KR101487244B1 - A combustion apparatus powered by the water mixed with hydrogen - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물을 분해하는 전기 분해부와 열 분해부를 구비하여 고효율 및 친환경으로 에너지를 연소시키는 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a combustion apparatus for obtaining power from water mixed with hydrogen gas, and more particularly, to a combustion apparatus which includes an electrolysis section for decomposing water and a thermal decomposition section, And the like.
화석 연료는 오래전부터 지구상에 서식했던 유기체의 잔존물로 인하여 생성된 에너지 자원을 말하며, 산업혁명의 단초를 제공하였다고 보아도 무방할 것이다. Fossil fuels are energy resources created by the remnants of organisms inhabited on the earth for a long time and can be regarded as providing a basis for the industrial revolution.
산업화와 함께 화석 연료의 소비율 및 필요성은 날로 증대되고 있지만, 재생이 불가능하고, 지역에 따라 자원 편중이 심하여 가격과 공급면에서 항상 불안정한 요소를 지닌다. With the industrialization, the consumption rate and the necessity of fossil fuel are increasing day by day, but it is impossible to regenerate and there is always an unstable factor in price and supply due to the concentration of resources depending on the region.
또한, 화석 연료를 사용 후에는 이산화탄소와 불순물로 포함된 질소산화물, 유황산화물 등이 발생하게 되며, 이러한 물질들은 산성비, 호흡기질환, 지구 온난화를 일으키는 주범이 된다.In addition, after using fossil fuels, carbon dioxide and impurities such as nitrogen oxides and sulfur oxides are generated. These substances cause acid rain, respiratory diseases, and global warming.
이 때문에 인류는 화석연료의 의존도를 줄여나갈 뿐만 아니라 환경에 영향을 미치지 않고 고갈될 염려가 없는 대체에너지와 청정에너지 개발을 위하여 노력하고 있다. For this reason, mankind not only reduces dependence on fossil fuels, but also strives for the development of alternative energy and clean energy that does not affect the environment and is not exhausted.
한편, 수소는 물로부터 얻을 수 있으며 연소하더라도 오염물질을 만들지 않고, 발열량도 높아 화석 연료를 대체할 미래의 무공해 에너지원으로 각광받고 있다. On the other hand, hydrogen can be obtained from water, does not produce pollutants even when burned, and has a high calorific value, making it a promising future energy source to replace fossil fuels.
하지만, 저장과 운반의 어려움, 폭발의 위험성이 있어 이를 해결하기 위한 연구가 활발히 진행 중이며, 설비 투자에 많은 비용이 든다는 문제점이 있다.However, there are difficulties in storing and transporting, and there is a risk of explosion. Therefore, studies for solving the problem are actively underway, and there is a problem in that it is costly to invest in facilities.
일반적으로 물에서 수소를 얻는 방법으로 전기 분해가 있지만, 인가되는 전기 에너지에 비하여 얻을 수 있는 수소의 양은 미미하여 비효율적인 단점이 있었다. Generally, there is electrolysis as a method of obtaining hydrogen from water, but the amount of hydrogen that can be obtained is less than that of applied electric energy, which is a disadvantage inefficiency.
이러한 비효율적 단점을 해소하기 위하여, 한국 등록 특허 제 10-1190934(수소 생산용 개질부를 구비하는 연소장치)는 수소를 포함하는 연료가 주입되는 주입부, 상기 주입부로부터 주입되는 연료가 연소함으로써 연소열이 발생되는 발열영역, 연소에 의하여 생성되는 생성물을 배기하는 배기부로 구성되는 연소부, 상기 연소부로부터 전달되는 연소열에 의하여 수소화질소가 개질반응을 일으킴으로써 수소를 생성하는 개질부를 포함하는 연소장치로 수소의 양을 증대하려 노력하고 있으나, 암모니아와 같은 수소화질소를 사용하여 불완전 연소반응을 할 수 있고, 부수적 오염을 발생시킬 수 있는 문제점이 있었다.In order to solve this inefficiency, Korean Patent No. 10-1190934 (a combustion apparatus having a reforming unit for hydrogen production) has an injection unit into which a fuel containing hydrogen is injected, a combustion unit that burns the fuel injected from the injection unit, And a reforming unit for generating hydrogen by causing a reforming reaction of nitrogen by the combustion heat transferred from the combustion unit to generate a hydrogen, However, there is a problem in that incomplete combustion reaction can be performed using hydrogen nitrogen such as ammonia, and incidental pollution can occur.
본 발명의 목적은 물을 전기 분해 또는 열 분해하여 연소 후 오염 물질이 발생하지 않는 친환경적이고, 경제적인 연소장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an environmentally friendly and economical combustion apparatus in which water is electrolyzed or thermally decomposed to generate no pollutants after combustion.
