KR100383269B1 - 해수전해용 백금계 도금전극 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해수를 전기분해하여 발생하는 알카리성의 차아염소산나트륨 (NaOCl)의 발생효율 및 해수 온도에 따른 차아염소산나트륨의 발생량 차이를 최소화할 수 있는 도금전극에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 해수를 전기 분해하여 차아염소산나트륨을 발생시키기 위해 모재인 Ti 표면에 백금계 조성물을 도금한 해수전해용 백금계 도금전극에 있어서, 상기 차아염소산나트륨의 발생효율을 향상시키고 해수의 온도에 따른 상기 차아염소산나트륨의 발생효율 편차(변화율)를 최소화 하도록, 상기 조성물이 Pt 10 ∼ 30 중량%, Ir 45 ∼ 80 중량% 및 Ru 10 ∼ 25 중량%의 조성비를 갖도록 함으로써, 백금성분을 줄이면서 충분한 차아염소산나트륨을 발생시킬 수 있으므로, 해수속의 패류 및 해조류 등의 미세 생물을 효과적으로 제거하면서도 도금전극의 제조단가를 낮춰 충분한 경제성을 확보하는 효과가 있다.

Description

해수전해용 백금계 도금전극{Pt complex Electrode for seawater electrolysis}

본 발명은 해수를 전기분해하기 위해서 사용되는 불용성 도금전극에 관한 것이며, 특히, 해수를 전기분해하여 발생하는 알카리성의 차아염소산나트륨(NaOCl)의 발생효율 및 해수 온도에 따른 차아염소산나트륨의 발생량 차이를 최소화할 수 있는 도금전극에 관한 것이다.

일반적으로 해수속의 패류 및 해조류 등의 미세 생물을 효과적으로 제거하기 위한 방법으로는 살충, 살균 효과가 있는 해수전기분해법으로 발생한 차아염소산나트륨을 투입하는 방법을 이용한다. 해수속에 포함된 차아염소산나트륨은 태양광 아래에서는 빠르게 염화나트륨으로 복원되는 특성이 있어 2차적인 환경 피해를 최소화하는 특징이 있다.

종래의 해수전기분해법을 위한 도금전극으로는 백금 전극이나 백금계 도금전극을 사용하였으나, 차아염소산나트륨의 발생효율이 문제시되고 사용되는 인가전력이 많이 소요되는 단점이 있다.

그리고, 이미 백금계 도금전극을 사용한 종래기술로는 대한민국 특허출원제98-56032호(발명의 명칭 - 고효율 차아염소산나트륨 발생용 전극도금방법)에 기술되어 있는데 그 기술내용을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

상기 특허출원 제98-56032호에는, 모재인 Ti 표면에 브러쉬(Brushing)방법으로 도금두께를 일정하게 하고 Pt계 금속인 Pt와 Ru 및 Ir 조성물의 조성비를 다르게 하여 도금밀착성 및 차아염소산나트륨의 생산효율을 측정분석하여 Pt와 Ru 및 Ir 조성물의 조성비를 결정하는 조성물의 조성비결정단계와; 상기 조성물의 조성비결정단계에서 결정된 조성비의 조건하에서 전극의 도금두께를 변화하면서 도금밀착성 및 차아염소산나트륨의 생산효율을 측정분석하여 도금두께를 결정하는 도금두께결정단계와; 모재인 Ti 표면에 상기 도금두께결정단계에서 결정된 도금두께로 도금되도록 브러싱방법으로 도금두께를 조정하면서 400 ∼ 600℃에서 1 ∼ 5시간 열처리하는 브러싱 및 열처리단계로 이루어진 전극도금방법이 기술되어 있다. 또한, 상기 조성물의 조성비결정단계에서 결정된 조성물의 조성비를 Pt 30 ∼ 70%, Ru 15 ∼ 45%, Ir 15 ∼ 45%로 한다는 내용이 기술되어 있다.

그러나, 상기 특허출원 제98-56032호에 기술된 성분 조성비에서는 Pt 조성이 30% ∼ 70%로 그 범위가 매우 넓다. 즉, Pt의 단가가 다른 조성물질보다 비싸다는 점을 고려해 보면 경제적이지 못한 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 도금전극에 포함된 성분비를 조절하여 백금성분을 줄이면서 충분한 차아염소산나트륨을 발생시킬 수 있도록 하여 도금전극의 제조단가를 낮춰충분한 경제성을 확보할 수 있는 해수전해용 백금계 도금전극을 제공하는 데 그 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 해수를 전기 분해하여 차아염소산나트륨(NaOCl)을 발생시키기 위해 모재인 Ti 표면에 백금계 조성물을 도금한 해수전해용 백금계 도금전극에 있어서, 상기 차아염소산나트륨의 발생효율을 향상시키고 해수의 온도에 따른 상기 차아염소산나트륨의 발생효율 편차(변화율)를 최소화 하도록, 상기 조성물이 Pt 10 ∼ 30 중량%, Ir 45 ∼ 80 중량% 및 Ru 10 ∼ 25 중량%의 조성비를 갖는 것을 특징으로 한다.

