KR101357876B1 - 알카리 전해수 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 애노드와 캐소드 전극들 사이에 충전된 물을 전기분해하는 전기분해장치에 관한 것으로, 애노드와 캐소드 전극들 사이에 충전된 물을 전기분해하여 알카리 전해수를 제조하는 알카리 전해수 제조장치에 있어서, 상기 애노드 전극으로 마그네슘을 포함하여 알카리 토류 금속의 환봉으로 형성하고, 상기 캐소드 전극으로는 상기 애노드 전극에 동심원적 외측에 동파이프의 내경표면에 금도금을 형성한 것과 텅스텐 파이프에 백금 도금을 형성한 것 중에서 선택된 어느 하나로 구성됨으로써, 필요한 알카리성 전해수만 생성할 수 있게 되어 불필요한 산성수가 생성되지 않으므로 경제적이다.

Description

알카리 전해수 제조장치{APPARATUS FOR PRODUCING ALKALI ELECTRO-ANALYSISED WATER}

본 발명은 전기분해에 의한 전해수를 제조하는 장치에 관한 것으로, 특히 물의 전기분해시에 알카리성 전해수만을 생성하여 불필요한 산성수가 생성되지 않도록 개선된 알카리 전해수 제조장치에 관한 것이다.

물의 전기분해에 의해 전해수, 즉 산성수와 알카리수를 제조하는 것이 널리 알려져 있으며, 산성의 전해수는 예를들어 차아염소산의 산화력에 의해 우수한 살균성을 나타내므로 의료기관에서 소독 등의 용도로 사용되고, 알카리성 전해수는 음료수안에 함유되는 칼슘, 나트륨, 마그네슘, 칼륨 등의 미네랄분이 양이온으로 존재하기 때문에, 이 알카리성 전해수를 음용하면 위장내의 이상발효나 소화불량, 설사, 위산과다 등을 억제한다는 의료효과가 있는 것으로 알려져 있다.

이러한 전해수를 제조하는 종래 방법으로는 음이온 투과막 등의 이온 투과성 격막을 통해 대향 배치된 한 쌍의 전해실에 각각 전극을 배치하고, 각 전해실에 각각 원수를 공급하는 동시에, 양 전극 사이에 전압을 인가하여, 양극측의 전해실에서는 차아염소산을 포함하는 산성의 전해수를 얻게 되고, 음극측의 전해실로 부터는 알카리성 전해수를 얻는 전해수 생성 방법이 알려져 있다.

이러한 종래의 전해수 제조방법에서 일정 비율로 산성의 전해수가 생성되는 것을 피할 수 없으며, 예를들어 알카리성 전해수가 필요한 경우에 생성되는 불필요한 산성 전해수는 폐수 처리하게 되어 수질 환경을 저해하게 되는 문제가 있고, 고가의 이온 교환막을 일정 기간 사용후 교체해야 하는 비용 부담 및 불필요한 산성수 수용을 위한 전해실을 별도로 구비하여야 하는데 따른 전해수 생성장치의 비용증가 등의 문제가 있었다.

또한, 종래의 배치식 전해수 제조장치에서는 수중에 함유된 칼슘이나, 마그네슘 등의 양이온이 전기분해시 음극판에 석출되며, 이 석출물은 스케일이 되어 전해능력을 저하시키고, 그 때문에 음극판을 정기적으로 교환할 필요가 있으며, 사용자는 항상 음극판의 교환빈도에 유의해야 하고, 만일, 이 교환을 게을리 하면 소망하는 pH 값의 전해수를 얻을 수 없다. 또한, 전해수 제조장치에 있어서, 전극판이 점하는 코스트 비율은 매우 커서 비용부담에 의해 전해수 생성장치 보급에 방해하는 문제가 있었다.