본 발명의 다른 목적은 연소부의 온도 또는 연소 기체량이 일정 기준 이상이면, 전기 분해부로부터 생성된 연소물질을 바로 연소하고, 연소부의 온도 또는 연소 기체량이 일정 기준 이하이면 전기 분해부와 열 분해부를 통과시켜 연소 물질의 발생 효율을 높이는 고효율의 연소 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method of combusting a combustion material generated from an electrolysis unit immediately when the temperature of the combustion unit or the amount of combustion gas exceeds a certain standard, Thereby improving the efficiency of generating combustion materials.
본 발명의 또 다른 목적은 수소 가스의 발생을 촉진하기 위하여 전극체와 물의 접촉면적을 증대시키고, 초음파발생 및 원적외선을 조사하는 연소 장치를 제공하는 것이다.
It is still another object of the present invention to provide a combustion apparatus for increasing the contact area between an electrode body and water in order to promote the generation of hydrogen gas and generating ultrasonic waves and irradiating far infrared rays.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치는 물을 전기 분해하여 수소 및 산소를 발생시키는 전기 분해부와 상기 전기 분해부 내의 물과 수소 및 산소 가스를 포함하는 제 1혼합체와 상기 전기 분해부에서 발생하는 수소를 저장하는 수소 저장부와 상기 전기 분해부로 물을 공급하는 물 주입부를 포함한다.In order to achieve the above object, a combustion apparatus for obtaining power from water mixed with hydrogen gas according to the present invention comprises an electrolysis section for electrolyzing water to generate hydrogen and oxygen, And a water injection unit for supplying water to the electrolytic unit. The hydrogen supply unit supplies the water to the electrolytic unit.
또한, 상기 전기 분해부에 담겨있는 제 1혼합체를 이동시키기 위한 제 1이동관과 상기 제 1이동관으로부터 이동해온 제 1혼합체를 열분해하기 위한 열분해부와 상기 열분해부 내의 물과 수소 및 산소 가스를 포함하는 제 2혼합체와 상기 제 1혼합체, 제 2혼합체 및 수소 가스 중 어느 하나 이상이 이동하는 제 2이동관을 포함한다.In addition, it is preferable that the electrolytic cell further comprises a pyrolysis unit for pyrolyzing the first mixture moved from the first moving pipe and the first moving pipe for moving the first mixture contained in the electrolysis part, And a second moving pipe through which the at least one of the first mixture, the second mixture, and the hydrogen gas moves.
또한, 상기 제 2이동관에 형성되며, 상기 수소 저장부와 상기 전기 분해부 및 열분해부가 연결되도록 하는 연결부와 상기 연결부와 상기 수소 저장부를 연결하는 제 1연결관과 상기 연결부와 상기 전기 분해부를 연결하는 제 2연결관과 상기 제 2이동관과 연결되며, 상기 제 1혼합체,제 2혼합체 및 수소 가스 중 어느 하나 이상을 연소하는 연소부를 포함한다.The hydrogen storage unit may further include a connection unit for connecting the hydrogen storage unit to the electrolysis unit and the thermal decomposition unit, a first connection pipe for connecting the connection unit and the hydrogen storage unit, and a connection unit for connecting the connection unit and the electrolysis unit. And a combustion unit connected to the second connecting pipe and the second moving pipe and burning at least one of the first mixture, the second mixture, and the hydrogen gas.
또한, 상기 제 1연결관은 수소 가스의 유입을 조절하는 제 1조절 밸브를 포함하며, 상기 제 2연결관은 제 1혼합체의 유입을 조절하는 제 2조절 밸브를 포함하며, 상기 연소부는 상기 연소부의 온도와 연소되는 기체량을 제어하는 연소 제어부를 포함하며, 상기 제 1연결관과 제 2연결관은 상기 연소 조절부에 의해 조절되는 것을 특징으로 한다.The first connection pipe includes a first control valve for controlling the inflow of hydrogen gas, and the second connection pipe includes a second control valve for regulating inflow of the first mixture, And a combustion control unit for controlling the temperature of the combustion gas and the amount of gas to be burned, wherein the first connection pipe and the second connection pipe are controlled by the combustion control unit.
또한, 상기 연소부는 상기 연소부에서 발생한 물을 배출하는 물 배출부를 포함하며, 상기 연소부가 일정 온도 또는 일정 연소 기체량 이하이면, 제 2혼합체 또는 제 2혼합체와 상기 수소 저장부로부터 공급받은 수소 가스를 더 포함하여 연소하고, 상기 연소부가 일정 온도 또는 일정 연소 기체량 이상이면, 상기 전기 분해부로부터 제 1혼합체를 바로 공급받아 연소하는 것을 특징으로 한다.In addition, the combustion unit may include a water discharge unit for discharging the water generated in the combustion unit. When the combustion unit is at a predetermined temperature or a constant combustion gas amount, the second mixture or the second mixture and the hydrogen gas supplied from the hydrogen storage unit And the first mixture is directly supplied from the electrolytic unit and burned if the combustion unit is at a predetermined temperature or a predetermined combustion gas amount or more.
또한, 상기 수소 저장부는 전기 분해로 발생한 수소 가스를 포집, 응집 및 배출하기 위한 가스 처리부와 수소 가스의 역류를 방지하기 위한 가스 역류방지 밸브를 포함한다.
