KR100843404B1 - Hydrogen generator having a porous electrode plate - Google Patents

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KR100843404B1
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hydrogen
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길재형
이홍렬
쿤두 아루나바
장재혁
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Abstract

A hydrogen generator having a porous electrode plate is provided to increase the generation amount of hydrogen by increasing surface area of electrodes that come in contact with an electrolyte in a limited space. A hydrogen generator(100) having a porous electrode plate comprises: an electrolyzer(110) filled with a predetermined amount of an electrolyte; a cover(120) which covers and seals an opened top part of the electrolyzer, and which has at least one hydrogen outlet(124) formed therein; an electrode part(130) having a body which is fixed to the cover and dipped into the electrolyzer, and in which a through hole is formed such that the electrolyte of the electrolyzer passes through the through hole freely; and a power supply part(140) for applying an electric current to the electrode part, wherein the electrode part includes anode electrode plates(131) and a cathode electrode plate(132), and the anode and cathode electrode plates include first and second holders having a porous part formed on surfaces thereof such that the electrolyte passes through the porous part freely, and a porous body fixedly disposed between the first and second holders.

Description

다공성 전극판을 갖는 수소발생장치{Hydrogen Generator Having a Porous Electrode Plate}Hydrogen Generator Having a Porous Electrode Plate

도 1은 종래기술에 따른 수소발생장치를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a hydrogen generator according to the prior art.

도 2는 본 발명에 따른 다공성 전극판을 갖는 수소발생장치를 도시한 분해 사시도이다.2 is an exploded perspective view showing a hydrogen generator having a porous electrode plate according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 다공성 전극판을 갖는 수소발생장치에 채용되는 전극부를 도시한 것으로서, 3 is a view showing an electrode unit employed in the hydrogen generating apparatus having a porous electrode plate according to the present invention,

a)는 분해 사시도이고, a) is an exploded perspective view,

b)는 전체 구성도이다. b) is the overall configuration diagram.

도 4는 본 발명에 따른 다공성 전극판을 갖는 수소발생장치를 도시한 단면도이다.4 is a sectional view showing a hydrogen generating device having a porous electrode plate according to the present invention.

* 도면의 주요 부분의 부호의 설명 *Explanation of symbols of the main parts of the drawings

110 : 전해조 115: 실링부재110: electrolyzer 115: sealing member

120 : 덮개 122 : 고정공120: cover 122: fixing hole

124 : 수소 배출구 130 : 전극부124: hydrogen outlet 130: electrode

130a,130c : 제1,2 홀더 130b : 다공체130a, 130c: first and second holder 130b: porous body

131 : 양극전극판 132 : 음극전극판131: anode electrode plate 132: cathode electrode plate

136 : 다공부 140 : 전원부136: porous portion 140: power supply

본 발명은 수소를 발생시키는 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 전해액과 접촉되는 전극판의 구조를 변경하여 전해액과의 접촉면적을 증대시켜 수소의 발생량을 증가시킬 수 있는 다공성 전극판을 갖는 수소발생장치에 관한 것이다. The present invention relates to a device for generating hydrogen, and more particularly to a hydrogen generating device having a porous electrode plate that can increase the amount of hydrogen generated by changing the structure of the electrode plate in contact with the electrolyte solution to increase the contact area with the electrolyte solution. It is about.

최근 휴대폰, PDA, 디지털 카메라, 노트북 PC 등 휴대용 소형 전자기기의 사용이 증가하고 있으며, 특히 휴대폰용 DMB 방송이 시작되면서 휴대용 소형 단말기에서 전원 성능의 향상이 요구되고 있는 실정이다.Recently, the use of portable small electronic devices such as mobile phones, PDAs, digital cameras, notebook PCs, etc. is increasing, and in particular, as DMB broadcasting for mobile phones is started, power performance is required to be improved in portable small terminals.

현재 일반적으로 사용되고 있는 리튬 이온 2차전지는 그 용량이 DMB 방송을 2시간정도 시청할 수 있는 수준이며, 성능 향상이 진행되고 있기는 하지만, 보다 근본적인 해결방안으로서 보다 소형화되고 고용량의 전원공급이 가능한 마이크로 연료전지에 대한 기대가 커지고 있다. Lithium ion secondary batteries, which are currently used in general, can watch DMB broadcasting for about 2 hours, and although the performance improvement is progressing, as a more fundamental solution, micro fuel that can be miniaturized and high capacity power can be supplied. Expectations for batteries are growing.

