KR101151808B1

KR101151808B1 - 전기분해 성능을 향상시킨 전해조

Info

Publication number: KR101151808B1
Application number: KR1020110090381A
Authority: KR
Inventors: 김경환; 오재기
Original assignee: (주)오선텍
Priority date: 2011-09-06
Filing date: 2011-09-06
Publication date: 2012-06-01

Abstract

본 발명은 물을 전기분해하여 산소가스와 수소가스를 발생시키는 전해조에 있어서 부품의 수를 감소시키는 동시에 전기분해 성능을 향상시키는 것을 목적으로 하는 전해조의 구조에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전해조는 전극판이 전극판프레임의 내부에 인서트되어 있어서 전극판의 가장자리가 모두 전극판프레임에 묻혀버린 상태가 되므로 완전 밀폐형을 이루어 양극의 전하가 전극판의 특정 부분에 몰리지 않고 균일하게 분포하며, 서로간에 섞이거나 희석되지 않아 전해조의 전기분해 효율이 향상되는 현저한 효과가 있다.

Description

전기분해 성능을 향상시킨 전해조{Electrolytic cell with enhanced electrolysis function}

본 발명은 물을 전기분해하여 산소가스와 수소가스를 발생시키는 전해조에 있어서 부품의 수를 감소시키는 동시에 전기분해 성능을 향상시키는 것을 목적으로 하는 전해조의 구조에 관한 것이다.

전기분해장치는 전해액을 전기분해하여 수소가스와 산소가스를 발생시키는 장치이다. 전기분해장치의 일부를 구성하는 전해조는 공급된 전해액을 전기분해시키는 역할을 수행하는 부품이다.

전해조는 일반적으로 양단의 전극의 사이에 다수의 얇은 전극판들이 위치하는 구조로서 양단의 전극에 전압을 걸어주면 그 사이에 위치한 다수의 전극판들에 전하가 도전되면서 전극판들의 사이에서 전해액의 전기분해가 수행된다. 전극판들의 갯수가 많아지면 가스발생의 용량이 커지게 된다.

그러나 종래의 전해조는 전극판이 별도의 분리된 부품으로 구성되기 때문에 전극판의 양측에 각각 개스킷을 밀착시켜서 기밀을 유지하였는데 이러한 종래의 구조는 개스킷을 전극판의 가장자리에 밀착시킨다고 해도 전극판 또는 개스킷 등의 부품의 공차 및 개스킷의 소손에 따른 오차 때문에 전극판을 개스킷에 완전히 밀착시키기 어렵다. 따라서 전극판과 개스킷의 사이가 들뜬 부분에서는 그 지점의 전극판의 가장자리로 전하가 몰리는 현상과 양극에서 분리된 전하가 반대편으로 넘어오게 되어 전하가 서로 희석되는 현상이 발생하여 전기분해의 효율을 저하시키는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 부품의 수를 감소시키는 동시에 전기분해 성능을 향상시킬 수 있는 전해조를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 본 발명의 과제는 전해액 주입구를 통해 주입된 전해액을 전기분해하여 제1가스가스와 제2가스가스를 발생시키는 전해조에 관한 것으로서, 각각 극성이 다른 전원이 연결되는 한 쌍의 전극부들과, 상기 한 쌍의 전극부들의 사이에 개스킷, 격막 및 전극판프레임이 순차적으로 적층된 단위세트들이 다수개 적층되어 형성되고, 상기 전극판프레임은 링구조이며 내측 상부에 제1가스통로형성부와 제2가스통로형성부가 형성되고 내측 하부에 전해액통로형성부가 형성된 프레임테와 상기 프레임테의 내측으로 인서트 된 전극판을 포함하고 상기 제1가스통로형성부와 제2가스통로형성부와 전해액통로형성부에는 각각 구멍이 형성되며, 상기 격막은 상기 전극판프레임의 내측에 삽입되고 상부에는 제1가스소통구멍과 제2가스소통구멍이 형성되고 하부에는 전해액소통구멍이 형성되며, 상기 개스킷은 링구조로서 내측 상부에 제1가스통로형성부와 제2가스통로형성부가 형성되고 내측 하부에 전해액통로형성부가 형성되며, 상기 전극판프레임과 상기 격막과 상기 개스킷의 구멍들이 소통하도록 상기 전극판프레임과 상기 격막과 상기 개스킷이 적층되며, 상기 전극의 일면에서 생성된 제1가스는 상기 제1가스통로형성부들의 구멍들을 통해서 그리고 상기 전극의 반대면에서 생성된 제2가스는 상기 제2가스통로형성부들의 구멍들을 통해서 외부로 배출되고 외부에서 공급된 전해액은 상기 전해액통로형성부들의 구멍들을 통해서 내부로 유입되는 것을 특징으로 하는 전기분해 성능을 향상시킨 전해조에 의해서도 달성된다.

