring to FIG. 3, an apparatus 100 ′ for treating byproduct hydrogen generated during electrolysis according to a third exemplary embodiment of the present invention may include a ballast water supply unit 210, an electrolysis module 120, and a gas-liquid separator 130. And a hydrogen recombination unit 150.

상기 전기분해모듈(120)은 밸러스트수 공급부(210)로부터 전처리 필터(215)를 거쳐 유입되는 밸러스트수 또는 냉각수(이하 밸러스트수라 함)를 전기분해하여 차아염소산나트륨을 생성한다.The electrolysis module 120 electrolyzes ballast water or cooling water (hereinafter referred to as ballast water) introduced from the ballast water supply unit 210 through the pretreatment filter 215 to generate sodium hypochlorite.

밸러스트수 공급부(210)와 전기분해모듈(120)을 연결하는 밸러스트수 공급라인(211)에 설치된 밸러스트수 공급펌프(213)에 의해 필요한 양의 밸러스트수가 전기분해모듈(120)로 공급된다. 전처리 필터(215)는 밸러스트수에 포함된 불순물을 여과 및 제거하는 역할을 한다.The required amount of ballast water is supplied to the electrolysis module 120 by the ballast water supply pump 213 installed in the ballast water supply line 211 connecting the ballast water supply unit 210 and the electrolysis module 120. The pretreatment filter 215 serves to filter and remove impurities contained in the ballast water.

전기분해모듈(120)은 양극 및 음극전극을 각각 구비하며, 유입된 밸러스트수를 정류기(122)에서 공급되는 직류전원으로 전기분해함으로써 차아염소산나트륨을 발생시킨다. 전기분해에 의해 염수를 차아염소산나트륨으로 생성할 때, 수소가스가 함께 발생된다.The electrolysis module 120 includes a positive electrode and a negative electrode, respectively, and generates sodium hypochlorite by electrolyzing the introduced ballast water with a DC power supplied from the rectifier 122. When brine is produced as sodium hypochlorite by electrolysis, hydrogen gas is generated together.

상기와 같이 전기분해모듈(120)에서 전기분해되어 수소가스를 포함하는 전해수는 전해수 공급라인(121)을 통해 기액분리장치(130)로 공급된다.As described above, the electrolyzed water that is electrolyzed in the electrolysis module 120 and includes hydrogen gas is supplied to the gas-liquid separator 130 through the electrolytic water supply line 121.

상기 기액분리장치(130)에서는 공급된 전해수에 포함된 수소가스를 기액분리방법에 의해 분리하고, 분리된 전해수는 밸러스트 탱크(170)로 공급하고, 수소가스는 수소재결합유닛(150)으로 공급한다. 이를 위해 기액분리장치(130)와 밸러스트 탱크(170)는 분리된 전해수가 이송되는 분리수 공급라인(131)에 의해 연결된다.In the gas-liquid separator 130, the hydrogen gas contained in the supplied electrolytic water is separated by a gas-liquid separation method, the separated electrolytic water is supplied to the ballast tank 170, and the hydrogen gas is supplied to the hydrogen recombination unit 150. . To this end, the gas-liquid separator 130 and the ballast tank 170 are connected by a separation water supply line 131 to which the separated electrolytic water is transferred.

한편, 기액분리장치(130)는 분리된 수소가스만을 수소재결합유닛(150)으로 공급하기 위한 수소가스 공급라인(133)을 통해 수소재결합유닛(150)과 연결된다. 이때, 송풍기(132)로 공기를 강제 공급하여 수소가스의 농도가 1% 내지 10%로 배출되도록하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the gas-liquid separator 130 is connected to the hydrogen recombination unit 150 through a hydrogen gas supply line 133 for supplying only the separated hydrogen gas to the hydrogen recombination unit 150. At this time, it is preferable to force the air to the blower 132 so that the concentration of hydrogen gas is discharged to 1% to 10%.

상기 수소재결합유닛(150)은 수소가스를 공기와 촉매연소반응을 일으켜 수소를 제거하는 수소재결합기(152) 및 수소재결합기(152)에 의해 발생되는 열을 전기분해모듈(120)로 공급되는 밸러스트수 및 냉각수와 열교환하는 열교환기(154)를 포함한다.The hydrogen recombination unit 150 is supplied to the electrolysis module 120 to heat generated by the hydrogen recombiner 152 and the hydrogen recombiner 152 to remove hydrogen by the catalytic combustion reaction of the hydrogen gas with air And a heat exchanger 154 that exchanges heat with ballast water and cooling water.

상기 수소재결합기(152)는 촉매를 이용하여 수소를 연소시키는 장치로서 촉매가 수소를 주변의 공기와 촉매연소반응을 일으켜 수소를 제거한다.The hydrogen recombiner 152 is a device that burns hydrogen using a catalyst, and the catalyst removes hydrogen by causing a catalytic combustion reaction with the surrounding air.