일반적으로 마이크로 연료전지는 높은 성능을 구현하기 위해서는 수소가 가장 적합한 연료이므로, 상기 마이크로 연료전지에 공급되는 수소를 발생시키는 장치에 대한 필요성이 요구되고 있다. In general, since a micro fuel cell is a most suitable fuel for implementing high performance, there is a need for a device for generating hydrogen supplied to the micro fuel cell.

이러한 연료전지를 구현할 수 있는 방식으로서는 연료극에 메탄올과 같은 탄 화수소계 연료을 직접 공급하는 직접 메탄올(Direct Methanol)방식과, 메탄올로부터 수소를 추출하여 연료극에 주입하는 RHFC(Reformed Hydrogen Fuel Cell) 방식이 알려져 있다. As a method of realizing such a fuel cell, a direct methanol method of directly supplying a hydrocarbon-based fuel such as methanol to the anode and a reformed hydrogen fuel cell (RHFC) method of extracting hydrogen from methanol and injecting the fuel into the anode are known. have.

상기 RHFC 방식은 PEM(Polymer Electrode Membrane) 방식과 같이 수소를 연료로 사용하므로 고출력화, 단위 체적당 구현 가능한 전력용량, 그리고 물 이외의 반응물이 없는 점에서 장점이 있으나 시스템에 별도의 개질기(Reformer)가 추가되어야 하므로 소형화에 불리한 단점을 가지고 있다. The RHFC method uses hydrogen as a fuel like PEM (Polymer Electrode Membrane) method, so it has advantages in high output, power capacity per unit volume, and no reactants other than water, but a separate reformer in the system Has to be added, which has disadvantages in miniaturization.

또한, 이러한 개질기는 탄화수소계 액체연료를 기체상태로 기화시키는 증발부와, 250℃ 내지 350℃ 의 온도에서 촉매반응을 통하여 연료인 메탄올을 수소로 전환시키는 개질부, 그리고 개질반응시 부가적으로 발생되는 부산물인 CO가스(또는 CO2가스)를 제거하는 CO 제거부(또는 CO2 제거부)를 추가로 포함하여 구성된다. In addition, such a reformer is an evaporation unit for vaporizing a hydrocarbon-based liquid fuel in a gaseous state, a reforming unit for converting methanol, which is a fuel, into hydrogen through a catalytic reaction at a temperature of 250 ° C to 350 ° C, and additionally generated during the reforming reaction. It is configured to further include a gas by-product of CO (or CO 2 gas) to remove reject the CO (or CO 2 removal) which is.

그러나, 상기 개질부에서의 개질반응은 반응온도를 250℃ 내지 350℃ 사이로 유지시키면서 이루어지는 흡열반응이며, 상기 CO 제거부에서는 170℃ 내지 200℃ 정도의 온도를 일정하게 유지시키는 발열반응으로 이루어지기 때문에, 양호한 반응효율을 얻기 위해서는 구조가 복잡한 고온 시스템을 요구하게 되고, 이로 인하여 전체적인 연료전지의 장치구조가 복잡해지고 이를 제조하는데 소요되는 비용을 절감하는데 한계가 있었다. However, the reforming reaction in the reforming unit is an endothermic reaction that is maintained while maintaining the reaction temperature between 250 ℃ and 350 ℃, because the CO removal portion is made of an exothermic reaction to maintain a constant temperature of about 170 ℃ to 200 ℃ In order to obtain a good reaction efficiency, a complicated high temperature system is required, and thus the overall structure of the fuel cell device is complicated and there is a limit in reducing the cost of manufacturing the same.

또한, 개질반응시 발생되는 부산물인 CO 가스 또는 CO2가스를 제거하기 위한 별도의 제거구조를 필수적으로 구비해야만 하기 때문에 장치의 전체부피를 줄이고 제조비용을 절감하는데 한계가 있었다.In addition, since there must be a separate removal structure for removing the CO gas or CO 2 gas by-product generated during the reforming reaction, there was a limit to reduce the overall volume of the device and reduce the manufacturing cost.

