KR100422317B1 - 초부식성 합금을 이용한 발열체, 그의 제조방법 및 이를이용한 발열방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초 부식성 합금을 이용한 발열체, 그의 제조방법 및 이를 이용한 발열방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 발열체는 마그네슘계 초 부식성 합금 10중량%에 대해서 전해물질 2 내지 5중량부, 산성물질 10 내지 30중량부, 염기성 물질 2 내지 10중량부 및 촉매 0.01 내지 0.1중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 발열체는 부식성의 마그네슘계 합금을 사용하여 발열체의 중량을 대폭 감소시켜 이동성과 휴대의 편리성을 향상시키며, 열효율을 증대 시켜 고온을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 가연성 및 유독성의 기체발생을 억제하여 폭발 및 화재의 위험성을 대폭 감소시켰으며 환경 친화적인 최종 생성물이 만들어지기 때문에 환경오염을 방지할 수 있다.

Description

초부식성 합금을 이용한 발열체, 그의 제조방법 및 이를 이용한 발열방법{HEATING ELEMENT USING SUPER CORROSIVE ALLOY, METHOD FOR PREPARING IT, AND HEATING PROCESS USING IT}

본 발명은 초 부식성 합금을 이용한 발열체, 그의 제조방법 및 이를 이용한 발열 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 폭발 및 화재 위험성을 현저하게 낮추며 열효율을 향상시킨 초 부식성 합금을 이용한 발열체, 그의 제조방법 및 이를 이용한 발열 방법에 관한 것이다. 이와 같은 발열체는 버너나 히터 등의 가열도구 없이 안전하게 포장식품을 가열하여 음식을 조리하거나 뜨겁게 데울 수 있다.

일반적으로, 군인이나 등산가들에게 작전을 수행하거나 이동할 때 또는 비상시에 버너나 히터 등의 가열도구 없이 손쉽게 식품을 가열하여 취사할 수 있는 발열체는 매우 유용하며, 식품의 가열뿐만 아니라 의료용 찜질팩, 손난로용 가열체, 등으로 상업화 할 수 있기 때문에 그의 유용성은 매우 크다 할 수 있다.

지금까지 개발된 발열체들은 몇가지 금속 및 금속산화물 또는 금속염으로 구성되어 있다. 예를 들면, 생석회(CaO), 수산화칼륨(KOH), 염화칼슘(CaCl₂), 염화마그네슘(MgCl₂) 등의 화합물을 적절하게 혼합한 혼합물로 구성하거나 또는 마그네슘 합금(Mg-Alloy)에 전해물질(NaCl, KCl, MgCl₂, FeCl₂, NiCl₂) 등을 혼합하여 발열체를 구성한다. 이와 같은 발열체는 물이나 전해질 용액과 접촉시킬 때 발생한 반응열을 이용하여 버너나 히터 등의 가열도구 없이 포장식품을 가열하여 음식을 조리하거나 데울 수 있다. 그러나 전반적으로 이와 같은 발열체는 여러 가지 단점, 예를 들면, 발열체의 흡습성으로 인하여 장기간 보관하는 데 어려움이 있고, 또한 충격에 취약한 점을 지니고 있으며, 특히 효과적으로 포장하지 않으면 장기간 보관할 경우 반응성 물질들이 시간의 경과에 따라 비효율적으로 되는 등의 단점을 갖고 있다. 이에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

대한민국 특허공개번호 제2000-58524호에는 생석회에 2 내지 35중량%의 인산용액(H₃PO₄)을 접촉시켜 300mL의 물을 73 내지 100℃까지 발열 시키는 것이 기재되어 있지만, 이것은 오산화인(P₂O₅)의 조해성에 의한 맹렬한 수화반응으로 인하여 본체인 생석회와 자체 발열반응을 초래하여 유통과정에서 폭발적인 발열반응을 일으킬 위험성을 내포하고 있으며, 또한 인산용액을 폐기할 시에 생태계에 부영양화를 초래하여 환경에 비친화적인 방법이므로 바람직하지 않다.

