KR101296213B1

KR101296213B1 - 수소 제거 수단을 구비한 전기분해 장치

Info

Publication number: KR101296213B1
Application number: KR1020120094045A
Authority: KR
Inventors: 정붕익; 김정식; 신현수
Original assignee: (주) 테크윈
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2013-08-13

Abstract

본 발명은 수소 제거 수단을 구비한 전기분해 장치에 관한 것으로, 그 목적은 해수 또는 염수를 전기분해시켜 살균 및 소독용 전기분해수를 생성시 부산물로 발생하는 수소를 촉매반응을 통해 물과 열로 변환시켜 배출함으로써 수소 폭발 위험성을 제거시킨 전기분해장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 구성은 원수공급배관(20)을 통해 공급되는 물을 염수화한 염수 또는 원수공급배관(20)을 통해 공급되는 해수로부터 염화나트륨 수용액을 공급받아 전기분해반응에 의해 차아염소산나트륨과 부산물로 수소와 산소를 생산하는 전기분해조(4)와; 전기분해조에서 생산된 부산물인 수소를 산소와 반응하여 물로 전환하는 촉매에 의한 수소 제거 수단;을 포함하여 구성된 수소 제거 수단을 구비한 전기분해 장치를 발명의 특징으로 한다.

Description

수소 제거 수단을 구비한 전기분해 장치{Electrolysis apparatus with removal device for Hydrogen}

본 발명은 수소 제거 수단을 구비한 전기분해 장치에 관한 것으로, 자세하게는 해수 또는 염수를 전기분해시켜 살균 및 소독용 전기분해수(차아염소산나트륨 수용액)를 생성시 부산물로 발생하는 수소를 촉매 반응을 통해 폭발한계 이내로 제거시키는 전기분해 장치에 관한 것이다.

최근 살균 및 소독기술로 부각되는 기술 중 하나가 염수 또는 해수를 전기분해하여 전기분해수인 차아염소산나트륨 수용액을 발생시키는 전기분해 장치이다.

도 5는 일반적인 전기분해조에서의 양극과 음극반응을 보인 예시도로, 도시된 바와 같이 전기분해조에 공급된 염화나트륨과 물은 양극과 음극이 전기통전에 의해 하기식과 같이 양극반응, 음극반응 및 벌크상 반응을 통해 최종적으로 차아염소산나트륨, 염화나트륨, 산소, 수소, 물이 발생하게 된다.

(양극반응) 2Cl^- → Cl₂ + 2e^-

2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e^-

(음극반응) 2H₂O + 2e^- → 2OH^- + H₂

(벌크상 반응) Cl₂ + 2Na⁺ + 2OH^- → NaOCl + NaCl + H₂O

전기분해조에서의 염화나트륨 수용액의 전기분해는 크게 해수전해와 염수전해로 나눌 수 있다.

먼저, 해수전해의 경우 필터를 이용하여 해수 중 부유물질을 제거한 후 별도의 염화나트륨 공급없이 해수를 전기분해조로 공급하여 해수 중 염화나트륨 성분을 전기분해시켜 차아염소산나트륨을 생성한다. 구체적으로 해수는 전기분해를 통해 양극에서는 염소이온이 염소가스로 전환되고, 음극에서는 물분해를 통해 수소와 수산화이온을 생성하게 되는데, 생성된 염소와 수산화이온은 전기분해조의 전극표면반응이 아닌 벌크상에서 반응하여 차아염소산나트륨을 생성하게 된다. 이후 전기분해조를 지난 수소와 차아염소산나트륨을 포함한 수용액은 이송중인 유로의 일지점에 설치된 수소분리기를 통과하면서 수소 기체가 분리된 후 차아염소산나트륨 수용액만 차아염소산나트륨 저장탱크에 저장된다. 이후 저장된 차아염소산나트륨수용액은 차아염소산나트륨 주입장치를 통해 소독 및 살균이 필요한 관로 또는 배관에 공급되도록 구성된다.