한편, 전기분해에 의해서 수소를 발생시키는 방식으로는 도 1에 도시한 바와 같이, 일정크기의 전해조(1)내에 바닷물과 같은 전해액을 채우고, 상기 전해조에는 수소보다 이온화 경향이 큰 마그네슘(Mg)을 소재로 하는 애노드 전극(2)과 철(Fe)을 소재로 하는 캐소드 전극(3)을 침지하고, 상기 전해조(1)에는 상기 애노드 전극(2)과 캐소드 전극(3)을 고정하고 수소배출구(5)를 갖는 덮개(4)를 구비한다. On the other hand, as a method of generating hydrogen by electrolysis, as shown in FIG. 1, an electrolytic solution such as seawater is filled in an electrolytic cell 1 of a predetermined size, and magnesium (Mg) having a greater ionization tendency than hydrogen is filled in the electrolytic cell. The anode electrode 2 made of a material and the cathode electrode 3 made of iron (Fe) are immersed, and the anode electrode 2 and the cathode electrode 3 are fixed to the electrolytic cell 1, and a hydrogen discharge port ( And a cover 4 having 5).

이러한 상태에서 상기 애노드 전극(2)과 캐소드 전극(3)에 전류를 인가하게 되면, 하기 반응식 1, 2 및 3 에 의해서 마그네슘이 물과 반응하게 되면, 전해조(1)에서는 하기 반응식 4와 같이 수산화 마그네슘이 생기고, 수소를 발생시킨다. In this state, when the current is applied to the anode electrode 2 and the cathode electrode 3, when magnesium reacts with water according to the following reaction formulas 1, 2 and 3, the electrolytic cell 1 is hydroxide as shown in the following reaction formula (4) Magnesium is produced and hydrogen is generated.

Mg → Mg+2 + 2e- Mg → Mg +2 + 2e -

2H2O → 2OH- + 2H+ 2H 2 O → 2OH - + 2H +

2H+ + 2e- → H2 2H + + 2e - → H 2

Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2 Mg + 2H 2 O → Mg (OH) 2 + H 2

그리고, 상기와 같은 반응식에 의해서 얻어지는 수산화 마그네슘은 전해조(1)내부에 그대로 잔류하게 되는 반면에, 상기 수소는 덮개(4)의 수소배출구(5)를 통하여 외부로 배출되어 연료로 사용할 수 있게 되는 것이다. And, while the magnesium hydroxide obtained by the above reaction formula remains intact inside the electrolytic cell 1, the hydrogen is discharged to the outside through the hydrogen discharge port 5 of the cover 4 to be used as fuel will be.

도 1에서 미설명 부호 6은 상기 전해조(1)내로 전해액을 보충하는 펌프이다. Reference numeral 6 in FIG. 1 denotes a pump that replenishes the electrolyte solution into the electrolytic cell 1.

그러나, 상기 전해조(1)에서 발생되는 수소발생량은 상기 전해조(1)에 침지된 전극(2)(3)과 상기 전해조(1)내의 전해액이 서로 접촉하는 면적에 비례하게 되는데, 상기 애노드 전극(2)과 캐소드 전극(3)은 사각판으로 구비되고, 상기 전해조(1)에 배치되는 전극의 수는 제한적이기 때문에, 상기 전해조(1)에서 발생되는 수소발생량을 증대시키는데 한계가 있었다. However, the amount of hydrogen generated in the electrolytic cell 1 is proportional to the area in which the electrodes 2 and 3 immersed in the electrolytic cell 1 and the electrolyte in the electrolytic cell 1 are in contact with each other. 2) and the cathode electrode (3) is provided with a rectangular plate, the number of electrodes disposed in the electrolytic cell 1 is limited, there was a limit to increase the amount of hydrogen generated in the electrolytic cell (1).