아래에서, 본 발명에 따른 해수전해용 백금계 도금전극의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

먼저, 종래의 브러쉬방법을 이용하여 백금계 금속인 Pt, Ru, Ir 조성물의 조성비를 다르게 하여 다수개의 도금전극을 제작한다.

즉, 모재인 Ti 표면에 표 1에 나타낸 바와 같은 조성비를 갖도록 Pt, Ir, Ru를 혼합한 수용액을 약 3 ∼ 5㎛ 정도로 종래의 브러쉬방법을 이용하여 도금한 후, 24시간 동안 자연건조하고, 약 450℃ 정도인 열처리로에서 약 1시간 동안 열처리하여 제작하는 것으로서, 이러한 제조공정은 종래의 일반적인 도금박막 제조방법과 동일유사하다. 이 때 수행되는 열처리는 도금층과 모재인 Ti 사이의 밀착력을 향상시키기 위한 것이다.

이런 방법으로 제작된 다수개의 도금전극에 대한 차아염소산나트륨의 발생효율을 관찰하기 위해서는 차아염소산나트륨 발생장치를 이용하여야 하는데, 이런 차아염소산나트륨 발생장치는 일반적으로 사용되는 장치이다.

도금전극에 대한 차아염소산나트륨의 발생효율을 관찰하기 위해, 양극은 제작된 도금전극에 인가하고 음극은 발생장치의 치구에 연결한다. 이 때, 해수 대용으로는 3% 식염수를 사용하는데, 식염수 온도는 23℃, 전류는 4.8암페어로 고정하고 시험하였다. 발생효율은 발생용액 100밀리리터를 추출하여 칼륨이오다이드 (Potassium Iodide) 1그램과 초산 5밀리리터를 용액에 혼합한 후, 디지털 뷰렛으로 치아황산나트륨(Na₂S₂O₃)을 0.03밀리리터 씩 투입하면서 색변화를 관찰하고 무색이 될 때까지 투입하고, 이 때의 투입량을 환산하여 차아염소산나트륨의 발생량으로 환산하고, 이를 이론치인 1.064g과 비교하여 발생효율을 나타냈다.

이 때, 각각의 도금전극에 대해 분석하기 위해, 표 1(도금전극의 조성성분별 차아염소산나트륨의 발생효율을 각각 나타냄 - 본발명, 비교예, 기준예)에서 알 수 있듯이 4회 수행하여 그 때의 차아염소산나트륨의 발생효율을 각각 나타내고 그 평균을 각각 나타냈다. 이 때, 기준시편(기준예)은 Pt 만을 사용한 도금전극에서 발생한 차아염소산나트륨의 발생효율 약 70% 을 기준으로 하였다.

이와 같은 시험결과, 표 1에서 알 수 있듯이, 도금전극의 조성비에 따른 차아염소산나트륨의 발생효율이 90% 이상되는 도금전극의 조성비는 Pt 10 ∼ 30 중량%, Ir 45 ∼ 80 중량%, Ru 10 ∼ 25 중량%의 조성비로 이루어짐을 확인하였다(본발명).

그리고, 표 1에서 확인된 바와 같이, 차아염소산나트륨의 발생효율이 90% 이상되는 도금전극의 조성비가 Pt 10 ∼ 30 중량%, Ir 45 ∼ 80 중량%, Ru 10 ∼ 25 중량%의 조성비로 이루어진 도금전극의 경우에는, 표 2(3% 식염수에서 온도별 차아염소산나트륨의 발생효율 및 변화비를 나타냄)에 나타낸 바와 같이 약 5% 이내의 발생효율 편차(변화율)가 있음을 확인하였다(본발명).

그러므로, 본 발명의 조성비(Pt 10 ∼ 30 중량%, Ir 45 ∼ 80 중량%, Ru 10 ∼ 25 중량%)를 갖는 도금전극은 온도변화의 영향을 거의 받지 않고 높은 차아염소산나트륨의 발생효율을 갖는다는 것을 알 수 있다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 해수전해용 백금계 도금전극은 백금성분을 줄이면서 충분한 차아염소산나트륨을 발생시킬 수 있으므로, 해수속의 패류 및 해조류 등의 미세 생물을 효과적으로 제거하면서도 도금전극의 제조단가를 낮춰 충분한 경제성을 확보하는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 해수전해용 백금계 도금전극에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (1)

1. 해수를 전기 분해하여 차아염소산나트륨(NaOCl)을 발생시키기 위해 모재인 Ti 표면에 백금계 조성물을 도금한 해수전해용 백금계 도금전극에 있어서,

   상기 차아염소산나트륨의 발생효율을 향상시키고 해수의 온도에 따른 상기 차아염소산나트륨의 발생효율 편차(변화율)를 최소화 하도록, 상기 조성물이 Pt 10 ∼ 30 중량%, Ir 45 ∼ 80 중량% 및 Ru 10 ∼ 25 중량%의 조성비를 갖는 것을 특징으로 하는 해수전해용 백금계 도금전극.