The hydrogen storage unit includes a gas processing unit for collecting, coagulating, and discharging hydrogen gas generated by electrolysis and a gas backflow prevention valve for preventing backflow of hydrogen gas.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치에 의하면, 물을 전기 분해 또는 열 분해하여 연소 후 오염 물질이 발생하지 않는 친환경적이고, 경제적인 연소장치를 제공하는 효과가 있다. As described above, according to the combustion apparatus for obtaining power from water mixed with hydrogen gas according to the present invention, there is provided an environmentally-friendly and economical combustion apparatus in which water is electrolyzed or thermally decomposed to generate no pollutants after combustion It is effective.
또한, 본 발명에 따른 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치에 의하면, 연소부의 온도 또는 연소 기체량이 일정 기준 이상이면, 전기 분해부로부터 생성된 연소물질을 바로 연소하고, 연소부의 온도 또는 연소 기체량이 일정 기준 이하이면 전기 분해부와 열 분해부를 통과시켜 연소 물질의 발생 효율을 높이는 고효율의 연소 장치를 제공하는 효과가 있다. According to the combustion apparatus for obtaining power from the water mixed with the hydrogen gas according to the present invention, if the temperature of the combustion section or the amount of the combustion gas exceeds a predetermined standard, the combustion substance generated from the electrolysis section is immediately combusted, There is an effect of providing a highly efficient combustion apparatus that increases the efficiency of combustion by passing through the electrolysis section and the thermal decomposition section when the amount of combustion gas is below a certain standard.
또한, 본 발명에 따른 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치에 의하면, 수소 가스의 발생을 촉진하기 위하여 전극체와 물의 접촉 면적을 증대시키고 초음파발생 및 원적외선을 조사하는 연소 장치를 제공하는 효과가 있다.
In addition, according to the combustion apparatus for obtaining power from water mixed with the hydrogen gas according to the present invention, there is provided a combustion apparatus for increasing the contact area between the electrode body and water in order to promote the generation of hydrogen gas and generating ultrasonic waves and irradiating far infrared rays It is effective.
도 1은 본 발명에 따른 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치의 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치의 작동 시스템을 도시한 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치의 전기 분해부의 구성을 도시한 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치의 열분해부의 구성을 도시한 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치의 수소 저장부의 구성을 보여주는 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치의 가스 포집부의 구성을 도시한 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치의 가스 응집부와 가스 배출부를 도시한 단면도. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a combustion apparatus for obtaining power from water mixed with hydrogen gas according to the present invention; FIG.
2 is a block diagram showing an operating system of a combustion device for obtaining power from water mixed with hydrogen gas according to the present invention.
3 is a sectional view showing the configuration of an electrolysis section of a combustion apparatus for obtaining power from water mixed with hydrogen gas according to the present invention.
4 is a cross-sectional view showing a configuration of a pyrolyzing portion of a combustion device for obtaining power from water mixed with hydrogen gas according to the present invention.
5 is a sectional view showing a configuration of a hydrogen storage portion of a combustion device for obtaining power from water mixed with hydrogen gas according to the present invention.
6 is a cross-sectional view showing the configuration of a gas collecting portion of a combustion apparatus for obtaining power from water mixed with hydrogen gas according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a gas condensing part and a gas discharging part of a combustion device for obtaining power from water mixed with hydrogen gas according to the present invention, according to the present invention. FIG.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 이하에서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 구체적인 설명을 생략하기로 한다. Specific features and advantages of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. The detailed description of the functions and configurations of the present invention will be omitted if it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily blurred.
본 발명은 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물을 분해하는 전기 분해부와 열 분해부를 구비하여 고효율 및 친환경으로 에너지를 연소시키는 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a combustion apparatus for obtaining power from water mixed with hydrogen gas, and more particularly, to a combustion apparatus which includes an electrolysis section for decomposing water and a thermal decomposition section, And the like.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치의 작동 시스템을 도시한 블록도이며, 도 3은 본 발명에 따른 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치의 전기 분해부의 구성을 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치의 열분해부의 구성을 도시한 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치의 수소 저장부의 구성을 보여주는 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치의 가스 포집부의 구성을 도시한 단면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치의 가스 응집부와 가스 배출부를 도시한 단면도이다.
Fig. 1 is a block diagram showing the construction of a combustion apparatus for obtaining power from water mixed with hydrogen gas according to the present invention. Fig. 2 is a schematic view showing the operating system of a combustion apparatus for obtaining power from water mixed with hydrogen gas according to the present invention FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of an electrolysis section of a combustion apparatus for obtaining power from water mixed with hydrogen gas according to the present invention, and FIG. 4 is a cross- 5 is a cross-sectional view showing a configuration of a hydrogen storage portion of a combustion apparatus for obtaining power from water mixed with hydrogen gas according to the present invention, and Fig. 6 is a sectional view showing the structure of a pyrolysis portion FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of a gas collecting part of a combustion device for obtaining power from water mixed with hydrogen gas according to the present invention. Sectional view showing a gas condensing portion and a gas discharging portion of a combustion device for obtaining power from mixed water.