상기 과제를 달성하기 위해, 상기 전극판프레임의 전면에는 상기 제1가스통로형성부와 상기 제2가스통로형성부와 상기 전해액통로형성부에 각각의 구멍의 둘레를 따라 원통형돌출부들이 위로 돌출하여 형성되고 상기 원통형돌출부들에는 각각 절개부가 형성되며 상기 제2가스통로형성부와 상기 전해액통로형성부에는 상기 원통형돌출부들의 외측으로 상기 원통형돌출부들의 상기 절개부가 연결되는 절개부가 형성되고, 상기 전극판프레임의 후면에는 상기 제1가스통로형성부의 상기 구멍의 둘레를 따라 형성된 요홈과 상기 요홈에서 상기 제1가스통로형성부의 외면까지 연결되는 절개부가 형성되며 상기 제2가스통로형성부에는 상기 구멍의 둘레를 따라 요홈이 형성되고 상기 전해액통로형성부에는 상기 구멍의 둘레를 따라 형성된 요홈과 상기 요홈에서 상기 전해액통로형성부의 외면까지 연결되는 절개부가 형성되며, 상기 개스킷과 상기 격막과 상기 전극판프레임을 적층하여 결합한 상태에서, 상기 전극판의 상면과 상기 격막의 하면의 사이의 공간은 상기 제2가스통로형성부의 상기 원통형돌출부의 상기 절개부와 상기 제2가스통로형성부의 상기 절개부를 통해서 상기 제2가스통로형성부의 상기 구멍에 연결되어 상기 전극판의 상면과 상기 격막의 하면의 사이의 공간에서 발생한 상기 제2가스가 상기 제2가스통로형성부의 상기 구멍을 통해 배출되며, 상기 전극판의 하면과 상기 격막의 상면의 사이의 공간은 상기 제1가스통로형성부의 하면에 형성된 상기 절개부와 그 아래쪽에 적층되는 상기 전극판프레임의 상기 제1가스통로형성부의 상면의 상기 원통형돌출부의 상기 절개부를 통해 상기 제1가스통로형성부의 상기 구멍과 연결되어 상기 전극판의 하면과 상기 격막의 상면의 사이의 공간에서 발생한 상기 제1가스는 상기 제1가스통로형성부의 하면에 형성된 상기 절개부와 그 아래쪽에 적층되는 상기 전극판프레임의 상기 제1가스통로형성부의 상면의 상기 원통형돌출부의 상기 절개부를 통해 상기 제1가스통로형성부의 상기 구멍으로 배출되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 전해조는 전극판이 전극판프레임의 내부에 인서트되어 있어서 전극판의 가장자리가 모두 전극판프레임에 묻혀버린 상태가 되므로 완전 밀폐형을 이루어 양극의 전하가 전극판의 특정 부분에 몰리지 않고 균일하게 분포하며, 또한 전극판프레임에 전극판이 인서트되어 전극판의 양쪽 면이 완전히 분리된 구조이기 때문에 전극판의 양측에서 발생한 제1가스와 제2가스가 서로간에 섞이거나 희석되는 것을 완전하게 차단할 수 있어서 결과적으로 전해조의 전기분해 효율이 향상되는 현저한 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 전해조는 전극판과 전극판프레임이 일체를 이루기 때문에 전극판과 인접한 부품들의 사이의 기밀유지를 위한 개스킷과 같은 별도의 부품들이 필요없게 되므로 부품의 수를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전해조의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전해조의 분해사시도이고,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기분해 성능을 향상시킨 전해조의 주요 구성의 일부를 도시한 분해사시도이고,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기분해 성능을 향상시킨 전해조의 전극판프레임을 위에서 아래로 내려다 본 사시도이고,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기분해 성능을 향상시킨 전해조의 전극판프레임을 아래에서 위로 올려다 본 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전해조의 수소배출통로의 주변부분을 도시한 단면도이고,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전해조의 산소배출통로의 주변부분을 도시한 단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전해조의 구성에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전해조의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전해조의 분해사시도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기분해 성능을 향상시킨 전해조의 주요 구성의 일부를 도시한 분해사시도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기분해 성능을 향상시킨 전해조의 전극판프레임을 위에서 아래로 내려다 본 사시도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기분해 성능을 향상시킨 전해조의 전극판프레임을 아래에서 위로 올려다 본 사시도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전해조의 수소배출통로의 주변부분을 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전해조의 산소배출통로의 주변부분을 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전해조(이하 '전해조'라고 함)는 전해조의 최외곽을 구성하는 양전극부(10)와 음전극부(20) 그리고 양전극부(10)와 음전극부(20)의 사이에 배치되는 다수의 개스킷(200), 격막(170), 전극판프레임(130)을 포함하여 구성된다.