또한 염수전해는 기본적인 구성은 상기 해수 전해와 유사하다.

도 6은 종래의 일반적인 염수전해에 의한 전기분해장치를 보인 구성도인데 이를 통해 염수 전해를 설명한다. 염수 전해는 원수공급펌프에 의해 공급되는 원수를 연수장치인 전처리장치를 통해 처리하고, 이를 염화나트륨 수용액 공급장치에 공급하여 염수를 제조하고, 이후 전기분해조로 공급하여 전기분해를 통해 차아염소산나트륨을 생성한다. 구체적으로 염수는 전기분해를 통해 양극에서는 염소이온이 염소가스로 전환되고, 음극에서는 물분해를 통해 수소와 수산화이온을 생성하게 되는데, 생성된 염소와 수산화이온은 전기분해조의 벌크상에서 반응하여 차아염소산나트륨을 생성하게 된다. 이후 전기분해조를 지난 수소와 차아염소산나트륨을 포함한 수용액은 이송중인 유로의 일지점에 설치된 수소분리기를 통과하면서 수소 기체가 분리된 후 차아염소산나트륨 수용액만 차아염소산나트륨 저장탱크에 저장된다. 이후 저장된 차아염소산나트륨수용액은 차아염소산나트륨 주입장치를 통해 소독 및 살균이 필요한 관로 또는 배관에 공급되도록 구성된다.

다만, 상기와 같은 종래 해수 또는 염수 전기분해장치의 가장 큰 문제점 중 하나는 전기분해 과정에서 생성된 수소에 의한 폭발위험성을 항시 내재하고 있다는 점이다.

이러한 수소 폭발 문제를 해결하기 위해 다양한 수단들이 제공되고 있는데, 현재까지 가장 대표적인 수소 처리 수단을 살펴보면, 차아염소산나트륨 저장조에서 송풍기 등으로 희석하여 외기로 배출되도록 구성되는 것이 일반적이다. 특히 선박 평형수(발라스트수) 처리장치와 같은 협소한 공간의 경우에는 사이클론과 같은 별도의 수소분리수단을 이용하여 외기로 배출 시키게 구성된다.

하지만 상기와 같은 종래의 수소 처리 수단은 근본적인 수소 처리 수단이 아니라 단순 희석배출만을 위한 수단으로 만약 배관이나 탱크에 국부적으로 축적되어 폭발할 수 있는 위험성을 항시 내재하고 있다는 구조적 문제점을 가진다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 해수 또는 염수를 전기분해시켜 살균 및 소독용 전기분해수를 생성시 부산물로 발생하는 수소를 촉매반응을 통해 물과 열로 변환시켜 배출함으로써 수소 폭발 위험성을 제거시킨 전기분해장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 수소를 촉매반응을 통해 물과 열로 변환시킬 때 발생하는 열을 재회수하여 살균 및 소독용 전기분해수 생산 공정에 재투입하는 전기분해 장치를 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 원수공급배관을 통해 공급되는 물을 염수화한 염수 또는 원수공급배관을 통해 공급되는 해수로부터 염화나트륨 수용액을 공급받아 전기분해반응에 의해 차아염소산나트륨과 부산물로 수소와 산소를 생산하는 전기분해조와;
상기 전기분해조에서 생산된 차아염소산나트륨을 후단의 차아염소산나트륨 저장탱크에 공급하는 배출배관 상에 설치되어, 상기 전해분해조에서 부산물로 생성된 수소와 산소 기체를 별도의 수소 포집 장치 없이 촉매반응에 의해 물과 열로 변환시키는 촉매탑으로 구성하되,
상기 배출배관 상에 설치된 촉매탑에 충전된 촉매는 수소와 산소를 반응시켜 물로 전환하는 Pt, Pd, Ru, Ir, Rh 중에서 선택된 어느 하나의 백금계 원소 또는 Ni, Cu, Fe 중에서 선택된 어느 하나의 전이금속 원소 또는 백금계 원소와 전이 금속의 혼합물을 사용한 것을 특징으로 하는 수소 제거 수단을 구비한 전기분해 장치를 제공함으로써 달성된다.