일본특허공개번호 소62-9151호에는 생석회에 무기염의 수용액을 접촉시켜 180mL의 음료수를 50℃ 이상으로 가열하는 방법이 기재되어 있다. 이 방법이 혹한기에 수용액의 결빙을 피할 수 있다는 장점을 가지지만 음식을 조리하기에 충분치 못한 온도로 가열 된다는 단점을 갖는다.

미국 특허 제5,205,277호에는 3가지 가열 패키지, 즉 하단부에 열을 발생시키기 위해 생석회를 안치하고 중간층에 초산(CH₃COOH), 물, 염화나트륨 수용액을 설치하였고, 한편 농도가 다른 염화나트륨 수용액을 상단부에도 설치하여 용액포의 파열에 따른 생석회의 수화 반응열을 유발시켜 상단부의 용액에 의한 2차 반응열을 일으키는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 이 방법은 비교적 높은 온도를 얻을 수 있어서 혹한기나 추운 지방에서는 유용한 방법이지만 경제적으로 단가가 높다는 단점이 있다.

미국 특허 제4,522,190호, 제5,117,809호 및 제5,593,792호는 음식물이나 식료품을 가열하기 위한 가열 패키지로서 다공성 고분자인 폴리에틸렌을 이용한 초 부식성 금속합금 분말로 구성된 발열체이다. 초 부식성 마그네슘-철의 합금을 바닷물과 같은 전해질 용액과 접촉시켜 비교적 높은 열을 얻을 수 있지만, 가연성이 높고 폭발 위험성이 있는 수소가스가 다량 발생한다는 취약점이 있을 뿐만 아니라 마그네슘-철 합금은 전해질 용액과 매우 느리게 반응한다는 취약점을 가지고 있다.

대한민국 특허출원 제1999-46130호는 미국 특허 제4,522,910 및 제5,117,809호와 동일한 마그네슘-철의 초 부식성 합금을 다른 형태의 가열 패키지로 개발하여 휴대의 용이성과 가열 최고온도를 개선하였지만 여전히 수소기체의 발생에 따른 근본적인 폭발 및 화재의 위험성과 반응속도가 매우 느린 취약점을 개선하지 못하였다.

한편, 군인이나 등산가들이 작전을 수행하거나 이동할 때 대두되고 있는 문제점은 휴대품의 중량과 부피에 따른 신속성이다. 따라서, 특수한 상황에서 사용되는 발열체의 중량과 부피를 경감시키는 것은 매우 중요하며 또한 시간의 절약을 위한 신속한 가열도 매우 중요하다. 또한, 발열체를 활성화 시키는데 요구되는 물의 양도 매우 중요하다. 즉, 야전에서 마실 수 있는 물을 구한다는 것은 용이하지 않고 군인들이 휴대하고 있는 수통에 있는 물의 양은 제한되어 있어서 발열체를 활성화하기 위한 물의 양을 감소시키는 것도 중요하다.

이에 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 예의 연구한 결과, 마그네슘 금속분말을 본체로 하여 마그네슘과 전기적 접촉을 양호하게 하기 위하여 표준 환원전위가 높은 금속을 이용하여 제조한 합금을 사용하는 경우 발열체의 중량을 대폭 감소시킬 수 있음을 발견하였다. 또한, 산성조건에서 마그네슘의 산화반응이 촉진되기 때문에 pH를 산성으로 조절하기 위해 유기산 무수물 또는 유기산을 선택적으로 첨가하면 전극반응을 감소시키는 약염기성의 수산화 마그네슘(Mg(OH)₂)과 중화반응을 일으켜 유기산의 산소와 결합하여 유기산 마그네슘의 이온성 물질을 생성하며 부수적인 중화 반응열도 얻게 된다는 사실도 발견하였고, 또한 화재 및 폭발 위험성을 유발시키는 수소가스는 촉매를 사용하여 촉매반응에 의하여 흡수시킬 수 있다는 사실을 발견하여 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 폭발 및 화재 위험성을 현저하게 낮추며 열효율을 향상시킬 수 있는 초 부식성 합금을 이용한 발열체를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 초 부식성 합금을 이용한 발열체의 제조방법을 제공하는 것이다.