본 실시예에 따른 전해조는 양전극부(10), 개스킷(200), 격막(170), 전극판프레임(130), 개스킷(200), 음전극부(20)의 순서로 적층되며 개스킷(200), 격막(170), 전극판프레임(130)으로 구성된 단위세트는 전해조의 용량에 적합하게 수차례 반복되어 적층될 수 있고 다만 양전극부(10)와 음전극부(20)의 바로 내측에는 기밀유지를 위해 개스킷(200)이 배치되어야 한다.

양전극부(10)는 전원단자(11)를 통해 전원에 연결되며 전해조에서 발생한 산소가스와 수소가스가 배출되는 산소배출구(13) 및 수소배출구(14)가 형성되어 있다. 음전극부(20)는 전원단자(21)를 통해 전원에 연결되며 전해조로 공급되는 전해액이 주입되는 전해액유입구(23)가 형성되어 있다. 양전극부(10)와 음전극부(20)에는 각각을 상호간에 고정핀(25)으로 체결할 수 있도록 하기 위해 체결부(15, 24)가 각각 형성되어 있다. 따라서 양전극부(10)와 음전극부(20)의 사이에 다수의 개스킷(200), 격막고정링(80), 격막(170), 전극판프레임(130)을 위치시킨 상태에서 양전극부(10)와 음전극부(20)의 체결부를 고정핀(25)으로 체결한다.

전극판프레임(130)은 링구조의 프레임테(131)와 프레임테(131)의 내측으로 인서트되는 원형의 전극판(120)으로 구성된다. 전극판(120)은 프레임테(131)를 사출성형시에 인서트되어 프레임테(131)와 일체로 성형된다. 프레임테(131)에는 내측으로 돌출된 3개의 통로형성부들이 형성된다. 통로형성부는 프레임테(131)의 내측 상단의 좌측과 우측에 위치한 산소통로형성부a(140)와 수소통로형성부a(150) 그리고 프레임테(131)의 내측 하단에 위치한 전해액통로형성부a(160)로 구성된다. 전극판프레임(130)의 프레임테(131)는 경질이면서 내화학성이 좋은 합성수지 재질로 형성되며, 전극판(120)은 SUS재질 등이 사용된다.

프레임테(131)의 상면은 높이가 높게 형성된 외측부(32)가 형성되고 외측부(32)의 내측으로 단턱이 지면서 높이가 낮은 내측부(35)가 형성된다. 프레임테(131)의 외측부(32)의 상면에는 인접한 프레임테(131)와 결합시키기 위한 원주상의 결합돌기(33)가 형성되고 결합돌기(33)의 내측으로 기밀유지를 위한 미세한 높이의 제1돌출부(34)가 원주상으로 형성된다. 프레임테(131)의 내측부(35)의 상면에는 역시 기밀유지를 위해 미세한 높이의 제2돌출부(36)가 원주상으로 형성된다. 프레임테(131)의 하면은 전체적으로 거의 높이가 동일한 평면을 형성하며 외측으로는 프레임테(131)의 상면의 결합돌기(33)가 삽입될 수 있는 결합홈(37)이 원주상으로 형성되고 결합홈(37)의 내측으로 기밀유지를 위해 미세한 높이의 제3돌출부(38)와 제4돌출부(39)가 순차적으로 각각 거리를 두고 원주상으로 형성된다.