삭제

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 촉매탑에는 산소(또는 공기)를 공급하는 외기 공급장치를 더 포함하여 구성할 수 있다.

삭제

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 촉매탑과 차아염소산나트륨 저장탱크 사이의 차아염소산나트륨수용액 배출배관에 원수 공급배관과 열교환시켜 원수를 승온시키는 열교환기를 더 포함하여 구성할 수 있다.

삭제

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 원수공급배관을 통해 공급되는 물을 염수화시 전기분해조 전단에 원수를 전처리장치에 공급하는 원수공급펌프와; 원수공급펌프를 통해 공급받은 원수를 연수화하는 전처리장치와; 전처리장치를 통해 공급받은 연수에 염화나트륨을 혼합하여 전기분해조에 공급하는 염화나트륨 수용액 공급장치;가 설치될 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 원수공급배관을 통해 해수를 공급시 전기분해조 전단에 해수를 공급하는 원수공급펌프와; 해수 중 부유물질을 제거하는 필터가 설치될 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 전기분해조에서 생산된 차아염소산나트륨 수용액을 공급받아 저장하는 차아염소산나트륨 저장탱크와; 차아염소산나트륨 저장탱크에 저장된 차아염소산나트륨을 소독대상 관로나 배관에 공급하는 차아염소산나트륨 주입장치;를 더 포함하여 구성할 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 전기분해조에서 생산된 차아염소산나트륨 수용액을 소독대상 관로나 배관에 직접 공급하게 연결 구성할 수 있다.

상기와 같이 본 발명은 해수 또는 염수를 전기분해하여 살균 또는 소독용 전기분해수(차아염소산나트륨 수용액)를 생성하는 전기분해장치에서 부산물로 발생하는 수소를 촉매반응을 통해 물과 열로 변환시킴으로써 수소 폭발 위험성을 제거하였다는 장점과,

또한 염수 또는 해수를 전기분해시켜 차아염소산나트륨 발생 시 부산물로 발생하는 수소를 촉매반응을 통해 물과 열로 전환하고, 또한 수소를 물과 열로 전환시 발생된 열은 회수하여 차아염소산나트륨 발생 공정에 직접 또는 간접 열교환시켜 재사용함으로써 전기분해 과정의 에너지 효율을 높였다는 장점과,

또한 전기분해 장치에 별도의 수소 포집 및 저장장치 또는 수소 배출용 송풍기 등을 구비하지 않아도 된다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 기액분리된 수소 제거를 위한 촉매탑을 구비한 염수전해방식의 전기분해 장치의 개략적인 장치 구성도이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기액분리된 수소 제거를 위한 촉매탑을 구비한 해수전해방식의 전기분해 장치의 개략적인 장치 구성도이고,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액체상에 존재하는 수소 제거를 위한 촉매탑을 구비한 염수전해방식의 전기분해 장치의 개략적인 장치 구성도이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액체상에 존재하는 수소 제거를 위한 촉매탑을 구비한 해수전해방식의 전기분해 장치의 개략적인 장치 구성도이고,
도 5는 일반적인 전기분해조에서의 양극과 음극반응을 보인 예시도이다.
도 6은 종래의 일반적인 염수전해에 의한 전기분해 장치를 보인 구성도이다.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부 도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 기액분리된 수소 제거를 위한 촉매탑을 구비한 염수전해방식의 전기분해 장치의 개략적인 장치 구성도이다.