상기 열교환기(154)는 전기분해모듈(120)로 공급되는 밸러스트수와 수소재결합기(152)에 의해서 발생되는 열을 열교환에 의해 밸러스트수의 온도를 상승시킨다. 전기분해모듈(120)로 공급되는 밸러스트수 또는 냉각수의 온도가 10℃ 이하로 공급되는 경우는 전기분해 반응의 효율을 떨어뜨릴 수 있고 전극의 손상을 유발시킬 수 있다. 따라서 수소재결합기(152) 내에서 촉매와 수소 반응에 의해 발생되는 열을 전기분해모듈(120)로 공급되는 저온 상태의 밸러스트수 또는 냉각수의 온도를 높이는데 이용함으로써, 전기분해 반응 효율을 높일 수 있고, 전극의 수명이 연장되는 효과가 있다.The heat exchanger 154 raises the temperature of the ballast water by heat-exchanging heat generated by the ballast water and the hydrogen recombiner 152 supplied to the electrolysis module 120. When the temperature of the ballast water or the cooling water supplied to the electrolysis module 120 is lower than 10 ° C., the efficiency of the electrolysis reaction may be lowered and the electrode may be damaged. Therefore, by using the heat generated by the catalyst and hydrogen reaction in the hydrogen recombiner 152 to increase the temperature of the ballast water or cooling water of the low temperature state supplied to the electrolysis module 120, it is possible to increase the electrolysis reaction efficiency This has the effect of extending the life of the electrode.

상기와 같은 전기분해시 발생된 부생 수소의 처리 장치(100')는 선박에 이용되는 밸러스트수를 처리하기 위한 용도로 사용될 수 있다. The by-product hydrogen treatment device 100 'generated during the electrolysis as described above may be used for treating ballast water used in a ship.

선박에서는 밸러스트 탱크(170)에 밸러스트수를 저장한 상태로 운반하는데, 밸러스트수는 선박의 무게 중심을 하부로 이동시켜서 선박의 복원력와 추진력을 확보할 수 있게 하는 역할을 한다.The ship carries the ballast water in a state in which the ballast water is stored in the ballast tank 170. The ballast water moves the center of gravity of the ship to the bottom to ensure the resilience and propulsion of the ship.

화물을 하역(unloading)할 때 항만에서 밸러스트 탱크(170)에 바닷물을 적재하고 다른 항만에서 화물을 적재(loading)할 때 밸러스트 탱크(170)에 적재된 바닷물을 버리게 된다. 이때 밸러스트수와 함께 배출된 외래 해양생물과 세균 등의 오염물질이 토착 생태계를 교란하고 파괴하는 등의 부작용이 심각하다.When the cargo is unloaded, the seawater is loaded in the ballast tank 170 at the port and the seawater loaded in the ballast tank 170 is discarded when the cargo is loaded at another port. At this time, side effects such as foreign marine organisms and bacteria discharged with the ballast water disturb and destroy the indigenous ecosystem.

전 세계의 바다에서 이렇게 운반되는 밸러스트수는 매년 100억톤에 이르며 매일 3천 여종 이상의 외래종들이 불가피하게 운반된다.The amount of ballast water transported in the world's seas is 10 billion tons per year, and more than 3,000 alien species are inevitably carried every day.

따라서, 선박의 밸러스트수로 인한 해양오염 및 생태계 파괴를 방지하기 위해 선박에 밸러스트수를 유입 및 방출하기 전에 밸러스트수에 대한 살균 및 소독을 위한 장치의 필요성이 있다.Therefore, there is a need for an apparatus for sterilizing and disinfecting ballast water before introducing and discharging the ballast water to prevent marine pollution and ecosystem destruction caused by the ballast water of the ship.

도 3은 전기분해시 발생된 부생 수소의 처리 장치(100')가 밸러스트수 처리장치(200)의 밸러스트수 유입단에 설치된 경우를 나타낸 것으로서 이 외에도, 본 발명의 제4 실시예로, 도 4에 도시된 바와 같이, 전기분해시 발생된 부생 수소의 처리 장치(100')가 밸러스트수 처리장치(200)의 밸러스트수 유출단에 설치될 수도 있다.3 is a view illustrating a case in which the by-product hydrogen treatment device 100 ′ generated during electrolysis is installed at the ballast water inlet of the ballast water treatment device 200. In addition, a fourth embodiment of the present invention is illustrated in FIG. 4. As shown in FIG. 1, an apparatus 100 ′ for treating byproduct hydrogen generated during electrolysis may be installed at a ballast water outlet of the ballast water treatment apparatus 200.