산소통로형성부a(140)는 프레임테(131)에서 내측으로 돌출되어 형성되며 돌출된 부분의 중앙에 산소소통구멍a(141)이 형성된다. 산소통로형성부a(140)의 상면에는 산소소통구멍a(141)의 둘레를 따라 원통형돌출부a1(144)가 위로 돌출되어 형성되고 원통형돌출부a1(144)에는 양측방향 및 반경방향으로 각각 절개부a1(145)가 형성되며 절개부a1(145)의 외측의 둘레에는 원주상의 제5돌출부가 형성된다. 산소통로형성부a(140)의 하면의 산소소통구멍a(141)의 둘레에는 주변보다 함몰된 요홈a1(142)이 형성되며 요홈a1(142)은 양측방향 및 반경방향으로 각각 산소통로형성부a(140)의 최외측까지 절개부a2(143)들이 형성되고 따라서 요홈a1(142)의 공간은 산소통로형성부a(140)의 외측면까지 연결된다.

수소통로형성부a(150)는 프레임테(131)에서 내측으로 돌출되어 형성되며 돌출된 부분의 중앙에 수소소통구멍a(151)이 형성된다. 수소통로형성부a(150)의 상면에는 수소소통구멍a(151)의 둘레를 따라 원통형돌출부a2(152)가 위로 돌출되어 형성되고 원통형돌출부a2(152)에는 양측방향 및 반경방향으로 각각 절개부a3(153)들이 형성되어 있다. 또한 원통형돌출부a2(152)의 절개부a3(153)들은 수소통로형성부a(150)의 양측방향 및 반경방향으로 수소통로형성부a(150)의 최외측까지 형성된 절개부a4(154)들과 이어져 있다. 따라서 수소소통구멍a(151)은 원통형돌출부a2(152)의 절개부a3(153)들과 수소통로형성부a(150)의 절개부a4(154)들을 통해서 수소통로형성부a(150)의 최외측과 소통한다. 수소통로형성부a(150)의 하면의 수소소통구멍a(151)의 둘레에는 주변보다 함몰된 요홈a2(155)이 형성되며 요홈a2(155)의 외측 둘레에는 미세한 높이를 갖는 제6돌출부(156)가 원주상으로 형성되어 있다.

전해액통로형성부a(160)는 프레임테(131)에서 내측으로 돌출되어 형성되며 돌출된 부분의 중앙에 전해액소통구멍a(161)이 형성된다. 전해액통로형성부a(160)의 상면에는 전해액소통구멍a(161)의 둘레를 따라 원통형돌출부a3(162)가 위로 돌출되어 형성되어 있고 원통형돌출부a3(162)에는 양측방향 및 반경방향으로 각각 절개부a5(163)들이 형성되어 있다. 또한 원통형돌출부a3(162)의 절개부a5(163)들은 전해액통로형성부a(160)의 양측방향 및 반경방향으로 전해액통로형성부a(160)의 최외측까지 형성된 절개부a6(164)들과 이어져 있다. 따라서 전해액소통구멍a(161)은 원통형돌출부a3(162)의 절개부a5(163)들과 전해액통로형성부a(160)의 절개부a6(164)들을 통해서 전해액통로형성부a(160)의 최외측과 소통한다. 전해액통로형성부a(160)의 하면의 전해액소통구멍a(161)의 둘레에는 주변보다 함몰된 요홈a3(165)이 형성되며 전해액통로형성부a(160)에는 요홈a3(165)의 외측의 양측방향 및 반경방향으로 각각 전해액통로형성부a(160)의 최외측까지 절개부a7(166)가 형성되고 따라서 요홈a3(165)의 공간은 전해액통로형성부a(160)의 외측면까지 연결된다.

격막(170)은 전극판(120)에서 생성되는 산소가스와 수소가스가 서로 섞이는 것을 방지하기 위한 것으로서 합성섬유 재질의 직물로 형성되며 원판형으로 형성된다. 격막(170)에는 전극판프레임(130)의 산소통로형성부a(140), 수소통로형성부a(150) 및 전해액통로형성부a(160)의 각각의 구멍들(141, 151, 161)과의 연통을 위한 산소소통구멍b(171), 수소소통구멍b(172) 및 전해액소통구멍b(173)이 형성된다. 격막(170)은 전해조에서 널리 사용되는 공지된 것으로서 구체적인 설명은 생략한다.