도 1은 본 발명에 따른 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치의 구성을 나타내는 블록도로서, 물을 전기 분해하여 수소 및 산소를 발생시키는 전기 분해부(10)와 상기 전기 분해부에서 발생한 기체를 열분해하여 수소 기체를 더 발생시키는 열분해부(20)와 상기 전기 분해부와 상기 열분해부로부터 생성된 수소 및 산소 가스를 연소하는 연소부(50)로 구성된다. 1 is a block diagram showing the construction of a combustion apparatus for obtaining power from water mixed with hydrogen gas according to the present invention. The combustion apparatus includes an
보다 상세하게는, 상기 전기 분해부(10)는 물 주입부(13)로부터 물을 공급받아 전기 분해를 하며, 상기 전기 분해부의 내에는 수소 및 산소 가스와 상기 전기 분해부에서 분해되지 못한 물을 포함하는 제 1혼합체(11)가 생성된다. More specifically, the
이 때, 순수한 물은 전기가 통하지 않기 때문에 전기가 흐를 수 있도록 물과 함께 전해질을 넣어주어야 하며, 수산화 나트륨과 황산 나트륨과 같이 수소보다 이온화경향이 큰 물질을 전해질로 사용한다. At this time, since pure water does not pass electricity, electrolyte should be added together with water so that electricity can flow, and a substance having ionization tendency higher than hydrogen, such as sodium hydroxide and sodium sulfate, is used as an electrolyte.
비록 도시되어 있지는 않지만, 물 주입부(13)는 물의 양을 조절하는 조절 밸브를 별도로 구비함으로써, 발생되는 수소 및 산소 가스 양을 조절할 수 있다.Although not shown, the
상기 제 1혼합체(11)는 제 1이동관(12)을 통해 상기 열분해부(20)로 이동하여 수소 가스를 생성하기 위한 과정을 한번 더 거치게 되며, 상기 열분해부 내에서 열이 가하여 발생한 수증기와 수소 및 산소 가스를 포함하는 제 2혼합체(21)가 생성된다. The
상기 열분해부(20)와 상기 전기 분해부(10)를 거쳐 생성된 상기 제 2혼합체(21)는 제 2이동관(40)을 따라 연소부(50)로 이동하게 된다. The
상기 제 2이동관(40)에는 연결부(41)가 형성되어, 상기 전기 분해부(10) 및 열분해부(20)와 수소 저장부(30)가 연결되도록 하며 상기 연결부를 통하여 연소를 위한 수소 가스 및 제 1혼합체(11)가 유입될 수 있다. The second moving
이때, 수소 가스의 유입은 상기 연결부(41)와 상기 수소 저장부(30)를 연결하는 제 1연결관(42)으로 이루어지며, 제 1혼합체(11)의 유입은 상기 연결부(41)와 상기 전기 분해부(10)를 연결하는 제 2연결관(43)에 의해 이루어지게 된다. The introduction of the hydrogen gas is performed by a
상기 제 1연결관(42)에는 수소 가스의 유입을 조절하는 제 1조절 밸브(421)가 구비되고, 상기 제 2연결관(43)은 제 1혼합체의 유입을 조절하는 제 2조절 밸브(431)가 구비되어 수소 가스 및 제 1혼합체(11)의 이동을 조절하게 된다.The
상기 연소부(50)는 상기 연소부의 온도와 연소되는 기체량을 제어하는 연소 제어부(51)를 포함하며, 상기 연소 제어부는 일정 온도 또는 일정 연소 기체량 이상이면 상기 제 1조절 밸브(421) 또는 상기 제 2조절 밸브(431)를 조절하여 유체의 이동을 제어하게 된다.The
또한, 상기 연소부(50)는 수소 가스 연소 후 발생하는 물을 저장 및 배출하기 위한 물 배출부(52)를 가진다. The
비록 도시되어 있지는 않지만, 상기 연소부(50)는 전기 분해 또는 물 분해를 거쳐 생성된 수증기, 수소 및 산소 가스를 분사하여 연료로 공급하기 위하여 고온고압을 가지는 가는 관 또는 관다발 형상을 가지는 분사부와 수소 가스의 연소를 위한 산소를 더 공급해주는 산소 공급부를 가지는 것이 바람직할 것이다. Although not shown, the
일반적으로 연소시 연소를 하기 위한 공기가 필요하게 되는데 이 때 공기중의 산소를 제외한 질소 등의 성분은 공해와 열손실을 발생시키게 된다. In general, air is required for combustion when burning. At this time, components such as nitrogen except oxygen in air cause pollution and heat loss.
반면에, 물을 분해하여 발생한 수소 및 산소 가스를 연소하면 오염물질이 발생하지 않아 친환경적인 효과가 있다.On the other hand, when hydrogen and oxygen gas generated by decomposing water are burned, pollutants are not generated, and thus there is an eco-friendly effect.
또한, 수소 및 산소 가스는 완전 연소함으로써 열효율이 높은 장점이 있으며, 고갈과 환경오염의 문제를 앉고 있는 화석연료를 대체할 무공해에너지가 될 수 있다.
