KR100582162B1 - 수소가스 발생장치 및 생산방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력이 공급되는 전력공급선 중 입력 중성선은 전해조의 전극을 거치지 않고, 입력 라이브선은 전해조의 전극을 거치도록 하여 전해조에는 전류가 오픈회로로 이루어져 수소가스의 발생은 극대화하고 전력소비는 최소한 억제할 수 있도록 하는 수소가스 발생장치 및 생산방법에 관한 것이다.

전해액이 포함되어진 전해조와 상기 전해조의 내부에 2개 이상의 평판이 단절되어진 상태의 전극으로 구성이 되는 수소가스발생장치에 있어서, 상기 전극을 구성하는 평판들은 모두 두께가 동일하고 상기 평판들의 간격 역시 평판의 두께와 동일하도록 이루어지며, 전력이 공급되는 전력공급선 중 입력 중성선은 상기 전극을 거치지 않고 바로 부하에 연결이 되고 입력 라이브선은 상기 전극을 거친 후 부하에 연결이 되도록 구성을 하여 상기 전해조에는 전류가 오픈회로로 구성이 되는 것을 특징으로 하는 수소가스 발생장치 및 생산방법을 제공하게 된다.

전해조, 전극, 입력 중성선, 입력 라이브선, 노즐

Description

수소가스 발생장치 및 생산방법{Hydrogen gas producer system and method}

도 1은 본 발명의 수소가스 발생장치의 주요부를 나타낸 도식도,

도 2는 본 발명의 수소가스 발생장치에 따른 전극을 구성하는 평판의 실시예,

도 3은 본 발명의 수소가스 발생장치의 실험을 하는 실시예,

도 4는 도 3의 실험에 의한 수소가스 발생에 따른 데이터들이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 전해조, 2 : 전극,

3 : 전해질, 4 : 전원,

5 : 모터, 6 : 입력 중성선,

7 : 입력 라이브 선, 8 : 총입력 측정용 전력량계,

9 : 모터만의 입력 측적용 전력량계, 10 : 노즐

본 발명은 수소가스 발생장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 전력이 공급되는 전력공급선 중 입력 중성선은 전해조의 전극을 거치지 않고 부하에 연결되며, 입력 라이브선은 전해조의 전극을 거치도록 하여 부하에 연결되도록 구성하며, 상기 전해조에는 전류가 오픈회로로 이루어져 수소가스의 발생은 극대화하고 전력소비는 최소한 억제할 수 있도록 하는 수소가스 발생장치 및 생산방법에 관한 것이다.

일반적으로 전기분해(전해)를 이용한 수소가스 발생장치는 본체 내에 양극과 음극으로 된 전극을 설치하고 이에 물을 충전시킨 후 전원을 인가하여 물을 전기분해하는 방식으로 수소가스를 발생하였다.

그러나 상기와 같은 종래의 전기분해를 이용한 수소가스 발생장치는 물전기분해에 의해 수소가스를 제조하기 위해 소모되는 발생가스의 열량에 비해 전력소모가 많아 실용적이지 못하였다.

이에 따라 외부전력의 공급 없이 수소가스의 제조가 가능한 촉매 또는 광촉매를 사용하여 첨가된 화합물을 이용한 가스분해가 대안으로 제시되고 있으나 이것 또한 제법의 지속성, 안정성 및 경제성 면에서 상업화 단계로 진입하기 위해서는 해결해야 할 과제가 남겨져 있다.

따라서 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전기분해 기술이 60㎐ 또는 50㎐의 교류를 직류로 변환해 사용하는 것과 달리 본 발명은 공급되어지는 전압 및 전류가 펄스파 형식으로 공급되면 된다. 본 발명에서는 전해액이 포함된 전해조에는 전류가 오픈회로로 구성하여 수소가스 발생에 따른 전력소비를 최소한 억제시키는 수소가스 발생장치를 제공한다.

본 발명은 또한 상기 수소가스 발생장치를 이용하여 수소가스의 발생은 극대화하고 전력소비는 최소한 줄일 수 있는 수소가스 생산방법을 제공하는데 있다.

이러한 상기 목적은 본 발명에 의해 달성되며, 본 발명의 일면에 따라 전해액이 포함되어진 전해조와 상기 전해조의 내부에 2개 이상의 평판이 단절되어진 상태의 전극으로 구성이 되는 수소가스발생장치에 있어서, 상기 전극을 구성하는 평판들은 모두 두께가 동일하고 상기 평판들의 간격 역시 평판의 두께와 동일하도록 이루어지며, 전력이 공급되는 전력공급선 중 입력 중성선은 상기 전극을 거치지 않고 바로 부하에 연결이 되고 입력 라이브선은 상기 전극을 거친 후 부하에 연결이 되도록 구성을 하여 상기 전해조에는 전류가 오픈회로로 구성이 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일면에 따라, 공급되어지는 전압 및 전류는 펄스파의 형태인 것을 특징으로 한다.