2002.11.30. 공고 한국 특허 등록 제 10-0341131호

본 발명의 목적은 상기한 종래 전기분해에 의한 전해수를 제조하는 장치에 따른 문제점을 해결하도록, 애노드 전극과 캐소드 전극 사이의 격벽을 갖지 않는 장치로 알카리 전해수만을 생성하는 알카리 전해수 제조장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 알카리 전해수 제조장치는, 애노드와 캐소드 전극들 사이에 충전된 물을 전기분해하여 알카리 전해수를 제조하는 알카리 전해수 제조장치에 있어서, 상기 애노드 전극으로 마그네슘을 포함하여 알카리 토류 금속의 환봉으로 형성하고, 상기 캐소드 전극으로는 상기 애노드 전극에 동심원적 외측에 동파이프의 내경표면에 금도금을 형성한 것과 텅스텐 파이프에 백금 도금을 형성한 것 중에서 선택된 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하여 구성된다.

상기 애노드와 캐소드 사이에 1.3 ~ 2.0 A/dm2의 전류밀도로 안정된 전류가 인가되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 애노드와 캐소드의 간극은 2.0 ~ 2.5mm로 유지되고, 상기 간극으로 하방에서 상방으로 0.01 ~ 0.15m/min의 유속으로 원수를 공급하는 정량 펌프를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 알카리 전해수 제조장치에서는 필요한 알카리성 전해수만 생성할 수 있게 되어 불필요한 산성수가 생성되지 않으므로 경제적이다.

도 1은 본 발명에 따른 전극구조를 보여주는 알카리 전해수 제조장치의 개략적인 횡단면도.
도 2는 도 1의 알카리 전해수 제조장치의 종단면도.

이하에서는 본 발명의 실시예를 도시한 첨부 도면을 참고하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1는 본 발명에 의한 전기분해장치의 전극구조를 횡단면도로 개략적으로 보여주고 있으며, 도 2는 도 1의 전기분해장치의 전극구조를 종단면도로 개략적으로 보여주고 있다.

본 발명에 따른 알카리 전해수 제조장치는 중심부에 원형의 애노드(1)와 그 동심원적으로 외측에 미리 설정된 간격으로 이격되어 간극(3)이 형성되게 배치된 파이프 형태의 캐소드(2)를 포함한다. 원수는 정량 펌프에 의해 하단으로부터 간극(3)으로 공급된다.

상기 캐소드(2)의 내측면(4)은 도면에 개략적으로 도시된 바와같이 요철 형상이 길이방향으로 형성하는 것이 바람직하며, 이로써 전기분해가 이루어지는 면적이 확대되어 전기분해 효율이 증대된다.

상기 애노드와 캐소드의 간극은 2.0 ~ 2.5mm인 것이 바람직하며, 원수는 정량펌프에 의해 하단에서 상방으로 0.01 ~ 0.15m/min의 유속으로 공급하도록 되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 조건에서 안정된 전기분해를 위하여 상기 애노드와 캐소드 사이에는 직류 전원에 의해 1.3 ~ 2.0 A/dm2의 전류밀도로 안정된 전류가 인가되도록 정전류전원장치를 갖는 것이 바람직하다.

애노드 전극에는 알카리토류금속 혹은 마그네슘을 사용하고, 캐소드 전극으로는 동파이프 내측면에 금도금하거나 스테인레스 파이프 내측면에 백금도금을 형성한 것이 바람직하다.

상기 애노드에 직류 전원에 의해 정전압이 인가되고 캐소드에 부의 전압이 통전되면, 마그네슘으로 된 애노드 전극 자체로 부터 Mg 이온이 방출된다. 그 Mg 이온은 애노드 전극 부근에 존재하는 OH기와 직접 반응하여 Mg(OH)2가 생성된다. 이때 H기와 반응하는 물질은 방출되지 않기 때문에, H기는 캐소드 부근에서 H2로서 방출된다. 발생된 수소는 캐소드의 요철 형상의 표면을 따라 상방으로 이동한다. 캐소드 표면에서는 계면 효과로 전해수 및 수소의 중량차에 의해 애노드와 캐소드 사이에서 두가지 상태의 흐름이 발생한다. 이때, 애노드 표면에서 전기분해에 의해 발생된 산소는 OH기와 수소 결합에 의해 물로 되어 산성수가 생기지 않고, 예를들어 pH 10.5 ~ 11.0의 강알카리성 전해수만 상단으로 배출될 수 있다.