추가로, 본 발명의 또 다른 목적은 초 부식성 합금을 이용한 발열체의 발열방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 마그네슘계 초 부식성 합금 100중량%에 대해서, 전해질 2 내지 5중량부, 산성물질 10 내지 30중량부, 염기성 물질 2 내지 10중량부, 및 촉매 0.01 내지 0.1중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초 부식성 합금을 이용한 발열체이다.

본 발명의 발열체에서 상기 마그네슘계 초 부식성 합금으로는 Mg-Fe, Mg-Ni, Mg-Al, Mg-Cu, Mg-Zn, Mg-Cr, Mg-Fe-Ni, Mg-Cu-Ni, Mg-Al-Ni, Mg-Zn-Ni, 및 Mg-Cr-Ni로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것이 바람직하다. 또한 본 발명의 발열체에서 사용되는 전해질 물질로는 염화나트륨(NaCl), 염화칼륨(KCl), 요오드화나트륨(NaI) 및 요오드화칼륨(KI)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상 및 염화니켈(NiCl₂), 염화제 2 철(FeCl₃) 및 염화구리(CuCl₂)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 함께 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 발열체에 사용되는 산성물질로는 글리신, 말레산, 말론산, 글루타르산, 타타르산 및 시트르산으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되고, 염기성 물질로는 소다회, 중조(NaHCO₃), 규산나트륨(Na₂SiO₃), CMC 및 셀룰로오스로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것이 바람직하고 촉매로는 산화은(Ag₂O) 및 5% 탄소상의 팔라듐(Pd/5%C) 촉매를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 초 부식성 합금을 이용한 발열체의 제조방법은 마그네슘 분말에 철, 니켈, 알루미늄, 아연, 크롬, 아연 및 구리 중에서 선택된 표준 환원준위가 높은 음극물질을 비활성 용매를 사용하여 혼합하고 볼밀링하여 부식성 합금을 얻는 단계; 상기 부식성 합금의 전기적 접촉을 균일하게 하기 위해 소성하는 단계; 및 소성한 부식성 합금에 산성물질, 염기성물질, 전해질 물질 및 촉매를 첨가 혼합하여 발열체를 얻는 단계;를 포함한다.

상기 본 발명의 발열체 제조방법에 있어서, 부식성 합금을 얻는 단계의 볼밀링은 30분 내지 10시간 동안 20내지 40RPM으로 행하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제조법에서 소성 단계는 부식성 합금을 400 내지 500℃에서 30분 내지 2시간 동안 비활성 기체분위기에서 소성하는 것이 바람직하다.

상기 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 상기와 같은 발열체를 물 또는 전해질 용액과 접촉시켜 전기적 부식반응, 수화반응 및 중화반응을 통해 발열 시키는 것을 특징으로 하는 발열체의 발열 방법이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발열체는 양극물질인 마그네슘 금속분말에 표준 환원전위가 높은 금속으로 음극물질인 철, 니켈, 알루미늄, 아연, 크롬 또는 구리 등의 금속분말을 혼합한 합금을 이용하여 양극물질과 음극물질 간에 초 미세형 전지를 형성하도록 하여 전해질에 의한 전기화학 반응을 열원으로 이용한 것이다.