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로써, 그 목적은 제한된 공간내에서 전해액과 접촉되는 전극의 표면적을 증대시켜 수소발생량을 증가시킬 수 있는 다공성 전극판을 갖는 수소발생장치를 제공하고자 한다. Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, the object of the hydrogen generating apparatus having a porous electrode plate that can increase the amount of hydrogen generated by increasing the surface area of the electrode in contact with the electrolyte in a limited space To provide.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 일정량의 전해액이 채워지는 전해조 ; 상기 전해조의 개방된 상부를 덮어 밀폐하고, 적어도 하나의 수소배출구를 구비하는 덮개 ; 상기 덮개에 고정되어 상기 전해조에 침지되는 몸체에 상기 전해조의 전해액이 자유롭게 통과하는 통공을 구비하는 전극부 ; 및 상기 전극부에 전류를 인가하는 전원부 ; 를 포함하며, 상기 전극부는 양극 전극판과 양극 전극판을 포함하고, 상기 양극,음극 전극판은 표면에 전해액이 자유롭게 통과하는 다공부를 구비하는 제1,2홀더와, 상기 제1,2홀더사이에 배치되어 고정되는 다공체를 포함함을 특징으로 하는 다공성 전극판을 갖는 수소발생장치를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is an electrolytic cell is filled with a certain amount of electrolyte; A cover covering and sealing the open top of the electrolytic cell, the cover having at least one hydrogen outlet; An electrode part fixed to the cover and having a through hole freely passing through the electrolyte of the electrolytic cell in the body immersed in the electrolytic cell; And a power supply unit applying current to the electrode unit. The electrode part includes a positive electrode plate and a positive electrode plate, the positive electrode, the negative electrode plate has a first and second holder having a porous portion through which the electrolyte passes freely on the surface, and the first and second holder Provided is a hydrogen generator having a porous electrode plate, characterized in that it comprises a porous body disposed between and fixed.

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더욱 바람직하게, 상기 다공체는 도전성 금속섬유로 이루어진다. More preferably, the porous body is made of a conductive metal fiber.

더욱 바람직하게, 상기 다공체는 서로 다른 다공율 구배를 갖는 적어도 2층이상의 도전성 금속섬유층으로 구성될 수도 있다. More preferably, the porous body may be composed of at least two conductive metal fiber layers having different porosity gradients.

더욱 바람직하게, 상기 다공체는 상기 전원부와 전기적으로 연결된다.More preferably, the porous body is electrically connected to the power supply unit.

바람직하게, 상기 전해조와 덮개사이에는 실링부재를 구비한다. Preferably, a sealing member is provided between the electrolyzer and the cover.

이하,본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 다공성 전극판을 갖는 수소발생장치를 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 다공성 전극판을 갖는 수소발생장치에 채용되는 전극부를 도시한 것으로서 a)는 분해 사시도이고, b)는 전체 구성도이며, 도 4는 본 발명에 따른 다공성 전극판을 갖는 수소발생장치를 도시한 단면도이다. Figure 2 is an exploded perspective view showing a hydrogen generating apparatus having a porous electrode plate according to the present invention, Figure 3 shows an electrode portion employed in the hydrogen generating apparatus having a porous electrode plate according to the present invention a) is an exploded perspective view B) is an overall configuration diagram, and FIG. 4 is a sectional view showing a hydrogen generator having a porous electrode plate according to the present invention.

본 발명의 장치(100)는 도 2 내지 4에 도시한 바와 같이, 전해조(110), 덮개(120), 전극부(130) 및 전원부(140)를 포함한다. The apparatus 100 of the present invention includes an electrolyzer 110, a cover 120, an electrode unit 130, and a power supply unit 140, as shown in FIGS. 2 to 4.

상기 전해조(110)는 일정량의 전해액을 수용할 수 있도록 일정크기의 내부공간을 갖는 직육면체상의 박스 구조물로 구비된다. The electrolytic cell 110 is provided with a box-shaped box structure having an internal space of a predetermined size to accommodate a predetermined amount of electrolyte.

여기서, 상기 전해조(110)의 외부면에는 전해액을 보충할 수 있도록 펌프를 갖는 전해액 보충라인(미도시)을 구비할 수도 있다. Here, the outer surface of the electrolytic cell 110 may be provided with an electrolyte replenishment line (not shown) having a pump to replenish the electrolyte.

상기 덮개(120)는 상기 전해액이 채워지는 전해조(110)의 개방된 상부를 덮어 밀폐하도록 상기 전해조(110)의 상부에 결합되는 판상의 구조물이다. The cover 120 is a plate-like structure coupled to the upper portion of the electrolytic cell 110 to cover and seal the open top of the electrolytic cell 110 is filled with the electrolyte.