본 발명의 알카리 전해수 제조장치에서는 구조적으로, 그리고 전기적 및 물질적으로 제어하는 설계에 의해 구성되어 산성물질을 생성하는 조건이 만족되지 않기 때문에, 산성수가 생성되지 않는다. 원수를 하단으로 부터 공급하여 애노드와 캐소드 사이에 1.3 ~ 2.0 A/dm2의 전류밀도로 전류가 인가됨으로써 격벽과 이온교환막을 사용하지 않고도 연속적으로 알카리성 전해수가 생성되어 경제적이다.

원수중에 존재하는 양이온과 음이온은 본 발명의 전기분해장치의 전극에서 방출되는 Mg의 방출량과 비교하여 절대량이 극미량이다. 이에 반하여 알카리성과 산성의 물질이 생성되어도 pH적으로 상쇄되는 부분이 커서 pH를 변화시킬 정도의 생성량이 되지 못한다.

본 발명에서 애노드를 마그네슘으로 형성하는 경우에는 전기분해 동안에 Mg가 용해되어 전해수는 MgOH 또는 Mg(OH)2를 함유하여 H2 가스와 함께 상부제공되는 도면에 도시되지 않은 노즐을 통해 배출된다.

또한, 애노드를 마그네슘 봉으로 형성한 전술한 실시예 대신에 스테인레스 파이프로 형성할 수도 있으며, 이 경우 탄산칼륨의 전해질이 물에 제공되고, 이 경우 애노드는 그 자체가 용해되지 않고 물과 혼합된 탄산칼륨의 전해질이 용해되어 KOH가 발생되고 전술한 설명에서 Mg 대신에 K가 적용되어 KOH로 되고 H2가 알카리수와 함께 상단으로 부터 배출된다.

본 발명은 물을 전기분해하여 알카리수를 생성하는 알카리 전해수 제조장치, 특히 산성수를 생성하지 않고 알카릴수만을 생성할 수 있는 알카리 전해수 제조장치에 적용할 수 있다.

1 : 애노드 2 : 캐소드
3 : 간극

Claims (4)

1. 애노드와 캐소드 전극들 사이에 충전된 물을 전기분해하여 알카리 전해수를 제조하는 알카리 전해수 제조장치에 있어서, 상기 애노드 전극으로 마그네슘을 포함하여 알카리 토류 금속의 환봉으로 형성하고, 상기 캐소드 전극으로는 동파이프의 내경표면에 금도금을 형성한 것과 텅스텐 파이프에 백금 도금을 형성한 것 중에서 선택된 어느 하나로 구성되며, 상기 애노드 전극의 동심원적 외측에 간극이 형성되도록 구비되고, 내측면에 요철 형상이 길이방향으로 형성된 것을 포함하며, 상기 간극으로 알칼리 전해수를 제조하기 위한 원수가 공급되는 것을 특징으로 하는 알카리 전해수 제조장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 애노드와 캐소드 사이에 1.3 ~ 2.0 A/dm2의 전류밀도로 안정된 전류가 인가되는 것을 특징으로 하는 알카리 전해수 제조장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 애노드와 캐소드 사이의 상기 간극은 2.0 ~ 2.5mm로 유지되고, 상기 간극은 하방에서 상방으로 0.01 ~ 0.15m/min의 유속으로 원수를 공급하는 정량 펌프를 구비하는 것을 특징으로 하는 알카리 전해수 제조장치.
   
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