따라서, 상기 합금의 구체적인 예로는 이것으로 제한되는 것은 아니지만, Mg-Fe, Mg-Ni, Mg-Al, Mg-Cu, Mg-Zn, Mg-Cr, Mg-Fe-Ni, Mg-Cu-Ni, Mg-Al-Ni, Mg-Zn-Ni, 및 Mg-Cr-Ni으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택될 수 있다. 이때, 마그네슘 금속 분말의 입도 크기가 20 내지 50메쉬이고, 철, 니켈, 알루미늄, 아연, 크롬 및 구리 등의 음극물질의 입도 크기는 100 내지 200메쉬인 것이 가장 효과적인 반응속도를 얻을 수 있으며, 음극물질의 함유량은 2 내지 20중량%인 것이 최적의 성능을 구현할 수 있기 때문에 바람직하다. 상기 음극물질은 또한 하기 반응식 1과 같이 전기화학적 반응에서 소모되지 않고 부식성 양극에 의하여 생성되는 전자를 받아 전해질에 있는 양이온을 환원하는 자리를 제공한다.

산화 : Mg(s) + 2OH^-(aq) →Mg(OH)₂(s) + 2 e^-E⁰= - 2.67 V

환원 : O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4 e^-→2H₂O(l) E⁰= 1.23 V

본 발명에 따른 발열체의 주된 구성 요소인 합금은 전기화학적 전지로 구성되어 있기 때문에 전기화학적 상호작용에서 마그네슘 분말이 양극으로 행동하고 음극물질이 음극으로 행동하기 위해서는 전기적 접촉이 있어야 한다. 이때 전기적 접촉은 전해질에 의해서 일어날 수 있다. 전해질은 음극에서 생성된 수산화 이온(OH^-)이 양극에서 생성된 금속 양이온(Mg²⁺)과 결합할 수 있도록 이동할 수 있는 전기 전도의 통로를 제공하게 된다. 이를 위해 상기 전해질 물질은 합금의 중량에 기초하여 2 내지 5중량부의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하고 NaCl, KCl, NaI 및 KI로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상 사용되는 것이 바람직하다. 전해질은 전자이동의 통로로 제공되는 것 이외에도 산화작용에 따른 전극표면의 활성화를 위해 표준 환원전위가 마그네슘보다는 높은 금속의 염, 예를 들면 NiCl₂, FeCl₃및 CuCl₂를 사용하는 것이 바람직하다. 하기 반응식 2와 같이 상기 전지를 물이나 전해질과 접촉시키면 다량의 열과 수산화 마그네슘 및 수소를 생성한다.

Mg(s) + 2H₂O(l) →Mg(OH)₂(s) + H₂(g) △H = -86.8Kcal

본 발명에 따른 발열체의 첨가물질로서 산성물질은 반응속도의 향상을 위한 산성도를 pH 3 내지 7로 조절하기 위해 첨가되는 것으로 이것으로 제한되는 것은 아니지만, 글리신, 말레산, 말론산, 글루타르산, 타타르산 및 시트르산 등이 첨가될 수 있으며, 특히 글리신이 사용될 수 있는데, 글리신은 발열체의 반응시 발열온도를 현저하게 높이게 할 뿐만 아니라 인체에 무해한 환경 친화적인 생성물을 만들기 때문에 바람직하다. 이들의 사용량은 합금 중량에 기초하여 10 내지 30중량부가 바람직하다. 이와 같은 산성물질은 반응속도의 향상뿐만 아니라 발열 후 지속시간을 길게 유지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 발열체 구성 요소인 염기성 물질은 발생하는 수소를 흡착할 수 있을 뿐만 아니라 최적의 산도인 pH 값을 3 내지 7로 유지하기 위하여첨가되는 것으로 이것으로 제한되는 것은 아니지만 소다회, Na₂SiO₃, NaHCO₃, CMC 및 셀루로오스로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있으며, 그의 사용량은 합금 중량에 기초하여 2 내지 10중량부가 바람직하다. 특히, CMC와 셀루로오스는 물이나 전해질 용액을 흡수하여 용액이 고르게 침투되면서 발열반응이 전체적으로 균일하게 이루어지게 할 수 있으며 물의 증발을 억제하여 발열 지속시간을 오랫동안 유지할 수 있기 때문에 동절기와 같은 혹한기에도 유리하게 사용될 수 있게 한다. 또한 그 자체가 환경에 친화적이기 때문에 사용 후 폐기물의 환경오염 및 쓰레기 문제를 해결할 수 있다.