즉, 도 3을 참조하면, 밸러스트수가 밸러스트수 유입라인(169)을 따라 이동되고, 불순물 여과를 위한 전처리 필터(176)를 경유하여 밸러스트 탱크(170)에 유입되기 전단에 전기분해시 발생된 부생 수소의 처리 장치(100')의 기액분리장치(130)에서 분리된 전해수가 전해수 공급라인(131)을 통해 자동투입기(174)에 의해 혼합되어 밸러스트 탱크(170)로 유입된다.That is, referring to Figure 3, the ballast water is moved along the ballast water inlet line 169, the by-product generated during the electrolysis to the front end to flow into the ballast tank 170 via the pre-treatment filter 176 for impurity filtration The electrolyzed water separated from the gas-liquid separator 130 of the hydrogen processing apparatus 100 ′ is mixed by the automatic feeder 174 through the electrolytic water supply line 131 and introduced into the ballast tank 170.

도 4를 참조하면, 밸러스트 탱크(170)로부터 밸러스트수 배출라인(171)을 따라 이동되는 밸러스트수가 외부로 배출되기 전 전기분해시 발생된 부생 수소의 처리 장치(100')의 기액분리장치(130)에서 분리된 전해수가 전해수 공급라인(131)을 통해 자동투입기(174)에 의해 혼합되어 배출된다.Referring to FIG. 4, the gas-liquid separator 130 of the by-product hydrogen treatment device 100 ′ generated during electrolysis before the ballast water moving along the ballast water discharge line 171 from the ballast tank 170 is discharged to the outside. Electrolyzed water separated from) is mixed and discharged by the automatic input machine 174 through the electrolyzed water supply line 131.

상술한 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기분해시 발생된 부생 수소의 처리 장치(100')를 밸러스트수 처리장치(200)에 적용함으로써, 밸러스트수가 살균 및 소독되어 이의 배출로 인한 해양오염 및 생태계 파괴를 방지할 수 있다.
As described above, by applying the by-product hydrogen treatment device 100 'generated during electrolysis according to another embodiment of the present invention to the ballast water treatment apparatus 200, the ballast water is sterilized and disinfected to marine pollution due to its discharge. And the destruction of ecosystems.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
While the invention has been shown and described in connection with preferred embodiments for illustrating the principles of the invention, the invention is not limited to the construction and operation as shown and described. Those skilled in the art will readily appreciate that many modifications and variations of the present invention are possible without departing from the spirit and scope of the appended claims.

100 : 전기분해시 발생된 부생 수소의 처리 장치
110 : 염수 공급부
120 : 전기분해모듈
130 : 기액분리장치
140 : 차아염소산나트륨 저장부
150 : 수소재결합유닛
170 : 밸러스트 탱크
200 : 밸러스트수 처리장치100: treatment apparatus of by-product hydrogen generated during electrolysis
110: salt water supply
120: electrolysis module
130: gas-liquid separator
140: sodium hypochlorite storage unit
150: hydrogen recombination unit
170: ballast tank
200: ballast water treatment device

Claims (3)

염수, 해수, 밸러스트수 및 냉각수 중 어느 하나를 전기분해하여 차아염소산나트륨을 발생시키는 전기분해모듈;
상기 전기분해모듈을 통해 생성된 차아염소산나트륨에서 발생된 수소가스를 분리시키기 위한 기액분리장치; 및
상기 수소가스를 제거시키기 위한 수소재결합유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기분해시 발생된 부생 수소의 처리 장치.
An electrolysis module for generating sodium hypochlorite by electrolyzing any one of brine, sea water, ballast water and cooling water;
A gas-liquid separator for separating hydrogen gas generated from sodium hypochlorite generated through the electrolysis module; And
And a hydrogen recombination unit for removing the hydrogen gas.
제 1 항에 있어서,
상기 수소재결합유닛은
상기 수소가스를 공기와 촉매연소반응을 일으켜 수소를 제거하는 수소재결합기; 및
상기 수소재결합기에서 발생되는 열을 상기 전기분해모듈로 공급되는 상기 염수, 해수, 밸러스트수 및 냉각수와 열교환하는 열교환기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기분해시 발생된 부생 수소의 처리 장치.
The method of claim 1,
The hydrogen recombination unit
A hydrogen recombiner for catalytic hydrogenation of the hydrogen gas with air to remove hydrogen; And
And a heat exchanger for exchanging heat generated by the hydrogen recombiner with the brine, seawater, ballast water, and cooling water supplied to the electrolysis module.
제 2 항에 있어서,
상기 열교환기는
상기 전기분해모듈로 공급되는 상기 염수, 해수, 밸러스트수 및 냉각수의 온도를 상승시키는 것을 특징으로 하는 전기분해시 발생된 부생 수소의 처리 장치.The method of claim 2,
The heat exchanger
Apparatus for treating by-product hydrogen generated during electrolysis, characterized in that to increase the temperature of the brine, sea water, ballast water and cooling water supplied to the electrolysis module.
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