개스킷(200)은 기밀유지를 위해 형성되는 것으로서 밀착성능이 우수하도록 연질의 합성수지 재질로 형성된다. 개스킷(200)은 내측에 공간이 형성된 링구조의 본체(207)와 본체(207)의 내측으로 돌출된 산소통로형성부c(201), 수소통로형성부c(202) 및 전해액통로형성부c(203)가 형성된다. 개스킷(200)의 산소통로형성부c(201), 수소통로형성부c(202) 및 전해액통로형성부c(203)의 각각의 중앙에는 전극판프레임(130) 및 격막(170)에 형성된 구멍들과 연통되도록 산소소통구멍c(204), 수소소통구멍c(205) 및 전해액소통구멍c(206)이 형성된다. 개스킷(200)은 격막(170)보다 외경이 크게 형성되며 하면이 단차져서 단차진 내측부분의 공간에 격막(170)이 위치하도록 형성된다.

상기 양전극부(10), 음전극부(20), 다수의 개스킷(200), 격막(170), 전극판프레임(130)들이 결합되어 형성된 전해조의 양전극부(10) 및 음전극부(20)에 전압을 걸어주면 전극판프레임(130)에 인서트 된 전극판(120)의 양측면에 서로 다른 극성의 전하가 대전되면서 전해액이 전기분해되어 산소가스 및 수소가스가 발생한다. 양전극부(10)와 음전극부(20)에 연결되는 전원의 극성에 따라 전극판(120)의 상면과 하면에서 발생하는 산소가스와 수소가스의 위치는 바뀔 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 전해조에서 발생하는 산소가스와 수소가스가 배출되는 과정을 설명한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전해조의 수소배출통로의 주변부분을 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전해조의 산소배출통로의 주변부분을 도시한 단면도이다.

먼저 수소가스가 배출되는 과정을 설명한다. 전극판(120)의 상면과 격막(170)의 하면의 사이의 공간에서 수소가스가 발생하는 것으로 전제한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 전극판(120)의 상면과 격막(170)의 하면의 사이의 공간은 수소통로형성부a(150)의 원통형돌출부a2(152)의 절개부a3(153)와 수소통로형성부a(150)의 절개부a4(154)를 통해서 수소소통구멍a(151)에 연결된다. 따라서 전극판(120)의 상면과 격막(170)의 하면의 사이의 공간에서 발생한 수소가스는 수소통로형성부a(150)의 수소소통구멍a(151)을 통해 배출되게 된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 전극판(120)의 상면과 격막(170)의 하면의 사이의 공간은 산소통로형성부a(140)의 외면에 의해 산소소통구멍a(141)과는 차단되어 있다. 따라서 전극판(120)의 상면과 격막(170)의 하면의 사이의 공간에서 발생한 수소가스는 산소소통구멍a(141)으로 진입하지는 못한다.

다음으로 산소가스가 배출되는 과정을 설명한다. 전극판(120)의 하면과 격막(170)의 상면의 사이의 공간에서 산소가스가 발생하는 것으로 전제한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 전극판(120)의 하면과 격막(170)의 상면의 사이의 공간은 산소통로형성부a(140)의 하면에 형성된 절개부a2(143)와 그 아래쪽에 적층되는 전극판프레임(130)의 산소통로형성부a(140)의 상면의 원통형돌출부a1(144)의 절개부a1(145)를 통해 산소소통구멍a(141)과 연결된다. 따라서 전극판(120)의 하면과 격막(170)의 상면의 사이의 공간에서 발생한 산소가스는 산소통로형성부a(140)의 하면에 형성된 절개부a2(143)와 그 아래쪽에 적층되는 전극판프레임(130)의 산소통로형성부a(140)의 상면의 원통형돌출부a1(144)의 절개부a1(145)를 통해 산소소통구멍a(141)으로 배출된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 전극판(120)의 하면과 격막(170)의 상면의 사이의 공간에서 발생한 산소가스는 수소통로형성부a(150)와 개스킷(200) 및 격막(170)에 의해 수소소통구멍a(151)과 차단되어 있다. 따라서 전극판(120)의 하면과 격막(170)의 상면의 사이의 공간에서 발생한 산소가스는 수소소통구멍a(151)으로 진입하지 못한다.

이하 본 발명에 따른 전기분해 성능을 향상시킨 전해조의 작용효과를 설명한다.