염수전해 방식 실시예에 따른 본 발명의 구성은 크게 원수공급배관(20)을 통해 공급되는 물을 염수로부터 염화나트륨 수용액을 공급받아 전기분해반응에 의해 차아염소산나트륨과 부산물로 수소와 산소를 생산하는 전기분해조(4)와;

전기분해조에서 생산된 부산물인 수소를 산소와 반응하여 물로 전환하는 촉매에 의한 수소 제거 수단;을 포함하여 구성된다.

한 실시예에 따른 상기 수소 제거 수단은 전기분해조에서 생산된 차아염소산나트륨 수용액에 포함된 수소기체를 기액분리하는 수소분리기(5)와; 상기 수소분리기(5)를 통해 배출된 수소기체를 기체 배출배관(21)을 통해 공급받아 촉매반응에 의해 물과 열로 변환시키는 촉매탑(9);을 포함한 구성이다.

보다 구체적으로, 상기 구성을 모두 포함한 한 실시예로 본 발명을 설명하면 , 전기분해조에 염화나트륨 수용액을 제공하기 위한 수단인 원수공급배관(20)을 흐르는 원수를 전처리장치에 공급하는 원수공급펌프(1)와; 원수공급펌프를 통해 공급받은 원수를 연수화하는 전처리장치(2)와; 전처리장치를 통해 공급받은 연수에 염화나트륨을 혼합하여 전기분해조에 공급하는 염화나트륨 수용액 공급장치(3)와; 염화나트륨 수용액을 공급받아 전기분해하여 차아염소산나트륨을 생산하면서 부산물로 수소(음극반응)와 산소(양극반응)를 생산하는 전기분해조(4)와; 전기분해조에서 생산된 차아염소산나트륨을 차아염소산나트륨 저장탱크에 공급하는 배출배관 상에 설치되어 전기분해조에서 차아염소산나트륨 생산 시 부산물로 생성된 수소 기체를 차아염소산나트륨 수용액으로부터 기액분리하는 수소분리기(5)와; 수소가 제거된 차아염소산나트륨 수용액을 공급받아 저장하는 차아염소산나트륨 저장탱크(6)와; 차아염소산나트륨 저장탱크에 저장된 차아염소산나트륨을 소독대상 관로나 배관(7)에 공급하는 차아염소산나트륨 주입장치(8)와; 상기 수소분리기(5)를 통해 배출된 수소기체를 기체 배출배관(21)을 통해 공급받아 촉매반응에 의해 물과 열로 변환시키는 촉매탑(9);으로 구성할 수 있다.

또한 본 발명은 상기 수소가 제거된 차아염소산나트륨 수용액을 공급받아 저장하는 차아염소산나트륨 저장탱크(6)와; 차아염소산나트륨 저장탱크에 저장된 차아염소산나트륨을 소독대상 관로나 배관(7)에 공급하는 차아염소산나트륨 주입장치(8);를 제거하고, 직접 소독대상 관로나 배관(7)에 차아염소산나트륨 수용액이 공급되도록 구성할 수 있다.

또한 본 발명은 촉매탑(9)에서 배출배관(91)을 통해 배출되는 물의 열을 원수 공급배관(20)과 열교환시켜 원수를 승온시키도록 배출배관에 열교환기(11)를 더 포함하여 구성할 수 있다.

또한 본 발명은 원수 승온의 다른 실시예로 열교환기(11) 없이 승온된 물을 직접 원수에 공급하여 혼합하여 원수를 승온시키게 구성할 수도 있다. 즉, 열교환기 또는 배출되는 물을 직접 원수와 혼합하여 사용할 수 있다. 이와 같이 촉매반응을 통해 발생된 열을 열교환기를 통해 원수를 승온시켜 전해반응의 유입수로 사용하면 전해반응의 효율을 증가시키게 된다. 예를 들어 겨울철에 원수의 온도가 너무 낮을 경우 전극수명이 저하되고, 차염발생효율이 낮아지는 문제가 발생할 수 있는데 이를 예방할 수 있다.