In addition, hydrogen and oxygen gas have the advantage of high thermal efficiency by completely burning, and can become pollution-free energy to substitute for fossil fuels that have problems of depletion and environmental pollution.
도 2는 본 발명에 따른 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치의 작동 시스템을 도시한 블록도로서, 연소 조절부의 연소 온도 및 연소 기체량의 설정에 따라 (a)와 (b)의 순서를 가지게 된다.FIG. 2 is a block diagram showing an operating system of a combustion apparatus that obtains power from water mixed with hydrogen gas according to the present invention. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the combustion temperature of the combustion control unit and the amount of combustion gas, .
(a)는 연소부가 일정 온도 또는 일정 연소 기체량 이하일 때, (b)는 연소부가 일정 온도 또는 일정 연소 기체량 이상일 때이다. (a) shows the case where the combustion section is at a constant temperature or below a certain amount of combustion gas, and (b) when the combustion section is at a constant temperature or above a certain amount of combustion gas.
상기 연소부(50)가 일정 온도 또는 일정 연소 기체량 이하이면, 상기 연소 제어부(51)가 제 1조절 밸브(421)를 열어 제 1연결관(42)을 통하여 상기 수소 저장부(30)의 수소 가스가 유입되도록 한다. The
보다 상세하게는, 상기 연소부(50)가 일정 온도 또는 일정 연소 기체량 이하이면, 수소 가스가 많이 발생하도록 상기 전기 분해부(10)와 상기 열분해부(20)를 거쳐서 상기 제 2혼합체(21)를 생성하게 되며, 상기 제 2혼합체 단독 또는 상기 제 2혼합체에 수소 저장부(30)로부터 공급받은 수소 가스를 더 포함하여 연소부(50)로 보내게 된다. More specifically, when the
한편, 상기 연소부(50)가 일정 온도 또는 일정 연소 기체량 이상이면, 상기 전기 분해부(10)로부터 상기 제 1혼합체(11)를 바로 공급받아 연소하게 된다.If the
보다 상세하게는, 상기 연소 제어부(51)가 제 2연결관(43)의 제 2조절 밸브(431)를 열어 상기 제 1혼합체가 상기 제 2연결관을 통하여 제 2이동관(40)으로 이동하게 된다. More specifically, the
따라서, 본 발명에 따른 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치는 상기 연소부(50)에서 필요로 하는 연소 온도와 연소되는 기체량에 따라 상기 전기 분해부(10)에서 발생한 제 1혼합체(11)를 바로 연소 물질로 사용하거나, 상기 전기 분해부와 상기 열분해부(20)를 모두 거쳐 생성된 제 2혼합체(21)를 사용하여 효율적이면서 친환경적인 연소장치를 제공하게 되는 것이다.
Therefore, the combustion apparatus for obtaining power from the water mixed with the hydrogen gas according to the present invention is characterized in that, in accordance with the combustion temperature required in the combustion section (50) and the amount of gas to be burned, An efficient and environmentally friendly combustion device can be provided by using the
도 3은 본 발명에 따른 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치의 전기 분해부의 구성을 도시한 블록도로서, 전기 분해부(10)는 상기 물 주입부(13)로부터 공급된 물이 저장되는 전해조(14)와 상기 전해조의 내부에 장착되고, 표면에 탄소나노가 부착되어 물을 전기 분해하는 전극체(16)를 포함한다.3 is a block diagram showing a configuration of an electrolysis section of a combustion apparatus for obtaining power from water mixed with a hydrogen gas according to the present invention. The
상기 전해조(14)는 물이 순환되는 물순환관(14a)이 연결되고 상기 물순환관의 일측에는 물순환관의 내부로 물이 순환되도록 펌핑시키는 순환 펌프(14b)가 설치된다. 상기 물순환관(14a)의 일측에는 상기 전해조(14)의 내부로 공급되어 순환되는 물을 냉각시키도록 방열판(14c)이 연결 구비될 수 있다. The
즉, 상기 전해조(14)의 내부에서 전기 분해가 진행되면서 많은 열이 발생하여 물의 온도가 상승함에 따라 상기 물순환관(14a)을 통해 전해조 내부의 물을 순환시키고 상기 방열판(14c)을 통과하면서 열이 외부로 빠져나가게 함으로써 방열되게 한다. That is, as the temperature of the water rises due to the generation of a lot of heat as the electrolysis progresses inside the
또한, 상기 전해조(14)는 내부에 공간이 마련된 원통형의 구조로 이루어지며, 비금속의 절연재로 구성되고 양측 개방부는 커버(18)에 의해 밀폐된다. 상기 커버(18) 역시 절연재로 구성되며 외주면에 다수개의 볼트와 너트가 체결되어 전해조의 개방된 양단부가 임의로 개방되지 않게 한다.In addition, the
가스 발생부(17)는 전극체(16)를 포함하여 물을 전기 분해하여 수소 및 산소 가스를 발생시키며, 보다 상세하게는 상기 가스 발생부에 직류를 인가하면, (-)전극 및 (+)전극 사이에 전기분해가 일어나면서 수소 및 산소 가스가 발생하고, 이들을 상기 전해조(14)의 일측에 설치되는 상기 가스 처리부(미도시)로 보내어 포집, 응집 및 배출하는 처리 과정을 거치게 된다.The
이때, 상기 전극체(16)에 탄소 나노의 부착을 통해 부착이 없는 경우보다 전극체의 전류밀도를 높일 수 있는 효과가 발생하며, 상기 전극체의 내주면 또는 외주면의 표면적을 넓혀 수소 가스가 많이 발생되도록 하기 위하여 홈, 돌기, 격자 무늬로 형성되거나 스펀지 형태이거나 그루브가 형성되어 있는 중에서 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다. At this time, the current density of the electrode body can be increased more than when the
비록 도시되어 있지는 않으나, 가스 발생부(17)에 전류를 인가하기 위해서 전압인가부를 더 포함할 수 있으며, 이 때 인가되는 전압의 파형은 직류보다는 교류 또는 구형파가 바람직하다. Although not shown, a voltage applying unit may be further included to apply a current to the
이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 공지된 바와 같이 인가되는 전압의 파형이 직류에 비하여 교류 또는 구형파가 전기분해 효율이 더 높기 때문이다. This is because, as is well known in the art, the applied voltage waveform is higher in AC or square wave than in DC.