① 전극판(120) 전하 균일 분포

본 발명에 따른 전해조는 전극판(120)이 전극판프레임(130)의 내부에 인서트되어 있어서 전극판(120)의 가장자리가 모두 전극판프레임(130)에 묻혀버린 상태가 된다. 따라서 전극판(120)에 대전되는 전하는 특정 부분에 집중하여 몰리지 않고 전극판(120)의 전체 면적에 걸쳐 균일하게 분포하며, 따라서 전해조의 전기분해 효율이 향상된다.

종래의 전해조는 전극판이 별도의 분리된 부품으로 구성되기 때문에 전극판의 양측에 각각 개스킷을 밀착시켜서 기밀을 유지하였는데 이러한 종래의 구조는 개스킷을 전극판의 가장자리에 밀착시킨다고 해도 전극판 또는 개스킷 등의 부품의 공차때문에 전극판을 개스킷에 완전히 밀착시키기 어렵다. 예를 들면 전극판이 약간 휘어져 있을 경우 휘어진 전극판에 개스킷을 밀착시키더라도 전극판과 개스킷의 사이가 들뜨는 부분이 발생하는 것을 막기 어려우므로 전극판과 개스킷의 완전한 밀착상태를 얻기는 어렵다. 또한 전해조의 각 구성들을 최외곽에서 볼트를 통해 조여서 밀착시키는 것이므로 볼트의 수가 많지 않으면 원주상 둘레에 걸쳐 가해지는 압력에 차이가 발생하게 되고 그 결과 전극판과 개스킷의 밀착정도가 위치마다 달라지는 결과가 발생한다. 따라서 전극판과 개스킷의 사이가 들뜬 부분에서는 그 지점의 전극판의 가장자리로 전하가 몰리는 현상이 발생한다.

그러나 본 발명에 따른 전해조는 전극판(120)이 프레임테(131)의 내부에 인서트 사출되기 때문에 전극판(120)의 가장자리 부분이 프레임테(131)의 내부에 완전히 묻혀버리게 된다. 따라서 전극판(120)의 가장자리부분 또는 절개된 부분이 없는 것과 동일한 상태가 되므로 전극판(120)의 가장자리부분 또는 절개된 부분으로 전하가 집중하여 몰리는 것을 방지할 수 있다. 그 결과 전하가 전극판(120)의 전체 면에 걸쳐 균일하게 분포하게 되고 전해조의 전기분해 효율은 향상된다.

② 부품 갯수의 감소

전극판(120)과 전극판프레임(130)일 일체를 이루기 때문에 서로 분리된 구조에서 필요로 하는 기밀유지를 위한 개스킷(200)의 갯수를 줄일 수 있다. 즉 전극판(120)과 인접한 부품들의 사이의 기밀유지를 위한 개스킷(200)과 같은 별도의 부품들이 필요없게 된다. 따라서 부품의 갯수가 감소함에 따라 부품조립의 공수가 줄어서 생산성이 향상된다.

본 발명의 실시예에서 개스킷, 격막, 전극판프레임의 프레임테에는 원주상의 돌출부들이 적절히 형성되어 개스킷, 격막, 전극판프레임이 결합되면 둘레방향으로 기밀을 유지한다. 또한 절개부가 형성된 부분을 제외하고는 개스킷, 격막, 전극판프레임들의 구멍들(산소소통구멍, 수소소통구멍, 전해액소통구멍)의 둘레에 원주상의 돌출부들이 형성되어 구멍의 둘레방향으로 기밀이 유지되도록 하였다. 즉 절개부가 형성된 부분은 당연히 기밀유지가 되지 않는 부분이며 그 이외의 부분은 기밀유지가 된 것으로 본다. 따라서 본 명세서 및 도면에 도시되거나 기재된 개스킷, 격막, 전극판프레임에 비록 돌출부들이 도시되거나 기재되지 않았다 하더라도 기밀의 유지가 필요한 곳에는 기밀유지를 위한 돌출부들이 형성된 것으로 본다.

본 발명의 바람직한 실시예에서 지칭한 산소가스와 수소가스는 제1가스와 제2가스로 호칭할 수 있으며 그 결과 산소통로형성부와 수소통로형성부는 제1가스통로형성부와 제2가스통로형성부로 지칭할 수도 있다.