이러한 덮개(120)의 외부면에는 상기 전극부(130)를 구성하는 양극전극판(131)과 음극전극판(132)을 각각 고정할 수 있도록 복수개의 고정공(122)을 구비한다.The outer surface of the cover 120 is provided with a plurality of fixing holes 122 to fix the positive electrode plate 131 and the negative electrode plate 132 constituting the electrode unit 130, respectively.

또한, 상기 덮개(120)의 외부면에는 상기 전해조(110)의 내부에서 발생된 수소를 외부로 배출할 수 있도록 적어도 하나의 수소배출구(124)를 구비한다. In addition, the outer surface of the cover 120 is provided with at least one hydrogen outlet 124 to discharge the hydrogen generated in the interior of the electrolytic cell 110 to the outside.

상기 전해조(110)의 상부단과 상기 덮개(120)사이에는 러버재와 같은 실링부재(115)를 갖추어 상기 전해조(110)내의 전해액이 외부로 유출되는 것을 방지하도록 한다. A sealing member 115, such as a rubber material, is provided between the upper end of the electrolytic cell 110 and the cover 120 to prevent the electrolyte in the electrolytic cell 110 from flowing out.

상기 전극부(130)는 상기 덮개(120)에 고정되어 상기 전해조(110)의 전해액이 침지되는 몸체에 상기 전해조(110)의 전해액이 자유롭게 통과하면서 전해액과의 접촉면적을 증대시키는 통공을 구비한다. The electrode unit 130 has a through hole fixed to the cover 120 to increase the contact area with the electrolyte while the electrolyte of the electrolytic cell 110 passes freely through the body in which the electrolyte of the electrolytic cell 110 is immersed. .

이러한 전극부(130)는 상기 전원부(140)의 양극단자와 전기적으로 연결되는 양극전극판(131)과, 상기 전원부(140)의 음극단자와 전기적으로 연결되는 음극전극판(132)으로 구성된다. The electrode unit 130 includes a cathode electrode plate 131 electrically connected to the anode terminal of the power supply unit 140, and a cathode electrode plate 132 electrically connected to the cathode terminal of the power supply unit 140. .

상기 양극, 음극전극판(131)(132)은 상기 전해조(110)의 전해액에 침지되는 몸체표면에 전해액이 자유롭게 통과할 수 있도록 다공부(136)를 구비하는 제1,2홀더(130a)(130c)를 갖추고, 상기 제1,2홀더(130a)(130c)사이에는 상기 다공부(136)를 통과한 전해액이 자유롭게 통과하면서 전해액과의 접촉면적을 증대시키는 다공체(130b)를 포함한다.The anode and cathode electrode plates 131 and 132 may include first and second holders 130a having a porous portion 136 so that the electrolyte can freely pass through the body surface immersed in the electrolyte of the electrolytic cell 110 ( 130c and a porous body 130b between the first and second holders 130a and 130c to increase the contact area with the electrolyte while allowing the electrolyte to pass through the porous portion 136 to pass freely.

상기 다공체(130b)는 상기 제1,2홀더(130a)(130c)의 다공부(136)를 제외하는 제 1,2 홀더(130a)(130c)의 프레임부(135)간의 압착에 의해서 고정되거나 상기 프레임부(135)에 부착되어 고정될 수도 있다. The porous body 130b is fixed by compression between the frame portions 135 of the first and second holders 130a and 130c excluding the porous portions 136 of the first and second holders 130a and 130c. The frame unit 135 may be attached and fixed.

상기 프레임부(135)에는 상기 전원부(140)와 전기적으로 접속될 수 있도록 단자부를 구비한다. The frame unit 135 includes a terminal unit to be electrically connected to the power supply unit 140.

여기서, 상기 제1,2 홀더(130a)(130c)사이에 구비되는 다공체(130b)는 도전성 금속섬유로 이루어지는 것이 바람직하다. Here, the porous body 130b provided between the first and second holders 130a and 130c is preferably made of a conductive metal fiber.