본 발명에 따른 발열체에 사용되는 또 다른 첨가제인 촉매는 하기 반응식 3과 같이 부식반응의 부산물인 수소기체의 발생을 억제할 수 있으며, 부수적인 열도 얻을 수 있어 가연성의 수소기체 발생의 문제를 해결하여 폭발이나 화재의 위험성을 현저하게 감소시킬 수 있다.

상기 촉매로는 산화은이나 5% 탄소상의 팔라듐을 합금 중량에 기초하여 0.01 내지 0.1중량부 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 발열체는 분말 및 과립형태로 제공될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 발열체의 제조방법에는 다음과 같은 단계, 즉 마그네슘 분말에 표준 환원준위가 높은 음극성 금속분말을 비활성 용매를 사용하여 혼합하고 볼밀링하여 부식성 합금을 얻는 단계; 상기 부식성 합금의 전기적 접촉을 균일하게 하기 위해 소성하는 단계; 및 소성한 부식성 합금에 산성물질, 염기성 물질, 전해질 염 및 촉매를 첨가하여 혼합한 발열체를 얻는 단계를 포함한다.

상기 볼밀링을 통해 부식성 합금을 얻는 단계에서, 비활성 용매를 사용하여 볼밀링하는 방법은 비활성 용매를 사용하지 않는 종래의 볼밀링법과 달리 비활성 분위기에서 밀링이 되기 때문에 입자표면에 산화피막이 형성되는 것을 방지할 수 있으며 청결한 표면이 재산화되는 것을 방지할 수 있다. 볼밀링은 30분 내지 10시간 동안 20 내지 40RPM에서 행하는 것이 마그네슘 금속 분말에 표준환원 전위가 음극물질의 입자를 잘 부착시킬 수 있다. 여기서 비활성 용매로는 핵산 또는 1,1,1-트리클로로에탄을 사용하는 것이 바람직하다. 밀링 후에, 비활성 용매를 제거하기 위해 진공 오븐에서 약 50 내지 70℃로 1 내지 3시간 건조한다.

또한, 상기 부식성 합금의 전기적 접촉을 균일하게 하기 위해 소성하는 단계는 볼밀링을 통한 기계적 접촉으로 전극간의 간격을 최소화 할 수 있지만 분포 조성비가 일정하지 않으므로 완벽한 초 미세형 전지를 구성하였다고 볼 수 없기 때문에 수행하는 것이다. 따라서, 400 내지 500℃에서 30분 내지 2시간 동안 비활성 기체분위기하에서 소성하면 금속 입자간 결합표면에 존재하는 산화물 층을 제어함은 물론 물리적 접촉성을 최적화하여 분포 조성이 균일하게 된다.

이어서, 소성한 부식성 합금에 산성물질, 염기성 물질, 전해질 염 및 촉매를 첨가하여 믹서기로 고르게 혼합한다.

이와 같이 제조된 발열체는 물 또는 전해질 용액과 접촉시켜 전기적 부식반응, 수화반응 및 중화반응을 통해 발열 시킬 수 있다. 본 발명에 따른 발열체는 전해질이 포함되어 있기 때문에 물만으로도 발열시킬 수 있다. 상기 전해질 용액으로는 3 내지 5% 염화나트륨 수용액, 3 내지 5% 염화암모늄 수용액, 1 내지 3% 염화마그네슘 수용액 및 각종 전해질 용액이 10 내지 100mL 사이에서 사용될 수 있다.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 실시예로 본 발명을 한정한 것은 아니다.