양전극부(10), 음전극부(20), 전극판프레임(130), 격막(170), 개스킷(200)

Claims

전해액 주입구를 통해 주입된 전해액을 전기분해하여 제1가스가스와 제2가스가스를 발생시키는 전해조에 관한 것으로서,
각각 극성이 다른 전원이 연결되는 한 쌍의 전극부들과,
상기 한 쌍의 전극부들의 사이에 개스킷, 격막 및 전극판프레임이 순차적으로 적층된 단위세트들이 다수개 적층되어 형성되고,
상기 전극판프레임은 링구조이며 내측 상부에 제1가스통로형성부와 제2가스통로형성부가 형성되고 내측 하부에 전해액통로형성부가 형성된 프레임테와 인서트 사출성형에 의해 상기 프레임테의 내측으로 인서트 된 금속재질의 전극판을 포함하고 상기 제1가스통로형성부와 제2가스통로형성부와 전해액통로형성부에는 각각 구멍이 형성되며,
상기 격막은 상기 전극판프레임의 내측에 삽입되고 상부에는 제1가스소통구멍과 제2가스소통구멍이 형성되고 하부에는 전해액소통구멍이 형성되며,
상기 개스킷은 링구조로서 내측 상부에 제1가스통로형성부와 제2가스통로형성부가 형성되고 내측 하부에 전해액통로형성부가 형성되며,
상기 전극판프레임과 상기 격막과 상기 개스킷의 구멍들이 소통하도록 상기 전극판프레임과 상기 격막과 상기 개스킷이 적층되며,
상기 전극의 일면에서 생성된 제1가스는 상기 제1가스통로형성부들의 구멍들을 통해서 그리고 상기 전극의 반대면에서 생성된 제2가스는 상기 제2가스통로형성부들의 구멍들을 통해서 외부로 배출되고 외부에서 공급된 전해액은 상기 전해액통로형성부들의 구멍들을 통해서 내부로 유입되는 것을 특징으로 하는 전기분해 성능을 향상시킨 전해조.
제1항에 있어서,
상기 전극판프레임의 전면에는 상기 제1가스통로형성부와 상기 제2가스통로형성부와 상기 전해액통로형성부에 각각의 구멍의 둘레를 따라 원통형돌출부들이 위로 돌출하여 형성되고 상기 원통형돌출부들에는 각각 절개부가 형성되며 상기 제2가스통로형성부와 상기 전해액통로형성부에는 상기 원통형돌출부들의 외측으로 상기 원통형돌출부들의 상기 절개부가 연결되는 절개부가 형성되고,
상기 전극판프레임의 후면에는 상기 제1가스통로형성부의 상기 구멍의 둘레를 따라 형성된 요홈과 상기 요홈에서 상기 제1가스통로형성부의 외면까지 연결되는 절개부가 형성되며 상기 제2가스통로형성부에는 상기 구멍의 둘레를 따라 요홈이 형성되고 상기 전해액통로형성부에는 상기 구멍의 둘레를 따라 형성된 요홈과 상기 요홈에서 상기 전해액통로형성부의 외면까지 연결되는 절개부가 형성되며,
상기 개스킷과 상기 격막과 상기 전극판프레임을 적층하여 결합한 상태에서,
상기 전극판의 상면과 상기 격막의 하면의 사이의 공간은 상기 제2가스통로형성부의 상기 원통형돌출부의 상기 절개부와 상기 제2가스통로형성부의 상기 절개부를 통해서 상기 제2가스통로형성부의 상기 구멍에 연결되어 상기 전극판의 상면과 상기 격막의 하면의 사이의 공간에서 발생한 상기 제2가스가 상기 제2가스통로형성부의 상기 구멍을 통해 배출되며,
상기 전극판의 하면과 상기 격막의 상면의 사이의 공간은 상기 제1가스통로형성부의 하면에 형성된 상기 절개부와 그 아래쪽에 적층되는 상기 전극판프레임의 상기 제1가스통로형성부의 상면의 상기 원통형돌출부의 상기 절개부를 통해 상기 제1가스통로형성부의 상기 구멍과 연결되어 상기 전극판의 하면과 상기 격막의 상면의 사이의 공간에서 발생한 상기 제1가스는 상기 제1가스통로형성부의 하면에 형성된 상기 절개부와 그 아래쪽에 적층되는 상기 전극판프레임의 상기 제1가스통로형성부의 상면의 상기 원통형돌출부의 상기 절개부를 통해 상기 제1가스통로형성부의 상기 구멍으로 배출되는 것을 특징으로 하는 전기분해 성능을 향상시킨 전해조.