상기 금속섬유는 스테인레스, 동, 니켈 및 퍼크랄로이(fecralloy)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 금속으로부터 형성되며, 이로부터 선택된 금속은 당해분야에 공지된 고진공 용융 및 초급냉 디스크(Disk) 공법에 따라 1∼100㎛의 굵기를 갖는 금속섬유로 제조되며, 이러한 금속섬유는 균일한 다공이 형성되도록 분산되어 웹 형태로 제조되는 것이 바람직하다.The metal fiber is formed from at least one metal selected from the group consisting of stainless steel, copper, nickel and fecralloy, the metal selected from which is subjected to a high vacuum melting and supercooled disk process known in the art. Accordingly, it is made of metal fibers having a thickness of 1 to 100 μm, and the metal fibers are preferably dispersed and formed in a web form to form uniform pores.

또한, 상기 다공체(130b)는 서로 다른 다공율 구배를 갖는 웹 형태의 도전성 금속섬유층을 적어도 2층이상 적층하여 구성할 수도 있다. In addition, the porous body 130b may be configured by stacking at least two conductive metal fiber layers having a web shape having different porosity gradients.

상기 전원부(140)는 상기 전극부(130)를 구성하는 양극 전극판(131)과 음극 전극판(132)과 전기적으로 연결되어 상기 양극, 음극 전극판(131)(132)에 전류를 인가하는 것이다.The power supply unit 140 is electrically connected to the positive electrode plate 131 and the negative electrode plate 132 constituting the electrode unit 130 to apply current to the positive and negative electrode plates 131 and 132. will be.

상기 전원부(140)는 상기 양극, 음극 전극판(131)(132)을 구성하는 제1,2홀 더(130a)(130c)에 전기적으로 연결될 수도 있지만 이에 한정되는 것은 아니며 상기 제1,2홀더(130a)(130c)사이에 구비되는 다공체(130b)에 전기적으로 연결될 수도 있다. The power supply unit 140 may be electrically connected to the first and second holders 130a and 130c constituting the positive and negative electrode plates 131 and 132, but is not limited thereto. It may be electrically connected to the porous body 130b provided between the 130a and 130c.

상기한 구성을 갖는 수소발생장치(100)의 전해조(110)에 바닷물과 같은 전해액을 채우게 되면, 상기 전해조(110)에 설치된 전극부(130)는 몸체 대부분이 전해액에 침지된다. When the electrolyte such as seawater is filled in the electrolytic cell 110 of the hydrogen generating apparatus 100 having the above-described configuration, the electrode part 130 installed in the electrolytic cell 110 is immersed in the electrolyte.

상기 전해조(110)의 개방된 상부는 덮개(120)에 의해서 밀폐되고, 상기 전해조(110)내의 전해액은 상기 전해조(110)의 상부단과 상기 덮개(120)사이에 구비되는 실링부재(115)에 의해서 외부로 유출되는 것이 방지된다. The open upper portion of the electrolytic cell 110 is sealed by the cover 120, the electrolyte in the electrolytic cell 110 is to the sealing member 115 provided between the upper end of the electrolytic cell 110 and the cover 120. Is prevented from leaking outside.

이러한 상태에서, 상기 전극부(130)와 전기적으로 연결된 전원부(140)의 스위치(미도시)를 "온(on)" 시키면, 상기 전극부(130)의 양극전극판(131)과 음극전극판(132)에는 일정세기의 전류가 공급되면서 상기 전해조(110)내의 전해액을 전기분해시키면서 수소를 발생시키는 것이다. In this state, when the switch (not shown) of the power supply unit 140 electrically connected to the electrode unit 130 is turned on, the positive electrode plate 131 and the negative electrode plate of the electrode unit 130 are turned on. 132 is to generate hydrogen while the current of a certain intensity is supplied to the electrolytic solution in the electrolytic cell 110.