또한, 전압 인가시에 초음파 발생 및 감마선을 조사하여 수소 및 산소 가스의 발생을 촉진시킬 수 있다. In addition, generation of ultrasonic waves and gamma rays can be irradiated when a voltage is applied to promote the generation of hydrogen and oxygen gas.
이는 전기 분해과정에서 발생된 수소 또는 산소 기포가 전극체에 부착됨으로써 전극판의 과전압현상을 야기시켜 전기분해 효율이 떨어지게 되는데 과전압 저감에 가장 효율적인 주파수 30~50kHz의 초음파 진동을 인가함으로써 수소 또는 산소 기포가 전극체에 부착되는 것을 방지하여 전기 분해 효율을 극대화시킬 수 있기 때문이다.
This is because the hydrogen or oxygen bubbles generated in the electrolysis process are adhered to the electrode body, causing an overvoltage phenomenon of the electrode plate, resulting in deterioration of the electrolysis efficiency. By applying ultrasonic vibration with a frequency of 30 to 50 kHz most effective for reducing the overvoltage, It is possible to prevent the electrolytic solution from adhering to the electrode body, thereby maximizing the electrolysis efficiency.
도 4는 본 발명에 따른 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치의 열분해부의 구성을 도시한 블록도로서, 열분해부(20)는 제 1혼합체를 열 분해하기위한 열 분해관(22)과 상기 열 분해관에 열을 공급하는 열 공급부(23)를 포함하며, 열 분해가 보다 활발히 발생하도록 초음파 발생기(24)와 원적외선 조사부(25)를 더 구비한다. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a pyrolysis unit of a combustion apparatus for obtaining power from water mixed with hydrogen gas according to the present invention. The
상기 열 분해부(20)는 수소 가스를 더 얻기 위하여 전기 분해부(미도시)의 제 1혼합체(미도시)를 한번 더 분해하게 되며, 이 때, 상기 열 분해부에서 분해되지 못하고 남은 수증기와 열 분해에 의해 발생 된 수소 및 산소 가스를 포함하는 제 2혼합체(21)가 생성된다. The
물에 초음파를 가할 경우 진공 상태의 마이크로 미터 크기의 캐비티가 발생되는데 캐비티는 빠른(수 마이크로 초 단위)발생과 소멸(터지는 현상)을 반복한다. When ultrasonic waves are applied to water, cavities of a micrometer size in a vacuum state are generated, and cavities are repeatedly generated (in several microseconds) and disappearing (popping phenomenon).
이때, 캐비티가 발생되는 것을 공동 현상(캐비테이션)이라 하며, 일반적으로 캐비티 내부는 5000도 정도의 고온과 1000기압의 조건을 가지며, 캐비티가 터질 때 상당한 충격파와 라디칼이 생성되는 것으로 알려져 있다.In this case, the generation of cavities is called cavitation. In general, the cavity has a high temperature of about 5000 degrees and a pressure of 1000 atmospheres, and it is known that a considerable shock wave and radical are generated when the cavity is blown.
따라서 단순히 물을 가열하는 것보다는 캐비테이션 현상이 발생된 물을 가열하는 것이 가열시간을 단축할 수 있으며, 가열시간이 단축되기 때문에 가열을 위한 가열수단의 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다. Therefore, it is possible to shorten the heating time by heating the water in which the cavitation phenomenon occurs, rather than merely to heat the water, and to shorten the heating time, thereby reducing the size of the heating means for heating.