상기 촉매탑에 충전된 촉매는 수소와 산소를 반응시켜 물로 전환하는 촉매로 백금계 원소 또는 전이금속 원소 또는 이들의 혼합물을 사용한다. 여기서 백금계 원소는 Pt, Pd, Ru, Ir, Rh 중에서 선택된 어느 하나이고, 전이금속은 Ni, Cu, Fe 중에서 선택된 어느 하나이다. 이와 같은 촉매는 촉매반응에 의해 수소와 산소를 물로 변환시켜 준다. 이때 촉매탑은 일반적인 촉매반응을 수행할 수 있는 구조이면 충분하다. 그리고 수소는 폭발 한계 범위 이내까지인 4% 이내로 제거하면 된다.

상기 촉매탑(9)에서 수소와 반응하는 산소는 전기분해조(4)에서 양극반응의 부산물로 생성되는데 필요시 원활한 물 생성을 위해 일부는 외기의 도입을 통해 이루어질 수 있다. 이를 위해 촉매탑에는 필요한 일부 산소(또는 공기)를 공급하는 외기 공급장치(10)를 더 포함하여 구성할 수 있다. 이와 같이 외기 공급장치(10)로부터 연결된 배관을 통해 순수한 산소 또는 공기를 공급받음으로써 촉매탑에서 대부분의 수소를 물로 변환 시키게 된다.

촉매탑에서 일어나는 촉매반응은 하기 식과 같다.

(촉매반응)

상기 염화나트륨 수용액 공급장치(3)는 공급된 원수와 저장된 염화나트륨을염화나트륨 수용액으로 만들어 공급하게 된다. 이에 관련된 기술은 차아염소산나트륨 발생장치의 일반적인 구성이므로 어떤 방식을 사용해도 상관없다.

또한 상기 전기분해조 역시 공지의 격막식 또는 무격막식 전기분해조의 구성을 사용하면 된다.

또한 상기 기액분리수단인 수소분리기의 형태는 사이클론 형태가 바람직하다. 이는 회전에 의한 와류발생으로 액체내 기체의 배출효과가 좋기 때문이다.

또한 상기 도면에서는 미도시되었으나, 상기 전기분해조(4)에는 전류공급수단과, 안정적인 전원공급을 위한 정류기 그리고 상기 각 수단을 제어하는 수단이 구비됨은 물론이다. 다만 이와 같은 장치 구성은 전기분해장치에 일반적으로 구성되는 것이므로 자세한 구조나 작동원리는 생략한다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기액분리된 수소 제거를 위한 촉매탑을 구비한 해수전해방식의 전기분해 장치의 개략적인 장치 구성도이다.

도시된 바와 같이 해수전해 방식은 도 1에 도시된 장치구성 중 전기분해조 전단에 구성된 전처리장치와 염화나트륨수용액 공급장치가 제거되고, 대신 원수 공급배관(20)을 통해 전기분해조로 공급되는 해수 중 부유물질을 제거하는 필터(12)가 설치된 것만 다르고 나머지 구성은 도 1과 동일하다. 이와 같은 해수를 원수로 사용한 본 발명은 해수를 사용하는 원자력발전소, 대단위 공장, 담수화 설비 및 선박 등에 적용할 수 있다.

즉, 해수 전해 방식 실시예에 따른 본 발명의 구성은 크게 원수공급배관(20)을 통해 공급되는 해수로부터 염화나트륨 수용액을 공급받아 전기분해반응에 의해 차아염소산나트륨과 부산물로 수소와 산소를 생산하는 전기분해조(4)와;

상기 수소 제거 수단은 전기분해조에서 생산된 차아염소산나트륨 수용액에 포함된 수소기체를 기액분리하는 수소분리기(5)와; 상기 수소분리기(5)를 통해 배출된 수소기체를 기체 배출배관(21)을 통해 공급받아 촉매반응에 의해 물과 열로 변환시키는 촉매탑(9);을 포함한 구성이다. 나머지 구성은 도 1을 참조하면 된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액체상에 존재하는 수소 제거를 위한 촉매탑을 구비한 염수전해방식의 전기분해 장치의 개략적인 장치 구성도이다.