이때, 상기 전해조(110)의 전해액에 침지되는 양극 전극판(131)과 음극 전극판(132)은 다공부(136)를 갖는 제1,2홀더(130a)(130c)와 이들 사이에 배치되는 다공체(130b)로 이루어져 있기 때문에, 상기 전해액은 상기 다공부(136)를 통하여 금속섬유로 이루어지는 다공체(130b)를 자유롭게 통과하면서 이들과의 접촉면적을 판상으로 이루어지는 전극판에 비하여 증대시킬 수 있고, 이로 인하여 전해액과 전극판간의 접촉면적이 증대되는 만큼 전해액의 전기분해시 발생되는 수소 발생량을 증가시킬수 있는 것이다.In this case, the positive electrode plate 131 and the negative electrode plate 132 immersed in the electrolyte of the electrolytic cell 110 are disposed between the first and second holders 130a and 130c having the porous portion 136 and therebetween. Since the electrolyte is composed of the porous body 130b, the electrolyte can freely pass through the porous body 130b made of metal fibers through the porous part 136, and the contact area therewith can be increased as compared with that of the plate-shaped electrode plate. As a result, as the contact area between the electrolyte and the electrode plate is increased, the amount of hydrogen generated during electrolysis of the electrolyte may be increased.

즉, 상기 양극 전극판(131)이 수소보다 이온화 경향이 큰 마그네슘(Mg)을 소재로 하여 구성되고, 상기 음극 전극판(132)이 철(Fe)을 소재로 하여 구성되는 경우, 양극 전극판(131)과 음극 전극판(132)에 전류를 인가하게 되면, 상기 반응식1, 2 및 3에 의해서 양극 전극판(131)의 마그네슘이 전해액의 물과 반응하게 되면, 전해조(1100)에서는 상기 반응식 4와 같이 수산화 마그네슘이 생기고, 수소를 발생시킨다. That is, when the anode electrode plate 131 is made of magnesium (Mg) having a larger ionization tendency than hydrogen, and the cathode electrode plate 132 is made of iron (Fe), the anode electrode plate When the current is applied to the 131 and the negative electrode plate 132, when the magnesium of the positive electrode plate 131 reacts with the water of the electrolyte according to the reaction schemes 1, 2 and 3, the electrolytic cell 1100 in the reaction scheme Like 4, magnesium hydroxide is produced and hydrogen is generated.

이때, 상기 전해조(110)내부에서 발생된 수소는 상기 덮개(120)에 구비된 수소 배출구(124)를 통하여 외부로 배출되고, 수산화 마그네슘은 전해조(110)내에 잔류하게 되며, 외부로 배출되는 수소는 연료전지의 발전부측으로 공급되어 전기를 발생시킬 수 있는 것이다. At this time, the hydrogen generated in the electrolytic cell 110 is discharged to the outside through the hydrogen outlet 124 provided in the cover 120, magnesium hydroxide is remaining in the electrolytic cell 110, the hydrogen discharged to the outside Is supplied to the power generation section of the fuel cell to generate electricity.

즉, 수소는 상기 발전부에 구비된 양극 분리판을 통하여 양극으로 공급되고, 산소를 포함하는 공기는 상기 발전부에 구비된 음극 분리판을 통하여 음극으로 공급되도록 한다. That is, hydrogen is supplied to the cathode through the anode separator provided in the power generation unit, and air containing oxygen is supplied to the cathode through the cathode separator provided in the power generation unit.

상기와 같이 발전부내로 공급되는 수소와 공기는 고분자전해질막을 사이에 두고 흐르며 양극에서는 하기 반응식 5와 같이 수소의 전기화학적 산화가 진행되고, 음극에서는 하기 반응식 6과 같이, 산소의 전기화학적 환원이 일어나게 된다. As described above, hydrogen and air supplied into the power generation unit flow with the polymer electrolyte membrane interposed therebetween, and the electrochemical oxidation of hydrogen proceeds at the anode as shown in Scheme 5 below, and the electrochemical reduction of oxygen occurs at the cathode as shown in Scheme 6 below. do.

이때 생성되는 전자의 이동으로 인해 전기가 발생되며, 발생된 전기는 양극, 음극용 집전판에서 집전하여 에너지원으로 사용하게 된다.At this time, electricity is generated due to the movement of the generated electrons, and the generated electricity is collected in a current collector plate for the positive electrode and the negative electrode and used as an energy source.