또한, 원적외선을 열분해관(22)의 주변부 또는 소정의 위치에 조사하여 물의 발열을 촉진하여 열분해 효과를 증진시킬 수 있다.Further, the far infrared rays can be irradiated to the peripheral portion or a predetermined position of the
원적외선은 가시 광선보다 파장이 긴 적외선으로 5내지 25마이크론의 눈에 보이지 않는 광선을 말하며, 물체에 깊숙히 침투하고 물질의 분자를 쉽게 진동시켜 스스로 열을 내게 하는 성질을 가진다.Far infrared rays are rays of invisible rays of 5 to 25 microns in infrared rays with longer wavelengths than visible rays. They penetrate deep into an object and have the property of easily vibrating the molecule of matter by self-heating.
비록 도시되어 있지 않지만, 수소 가스는 이온화 경향이 크고 산성물질과 결합할 때 발생이 극대화되며, 상기 열분해부(20)에 소정의 양의 산성 물질을 주입하는 것도 바람직하다.Although not shown, hydrogen gas has a high ionization tendency and is maximally generated when it is combined with an acidic substance, and it is also preferable to inject a predetermined amount of an acidic substance into the
이때, 첨가되는 산성 물질은 질산, 염산, 황산 등이 될 수 있다.
At this time, the acidic substance to be added may be nitric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, and the like.
도 5는 본 발명에 따른 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치의 수소 저장부의 구성을 보여주는 단면도로서, 수소 저장부(30)는 상기 전기 분해부(미도시)에서 발생하는 수소를 저장하거나 소정의 양의 수소 가스를 별도로 더 주입하여 저장할 수 있다. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of a hydrogen storage unit of a combustion apparatus for obtaining power from water mixed with hydrogen gas according to the present invention. The
상기 수소 저장부(30)는 상기 전기 분해부에서 발생한 수소를 포집,응집 및 배출하기 위한 가스 처리부(미도시)와 수소 가스의 역류를 방지하기 위한 가스 역류방지 밸브(35)를 구비하여 수소 가스의 공급을 보다 정밀하게 조절하고, 안전성을 확보할 수 있다.The
상기 가스 처리부(미도시)는 전기분해부의 일측에 설치되며 내부에 수소 가스가 포집되는 가스 포집부(32)와 상기 가스 포집부와 연결된 공급관을 통해 수소 가스를 공급받아 응집시키는 가스 응집부(33)와 상기 가스 응집부에 연결되어 응집된 수소 가스를 배출시키는 가스 배출부(34)를 포함한다.
The gas processing unit (not shown) is installed at one side of the electrolysis unit and includes a
도 6은 본 발명에 따른 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치의 가스 포집부의 구성을 도시한 블록도로서, 상기 가스포집부(32)는 상기 전기 분해부(미도시)의 일측에 설치되며 내부에 수소 가스가 포집되게 된다.FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a gas collecting part of a combustion apparatus for obtaining power from water mixed with hydrogen gas according to the present invention. The
상기 가스포집부(32)는 상기 전기 분해부(미도시)의 상부에 고정되며 내부에 공간이 형성되는 하우징(320)과, 상기 하우징의 내부에 2단 구조로 형성되며 외측에서 내측으로 하향 경사지게 되는 경사면(321a)이 형성되고 상기 경사면의 일측에 수소가스의 유동을 안내하기 위한 안내공(321b)이 형성되는 격판(321)으로 구성된다. The
상기 하우징(320)의 일측에는 상기 하우징 내에 포집된 수소 가스를 가스 응집부(도7에 도시)로 공급하기 위한 공급관(322)이 연결되고, 상기 공급관의 일측에는 상기 공급관의 입구를 개폐하기 위한 밸브(323)가 설치된다. 미설명부호 324는 압력계이다.A
즉, 2단 구조로 이루어지고 안내공(321b)이 형성된 격판(321)을 통해 수소 가스를 포집함은 물론 수소 가스를 응집시켜 배출시킬 수 있다.
That is, the hydrogen gas can be collected not only by collecting the hydrogen gas through the
도 7은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치의 가스 응집부와 가스 배출부를 보여주는 도면으로서, 상기 가스 응집부(33)는 상기 가스 포집부(미도시)와 연결된 공급관(322)을 통해 수소 가스를 공급받아 응집시키는 역할을 한다.FIG. 7 is a view showing a gas condensing part and a gas discharging part of a combustion apparatus for obtaining power from water mixed with hydrogen gas according to the present invention, wherein the
상기 가스 응집부(33)는 상기 가스 포집부(미도시)로부터 수소 가스가 공급되는 제 1응집조(330)와 상기 제1 응집조의 내부에 다단으로 설치되며 일측에 수소 가스가 통과되도록 통공(331a)이 형성되는 제1 다공판(331)과, 상기 제1응집조(330)의 외측을 감싸도록 설치되는 제 2 응집조(332)와, 상기 제2응집조의 내부에 다단으로 설치되며 일측에 수소 가스가 통과되도록 통공(333a)이 형성되는 제2 다공판(333)과, 상기 제1 응집조에 연결되어 상기 제2 응집조(332)의 하부로 돌출 연장되는 가스 이송관(334)으로 구성된다. 미설명부호 335는 압력계이다.The
상기와 같이 상기 가스 응집부(33)는 응집조 및 다공판이 이중 구조로 이루어지며, 상기 제1 응집조(330) 내에서 수소 가스를 1차로 응집시키고 상기 가스 이송관(334)을 통해 제2 응집조(332)의 하부로 순환되게 한 다음 상기 제2 다공판(333)을 통해 통과하면서 2차로 응집시키게 된다. As described above, the
즉, 상기 가스 응집부(33)는 수소 가스를 응집시키는 역할을 하는 한편, 수소 가스를 안정적으로 공급하는 역할도 하게 된다.That is, the
상기 가스 응집부(33)의 수소 가스는 가스 배출부(34)를 지나 제 1연결관(42)으로 주입되게 되며, 가스 배출부(34)와 제 1연결관(42)사이에 가스 역류방지 밸브(35)가 구비되어 가스의 역류를 방지해 폭발로부터 안전성을 확보하고, 수소 가스의 공급을 정밀하게 조절할 수 있게 된다.