실시예 1 내지 94

20 내지 50 메쉬의 마그네슘 분말 30g과 100 내지 200 메쉬의 철 분말 5 내지 10g을 1,1,1-트리클로로에탄과 함께 약 30분 내지 10시간동안 30RPM으로 볼밀링한 후에 60℃에서 1시간동안 건조하여 140 메쉬의 망채로 채질하여 각각 Mg-2at.% Fe, Mg-5at.%Fe, Mg-10at.%Fe, Mg-15at.%Fe, 및 Mg-200at.%Fe의 부식성 합금을 제조한다. 이어서 전기적 접촉성과 분포성을 균일하게 하기 위하여 얻어진 부식성 합금을 400 내지 500℃에서 30분 내지 2시간 동안 소성하였다. 소성한 각각의 마그네슘- 철 합금에 6g의 산성물질, 3g의 염기성물질, 0.6 내지 2g의 전해질 염, 100 내지 600mg의 염화제2철과 10 내지 50mg의 촉매를 첨가한 후에 믹서기로 잘 혼합하여 여러 가지 조성의 발열체를 제조하였다.

발열체의 시간에 따른 온도변화를 측정하기 위하여 다음과 같은 발열장치를 구성하였다.

일체형의 덮개가 있는 밀폐형 포장상자 내부에서 발생되는 열의 유출이 차단된 용기를 선정하고 식품을 가상한 약 400 내지 420mL의 물을 넣은 알루미늄박 용기를 설치하여 상단과 하단으로 분리하였다. 용기의 바닥면에 수용액 또는 전해질 용액(50 내지 100mL정도의 양)의 비닐 수납봉지를 놓고 그 위에 발열체를 수용한 닥나무 섬유재의 부직포인 포장체를 올려 놓아 용액의 비닐 수납봉지에 달려있는 견인줄을 잡아 당길 때 일정부분이 터지도록 하여 발열반응이 일어나도록 구성하였다.

따라서, 상기와 같이 제조된 발열체를 상기 발열장치에 장착하여 발열체에 의해 가열된 알루미늄박 용기에 있는 물의 온도변화를 시간에 따라 측정하여 최고온도를 나타내는 경과시간과 60℃ 이상의 고온을 유지하는 경과시간을 하기 표 1에 나타내었다. 여기서, 물의 초기온도는 냉장고를 이용하여 4℃로 균일하게 조절하였고 온도변화 측정 때의 주변의 조건은 25℃, 1기압이었다.

상기 표와 같이 본 발명에 따른 발열체는 산성물질로 글리신이나 시트르산을 첨가하고 전해질 염으로 NaCl을 첨가한 경우에 평균적으로 90℃ 이상으로 가열되었으며 최소 40분간은 60℃ 이상의 고온으로 유지되는 최적의 조성임을 알 수 있었다.

실시예 95 내지 189

철 분말 대신 니켈 분말을 사용한다는 것만 제외하고 실시예 1 내지 94와 동일한 방법으로 발열체를 제조하고 그의 시간에 따른 온도변화를 측정하여, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

상기 표와 같이 본 발명에 따른 발열체는 평균적으로 90℃ 이상으로 가열되었으며 최소 40분간은 60℃ 이상의 고온으로 유지되는 것을 알 수 있었다.

실시예 190 내지 252

마그네슘 분말 30g에 200 메쉬의 철 분말 5 내지 10g과 100 내지200 메쉬 니켈 분말 2 내지 5g을 혼합하여 발열체를 제조하며 철 분말 대신 철과 니켈분말을 함께 사용한다는 것만 제외하고 실시예 1 내지 94와 동일한 방법으로 각각 Mg-2at.% Fe-1at.% Ni, Mg-5at.%Fe-3at.% Ni, Mg-10at.%Fe-5at.%Ni, Mg-15at.%Fe-7at.%Ni, 및 Mg-20at.%Fe-10at.%Ni의 부식성 합금을 제조하고 그의 시간에 따른 온도변화를 측정하여 그 결과를 표 3에 나타내었다.