양(Anode) 전극 반응 : H2 -> 2H+ + 2e- Amount (Anode) electrode reaction: H 2 -> 2H + + 2e -

음(Cathode) 전극 반응 : (1/2)O2 + 2H+ + 2e- --> H2OUm (Cathode) electrode reaction: (1/2) O 2 + 2H + + 2e - -> H 2 O

본 발명은 특정한 실시예와 관련하여 도시되고 설명되었지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다. While the invention has been shown and described in connection with specific embodiments, it is to be understood that various changes and modifications can be made in the art without departing from the spirit or the scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated that those skilled in the art can easily know.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 전해조의 전해액에 침지되는 양극 전극판과 음극전극판을 전해액이 자유롭게 통과되는 다공성 구조로 구비함으로서, 전극판과 전해액과의 접촉면적을 증대시킬 수 있기 때문에, 전해조의 내부공간을 증대시키거나 전해조의 내부에 배치되는 전극판의 설치갯수를 늘리지 않고도 제한된 전해조의 공간내에서 전해액과 접촉되는 전극의 표면적을 증대시켜 수소발생량을 증가시킬 수 있는 효과가 얻어진다. According to the present invention as described above, since the positive electrode plate and the negative electrode plate immersed in the electrolytic solution of the electrolytic cell are provided in a porous structure through which the electrolytic solution can pass freely, the contact area between the electrode plate and the electrolytic solution can be increased. It is possible to increase the amount of hydrogen generated by increasing the surface area of the electrode in contact with the electrolyte in the limited electrolytic cell space without increasing the internal space of the electrode or increasing the number of installation of the electrode plate disposed inside the electrolytic cell.

또한, 장치의 부피를 줄여 소형화를 도모하고, 취급 및 사용이 편리하여 휴대단말기, 전자수첩, PDA, PMP,MP3 플레이어, 네비게이션 등의 연료전지에 채용하여 사용할 수 있는 것이다. In addition, the device can be miniaturized by reducing the volume of the device, and can be easily used in fuel cells such as portable terminals, electronic notebooks, PDAs, PMPs, MP3 players, and navigation devices.

Claims (6)

일정량의 전해액이 채워지는 전해조 ; An electrolytic cell in which a certain amount of electrolyte is filled; 상기 전해조의 개방된 상부를 덮어 밀폐하고, 적어도 하나의 수소배출구를 구비하는 덮개 ;A cover covering and sealing the open top of the electrolytic cell, the cover having at least one hydrogen outlet; 상기 덮개에 고정되어 상기 전해조에 침지되는 몸체에 상기 전해조의 전해액이 자유롭게 통과하는 통공을 구비하는 전극부 ; 및 An electrode part fixed to the cover and having a through hole freely passing through the electrolyte of the electrolytic cell in the body immersed in the electrolytic cell; And 상기 전극부에 전류를 인가하는 전원부 ; 를 포함하고, A power supply unit applying a current to the electrode unit; Including, 상기 전극부는 양극 전극판과 양극 전극판을 포함하고, 상기 양극,음극 전극판은 표면에 전해액이 자유롭게 통과하는 다공부를 구비하는 제1,2홀더와, 상기 제1,2홀더사이에 배치되어 고정되는 다공체를 포함함을 특징으로 하는 다공성 전극판을 갖는 수소발생장치.The electrode part includes a positive electrode plate and a positive electrode plate, and the positive electrode and the negative electrode plate are disposed between the first and second holders having a porous portion through which an electrolyte passes freely on a surface thereof, and the first and second holders. Hydrogen generating device having a porous electrode plate characterized in that it comprises a porous body to be fixed. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 다공체는 도전성 금속섬유로 이루어짐을 특징으로 하는 다공성 전극판을 갖는 수소발생장치. The hydrogen generator of claim 1, wherein the porous body is made of a conductive metal fiber. 제1항에 있어서, 상기 다공체는 서로 다른 다공율 구배를 갖는 적어도 2층이상의 도전성 금속섬유층으로 구성됨을 특징으로 하는 다공성 전극판을 갖는 수소발생장치. The hydrogen generator of claim 1, wherein the porous body comprises at least two conductive metal fiber layers having different porosity gradients. 제1항에 있어서, 상기 다공체는 상기 전원부와 전기적으로 연결됨을 특징으로 하는 다공성 전극판을 갖는 수소발생장치. The hydrogen generator of claim 1, wherein the porous body is electrically connected to the power supply unit. 제1항에 있어서, 상기 전해조와 덮개사이에는 실링부재를 구비함을 특징으로 하는 다공성 전극판을 갖는 수소발생장치. The hydrogen generator of claim 1, wherein a sealing member is provided between the electrolyzer and the cover.
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