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또한, 본 발명은 전해액이 포함되어진 전해조와 상기 전해조의 내부에 2개 이상의 평판이 단절되어진 상태의 전극으로 구성이 되는 수소가스 발생장치를 사용하여 수소가스를 생산하는 수소가스 생산방법에 있어서, 상기 전극을 구성하는 평판들은 모두 두께가 동일하고 상기 평판들의 간격 역시 평판의 두께와 동일하도록 이루어지며, 전력이 공급되는 전력공급선 중 입력 중성선은 상기 전극을 거치지 않고 바로 부하에 연결이 되고 입력 라이브선은 상기 전극을 거친 후 부하에 연결이 되도록 구성을 하여, 상기 전해조에는 전류가 오픈회로로 구성이 되도록 하여 수소가스를 생산토록 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상술하며, 도면 전체를 통하여 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.
도 1은 본 발명의 수소가스 발생장치의 주요부를 나타낸 도식도이고, 도 2는 본 발명의 수소가스 발생장치에 따른 전극을 구성하는 평판의 실시예이며, 도 3은 본 발명의 수소가스 발생장치의 실험을 하는 실시예, 그리고 도 4는 도 3의 실험에 의한 수소가스 발생에 따른 데이터들이다.

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본 발명의 수소가스 발생장치는 전해액(3)이 포함된 전해조(1)와,

전해조(1)내의 전극(2)과, 상기 전해액(3)과 전극(2)의 반응을 촉진하도록 충분한 전자공여가 원활히 일어나게 하는 전원수단인 전원(4)과 부하(5)로 구비된다.

상기 전해조(1)의 내부에는 2개 이상의 평판이 단절되어진 상태로 배열이 되는 전극(2)으로 구성된다. 이때 전극(2)을 구성하는 평판들은 모두 두께가 동일하며, 또한 상기 평판들의 간격 역시 상기 평판들의 두께와 동일하게 이루어진다. 여기서 상기 전극(2)은 단절된 상태로 수개까지 증설이 가능하다.

상기 전원수단인 전원(4)과 부하(5)에서는, 전력이 공급되는 전력공급선 중 입력 중성선(6)은 상기 전극(2)을 거치지 않고 바로 부하(5)에 연결이 되도록 구성되며, 전력공급선 중 입력 라이브선(7)은 상기 전극(2)을 거친 후 부하(5)에 연결이 되도록 구성을 하여 상기 전해조(1)에는 전류가 오픈회로로 구성된다.

본 발명에서 공급되어지는 전압 및 전류는 펄스파의 형태인 것이 특징이다.
본 발명의 전원은 교류 또는 직류 또는 어떤 변형파 (불 균일파 포함)의 전압과 전류가 펄스파(Pulse Wave)형식으로 제공된다.

즉, 1) AC(교류) 전원(주파수 범위 : 0-무한대)

2) AC 전원을 정류하여(반파정류 또는 전파정류) 만든 펄스파

(주파수 범위 : 0-무한대)

3) DC(직류) 전원을 펄스파로 만든 경우

(주파수 범위 : 0-무한대)

4) 기타 변형된 펄스파 (불균일 펄스파 포함)

(주파수 범위 : 0-무한대)
의 형태로 전원이 공급된다.

이 경우 전력소모가 거의 없이 수소가스 발생을 가능하게 하는 특징이 있다. 본 발명은 전해질에 따라 최대 3% 정동의 손실을 발생시킬 수도 있으나, 전해질을 조정하여 이를 극소화시킬 수가 있다.

상기 본 발명은 전해액이 포함되어진 전해조(1)와, 상기 전해조(1)의 내부에 2개 이상의 평판이 단절되어진 상태의 전극(2)으로 구성이 되는 수소가스 발생장치를 사용하여 수소가스를 생산하는 수소가스 생산방법을 또한 제공한다.

그 방법으로서, 전력이 공급되는 전력공급선 중 입력 중성선(6)은 상기 전극 을 거치지 않고 바로 부하(5)에 연결이 되며, 전력공급선 중 입력 라이브선(7)은 상기 전극(2)을 거친 후 부하(5)에 연결이 되도록 구성을 하여, 상기 전해조(1)에는 전류가 오픈회로로 구성이 되도록 하여 수소가스를 생산토록 하는 것이다.

이때, 공급되어지는 전압 및 전류는 펄스파의 형태이다.

그리고, 전극(2)을 구성하는 평판들은 모두 두께가 동일하며, 또한 상기 평판들의 간격 역시 상기 평판들의 두께와 동일하다.

도 3은 본 발명의 수소가스 발생장치의 실험하는 실시예이다. 도시된 바와 같이 N은 입력중성선(6), L은 입력 라이브선(7)이다. 그리고 전해조(1)내에는 전극(2)과 전해질(3)이 있고, 전해조(1)는 노즐(10)을 포함한다.

여기서, 모터(5)는 부하역할을 하는 것으로 무부하 운전시 44A(암페어) 정도이다. 그리고 제1 전력량계(8)는 모터(5)와 전해조(1)의 총입력측정용이고, 제2 전력랑계(9)는 모터의 입력측정용이다.