상기와 같은 결과를 통해 알수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 발열체는 평균적으로 90℃ 이상으로 가열 되었으며, 최소 40분간은 고온이 유지되는 것을 알 수 있었다

이상과 같은 본 발명에 따른 발열체는 마그네슘을 본체로 하여 철, 니켈, 알루미늄, 아연, 크롬 및 구리 등을 혼합한 합금을 사용하여 발열체의 중량을 대폭 감소시켜 이동성과 휴대의 편리성을 향상시키며, 열효율을 증대시켜 고온을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 가연성 및 유독성의 기체 발생을 억제하여 폭발 및 화재 위험성을 대폭 감소시켰으며 환경 친화적인 최종 생성물이 만들어지기 때문에 환경 오염을 방지 할 수 있다.

Claims (9)

1. 마그네슘계 초부식성 합금 100중량%에 대해서, 전해질 2 내지 5중량부, 산성 물질 10 내지 30중량부, 염기성 물질 2 내지 10중량부 및 촉매 0.01 내지 0.1중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초 부식성 합금을 이용한 발열체.
2. 제 1항에 있어서, 마그네슘계 초부식성 합금으로는 Mg-Fe, Mg-Ni, Mg-Al, Mg-Cu, Mg-Zn, Mg-Cr, Mg-Fe-Ni, Mg-Cu-Ni, Mg-Al-Ni, Mg-Zn-Ni, 및 Mg-Cr-Ni로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 초 부식성 합금을 이용한 발열체.
3. 제 1항에 있어서, 전해질 물질로는 NaCl, KCl, NaI 및 KI로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상과 NiCl₂, FeCl₃및 CuCl₂로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 함께 사용하는 것을 특징으로 하는 초 부식성 합금을 이용한 발열체.
4. 제 1항에 있어서, 산성 물질로는 글리신, 말레산, 말론산, 글루타르산, 타타르산 및 시트르산으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되고, 염기성 물질로는 소다회, Na₂SiO₃, NaHCO₃, CMC 및 셀룰로오스로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 초 부식성 합금을 이용한 발열체.
5. 제 1항에 있어서, 촉매로는 Ag₂O 또는 5% 탄소상의 팔라듐 촉매를 사용하는 것을 특징으로 하는 초 부식성 합금을 이용한 발열체.
6. 마그네슘 분말에 철, 니켈, 알루미늄, 아연, 크롬 및 구리중에서 선택된 표준환원 전위가 높은 물질을 비활성 용매로 혼합하여 볼밀링으로 부식성 합금을 얻는 단계;

   상기 부식성 합금의 전기적 접촉을 균일하게 하기 위해 소성하는 단계; 및

   소성한 부식성 합금에 산성물질, 염기성 물질, 전해질 물질 및 촉매를 첨가 혼합하여 발열체를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초 부식성 합금을 이용한 발열체의 제조방법.
7. 제 6항에 있어서, 부식성 합금을 얻는 단계에서 볼밀링을 30분 내지 10시간 동안 20 내지 40RPM으로 행하는 것을 특징으로 하는 초 부식성 합금을 이용한 발열체의 제조방법.
8. 제 6항에 있어서, 소성하는 단계에서는 초 부식성 합금을 400 내지 500℃에서 30분 내지 2시간 동안 비활성 분위기하에서 소성하는 것을 특징으로 하는 초부식성 합금을 이용한 발열체의 제조방법.
9. 제 1항 내지 제 5항중의 어느 하나의 항에 따른 발열체를 물 또는 전해질 용액과 접촉시켜 전기적 부식반응과 수화반응을 통해 발열시키는 것을 특징으로 하는 발열체의 발열방법.