염수전해 방식 실시예에 따른 본 발명의 구성은 크게 원수공급배관(20)을 통해 공급되는 물을 염수화한 염화나트륨 수용액을 공급받아 전기분해반응에 의해 차아염소산나트륨과 부산물로 수소와 산소를 생산하는 전기분해조(4)와;

상기 수소 제거 수단은 전기분해조에서 생산된 차아염소산나트륨을 차아염소산나트륨 저장탱크에 공급하는 배출배관 상에 설치되어 전기분해조에서 차아염소산나트륨 생산 시 부산물로 생성된 수소 기체를 촉매반응에 의해 물과 열로 변환시키는 촉매탑(9)으로 구성된다.

보다 구체적으로, 상기 구성을 모두 포함한 한 실시예로 본 발명을 설명하면, 염수전해 방식의 다른 실시예에 따른 본 발명의 구성은 크게 전기분해조에 염화나트륨 수용액을 제공하기 위한 수단인 원수공급배관(20)을 흐르는 원수를 전처리장치에 공급하는 원수공급펌프(1)와; 원수공급펌프를 통해 공급받은 원수를 연수화하는 전처리장치(2)와; 전처리장치를 통해 공급받은 연수에 염화나트륨을 혼합하여 전기분해조에 공급하는 염화나트륨 수용액 공급장치(3)와; 염화나트륨 수용액을 공급받아 전기분해하여 차아염소산나트륨을 생산하면서 부산물로 수소(음극반응)와 산소(양극반응)를 생산하는 전기분해조(4)와; 전기분해조에서 생산된 차아염소산나트륨을 차아염소산나트륨 저장탱크에 공급하는 배출배관 상에 설치되어 전기분해조에서 차아염소산나트륨 생산 시 부산물로 생성된 수소 기체를 촉매반응에 의해 물과 열로 변환시키는 촉매탑(9)과; 수소가 제거된 차아염소산나트륨 수용액을 공급받아 저장하는 차아염소산나트륨 저장탱크(6)와; 차아염소산나트륨 저장탱크에 저장된 차아염소산나트륨을 소독대상 관로나 배관(7)에 공급하는 차아염소산나트륨 주입장치(8);로 구성된다.

촉매탑에서 일어나는 촉매반응은 하기 식과 같다.

(촉매반응)

또한 본 발명은 촉매탑(9)과 차아염소산나트륨 저장탱크(6) 사이의 차아염소산나트륨수용액 배출배관(92)에 원수 공급배관(20)과 열교환시켜 원수를 승온시키는 열교환기(11)를 더 포함하여 구성할 수 있다.

이와 같은 구성에 의해 차아염소산나트륨 수용액의 온도는 낮추어주고, 열교환기(11)를 통해 승온된 용수는 전해반응의 원수 공급배관(20)을 통해 공급함으로써 전기분해조에서의 전해반응의 효율을 증가시키게 된다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액체상에 존재하는 수소 제거를 위한 촉매탑을 구비한 해수전해방식의 전기분해 장치의 개략적인 장치 구성도이다. 해수전해 방식은 도 3에 도시된 장치구성 중 전기분해조 전단에 구성된 전처리장치와 염화나트륨수용액 공급장치가 제거되고, 대신 원수 공급배관(20)을 통해 유입되는 해수 중 부유물질을 제거하는 필터(12)가 설치된 것만 다르고 나머지 장치 구성은 도 3과 동일하다.