시험결과를 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

*시험결과*

1) 수소발생 탱크(전해조)를 거치지 않고,

전원(입력 중성선,입력 라이브선)을 직접 모터에 연결시켰을 경우

전압 : 224.0 볼트(V)

전류 : 44.2 암페어(A)

2) 수소발생 탱크(전해조)를 통과시킨 경우,

전압에는 변동 없음(224.0 볼트)

	10분	20분	30분	40분	50분	60분
A 포인트 B 포인트	44.0 44.1	44.0 44.2	44.2 44.1	44.1 44.3	44.2 44.2	44.3 44.2

비 고 : 전해질의 농도가 시간경과에 따라 약해지면서 전해질의 전류저항치의 변화는 미소하게 있음을 발견

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*결 과*

1) 전력소모는 0.3(A) 정도 소모

즉, 최대 220(V)×0.3(A) = 66(W) 정도 소모되면서 수소가스 발생.

2) 전해질을 이상적으로 공급해주면 상기 0.3(A)의 소모가 거의 없어짐.

삭제

3) 따라서 지나가는 전선에 수소가스발생장치를 통과시키면 수소가스가 발생 하며, 전기소모가 거의 없다.

본 발명은 물이 전기도체라는 것을 이용하여 전기가 전기분해조(전해조)의 한쪽에서 흐르기 시작하여 다른 쪽으로 이동함을 알 수 있다. 여기 전해조에서는 전혀 전기소모가 거의 없다. 실제로 전기분해조에서는 전기저항 때문에 약간 전기 소모가 있을 수 있으나, 이것은 전극의 재질 및 전도성에 따라 약간 변한다. 동선에 전기가 통하는 것 같이 물도 전기를 통전하는 것이다. 여기서 우리는 약간의 저항손실외에 에너지 손실 없음을 알수가 있으며, 부산물로 수소가스와 산소가스를 얻는 것이다. 이 부산물은 전기량 크기에 관계없이 얻어지며, 12(V), 30(A)에서도 완벽하게 동작한다.

결론적으로 전류가 물을 도체로 하여 지나가는 동안 물의 구성요소인 수소와 산소의 결합이 깨어져 수소가스와 산소가스가 생성되며, 그 생성되는 가스량은 통전한 전기량에 비례한다.

이상과 같이 본 발명의 수소가스 발생장치는 전기 소모가 전극과 물의 저항을 제외하고는 소모가 없는 장치로서 효율이 95%이상의 것으로, 낮은 전기에너지 소모로 다량의 수소가스를 생산하는 장치이다.

즉, 에너지 소모가 지극히 낮은 상태에서 전기 통전 양에 비례하여, 또한 설치된 전기분해 셀(cell)수에 따라 수소가스가 무한히 생산되는 장치이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 수소가스 발생장치 및 생산방법은 전해액이 포함된 전해조에는 전류가 오픈회로를 구성하여 수소가스 발생에 따른 전력소비를 최소한 억제시키는 수소가스 발생장치를 제공함과 아울러, 상기 수소가스 발생장치를 이용하여 수소가스의 발생은 극대화하고 전력소비는 최소한 줄일 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (6)

1. 전해액이 포함되어진 전해조와, 상기 전해조의 내부에 2개 이상의 평판이 단절되어진 상태의 전극으로 구성이 되는 수소가스발생장치에 있어서,

   상기 전극을 구성하는 평판들은 모두 두께가 동일하고, 상기 평판들의 간격 역시 평판의 두께와 동일하도록 이루어지며,

   전력이 공급되는 전력공급선 중 입력 중성선은 상기 전극을 거치지 않고 바로 부하에 연결이 되고 입력 라이브선은 상기 전극을 거친 후 부하에 연결이 되도록 구성을 하여 상기 전해조에는 전류가 오픈회로로 구성이 되는 것을 특징으로 하는 수소가스 발생장치.
2. 제 1항에 있어서,

   공급되어지는 전압 및 전류는 펄스파의 형태인 것을 특징으로 하는 수소가스 발생장치.
3. 삭제
4. 전해액이 포함되어진 전해조와, 상기 전해조의 내부에 2개 이상의 평판이 단절되어진 상태의 전극으로 구성이 되는 수소가스 발생장치를 사용하여 수소가스를 생산하는 수소가스 생산방법에 있어서,

   상기 전극을 구성하는 평판들은 모두 두께가 동일하고, 상기 평판들의 간격 역시 평판의 두께와 동일하도록 이루어지며,

   전력이 공급되는 전력공급선 중 입력 중성선은 상기 전극을 거치지 않고 바로 부하에 연결이 되고 입력 라이브선은 상기 전극을 거친 후 부하에 연결이 되도록 구성을 하여,

   상기 전해조에는 전류가 오픈회로로 구성이 되도록 하여 수소가스를 생산토록 하는 것을 특징으로 하는 수소가스 발생방법.
5. 제 1항에 있어서,

   공급되어지는 전압 및 전류는 펄스파의 형태인 것을 특징으로 하는 수소가스 생산방법.
6. 삭제

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