상기 수소 제거 수단은 전기분해조에서 생산된 차아염소산나트륨을 차아염소산나트륨 저장탱크에 공급하는 배출배관 상에 설치되어 전기분해조에서 차아염소산나트륨 생산 시 부산물로 생성된 수소 기체를 촉매반응에 의해 물과 열로 변환시키는 촉매탑(9)으로 구성된다. 나머지 구성은 도 3을 참조하면 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(1) : 원수공급펌프 (2) : 전처리장치
(3) : 염화나트륨 수용액 공급장치 (4) : 전기분해조
(5) : 수소분리기 (6) : 차아염소산나트륨 저장탱크
(7) : 관로 또는 배관 (8) : 차아염소산나트륨 주입장치
(9) : 촉매탑 (10) : 외기 공급장치
(11) : 열교환기 (12) : 필터
(20) : 원수공급배관 (21) : 기체 배출배관
(91, 92) : 배출배관

Claims

원수공급배관(20)을 통해 공급되는 물을 염수화한 염수 또는 원수공급배관(20)을 통해 공급되는 해수로부터 염화나트륨 수용액을 공급받아 전기분해반응에 의해 차아염소산나트륨과 부산물로 수소와 산소를 생산하는 전기분해조(4)와;
상기 전기분해조에서 생산된 차아염소산나트륨을 후단의 차아염소산나트륨 저장탱크(6)에 공급하는 배출배관(92) 상에 설치되어, 상기 전해분해조에서 부산물로 생성된 수소와 산소 기체를 별도의 수소 포집 장치 없이 촉매반응에 의해 물과 열로 변환시키는 촉매탑(9)으로 구성하되,
상기 배출배관(92) 상에 설치된 촉매탑에 충전된 촉매는 수소와 산소를 반응시켜 물로 전환하는 Pt, Pd, Ru, Ir, Rh 중에서 선택된 어느 하나의 백금계 원소 또는 Ni, Cu, Fe 중에서 선택된 어느 하나의 전이금속 원소 또는 백금계 원소와 전이 금속의 혼합물을 사용한 것을 특징으로 하는 수소 제거 수단을 구비한 전기분해 장치.
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청구항 1에 있어서,
상기 촉매탑(9)에는 산소(또는 공기)를 공급하는 외기 공급장치(10)를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 수소 제거 수단을 구비한 전기분해 장치.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 촉매탑(9)과 차아염소산나트륨 저장탱크(6) 사이의 차아염소산나트륨수용액 배출배관(92)에는 원수 공급배관(20)과 열교환시켜 원수를 승온시키는 열교환기(11)를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 수소 제거 수단을 구비한 전기분해 장치.
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청구항 1에 있어서,
상기 원수공급배관(20)을 통해 공급되는 물을 염수화시 전기분해조(4) 전단에 원수를 전처리장치에 공급하는 원수공급펌프(1)와; 원수공급펌프를 통해 공급받은 원수를 연수화하는 전처리장치(2)와; 전처리장치를 통해 공급받은 연수에 염화나트륨을 혼합하여 전기분해조에 공급하는 염화나트륨 수용액 공급장치(3);가 설치되는 것을 특징으로 하는 수소 제거 수단을 구비한 전기분해 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 원수공급배관(20)을 통해 해수를 공급시 전기분해조(4) 전단에 해수를 공급하는 원수공급펌프(1)와; 해수 중 부유물질을 제거하는 필터(12)가 설치되는 것을 특징으로 하는 수소 제거 수단을 구비한 전기분해 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전기분해조에서 생산된 차아염소산나트륨 수용액을 공급받아 저장하는 차아염소산나트륨 저장탱크(6)와; 차아염소산나트륨 저장탱크에 저장된 차아염소산나트륨을 소독대상 관로나 배관(7)에 공급하는 차아염소산나트륨 주입장치(8);를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 수소 제거 수단을 구비한 전기분해 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전기분해조에서 생산된 차아염소산나트륨 수용액을 소독대상 관로나 배관(7)에 직접 공급하게 연결 구성한 것을 특징으로 하는 수소 제거 수단을 구비한 전기분해 장치.