The hydrogen gas in the
이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면과 표를 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. The scope of the invention should therefore be construed in light of the claims set forth to cover many of such variations.
10 : 전기 분해부
11 : 제 1혼합체
12 : 제 1이동관
13 : 물 주입부
14 : 전해조
14a: 물 순환관
14b: 순환 펌프
14c: 커버
16 : 전극체
17 : 가스 발생부
18 : 방열판
20 : 열분해부
21 : 제 2혼합체
22 : 열분해관
23 : 초음파 발생기
24 : 원적외선 조사부
30 : 수소 저장부
31 : 가스 처리부
32 : 가스 포집부
320 : 하우징
321 : 격판
321a : 경사면, 321b : 안내공
322 : 공급관
323 : 밸브
324 : 압력계
33 : 가스 응집부
330 : 제 1응집조
331 : 제 1다공판
331a : 통공
332 : 제 2응집조
333 : 제 2다공판
333a : 통공
334 : 가스 이송관
335 : 압력계
34 : 가스 배출부
340 : 배출관
341 : 밸브
342 : 노즐
35 : 가스 역류방지 밸브
40 : 제 2이동관
41 : 연결부
42 : 제 1연결관
421 : 제 1조절 밸브
43 : 제 2연결관
431 : 제 2조절 밸브
50 : 연소부
51 : 연소 제어부
52 : 물 배출부
10:
11: First mixture
12: first moving tube
13: water injection part
14: electrolytic bath
14a: Water circulation pipe
14b: circulation pump
14c: cover
16: Electrode body
17:
18: Heat sink
20: Pyrolysis unit
21: second mixture
22: Pyrolysis tube
23: Ultrasonic generator
24: far infrared ray irradiation part
30: hydrogen storage part
31:
32: gas collecting part
320: housing
321: diaphragm
321a: inclined surface, 321b: guide hole
322: Supply pipe
323: Valve
324: Pressure gauge
33:
330: First coagulation tank
331: First plate
331a: Through hole
332: Second coagulation tank
333: Second Perforation
333a: Through hole
334: Gas transfer pipe
335: Pressure gauge
34:
340: discharge pipe
341: Valve
342: Nozzles
35: Gas backflow prevention valve
40: second moving tube
41:
42: first connector
421: first control valve
43: second connector
431: Second control valve
50:
51:
52:
Claims (4)
물을 전기 분해하여 수소 및 산소를 발생시키는 전기 분해부와;
상기 전기 분해부 내의 물과 수소 및 산소 가스를 포함하는 제 1혼합체와;
상기 전기 분해부에서 발생하는 수소를 저장하는 수소 저장부와;
상기 전기 분해부로 물을 공급하는 물 주입부와;
상기 전기 분해부에 담겨있는 제 1혼합체를 이동시키기 위한 제 1이동관과;
상기 제 1이동관으로부터 이동해온 제 1혼합체를 열분해하기 위한 열분해부와;
상기 열분해부 내의 물과 수소 및 산소 가스를 포함하는 제 2혼합체와;
상기 제 1혼합체, 제 2혼합체 및 수소 가스 중 어느 하나 이상이 이동하는 제 2이동관과;
상기 제 2이동관에 형성되며, 상기 수소 저장부와 상기 전기 분해부 및 열분해부가 연결되도록 하는 연결부와;
상기 연결부와 상기 수소 저장부를 연결하는 제 1연결관과;
상기 연결부와 상기 전기 분해부를 연결하는 제 2연결관과;
상기 제 2이동관과 연결되며, 상기 제 1혼합체,제 2혼합체 및 수소 가스 중 어느 하나 이상을 연소하는 연소부를 포함하는
수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치.
A combustion device for obtaining power from water mixed with hydrogen gas,
An electrolysis unit for electrolyzing water to generate hydrogen and oxygen;
A first mixture comprising water, hydrogen, and oxygen gas in the electrolysis section;
A hydrogen storage unit for storing hydrogen generated in the electrolysis unit;
A water injection unit for supplying water to the electrolysis unit;
A first moving pipe for moving the first mixture contained in the electrolytic unit;
A pyrolyzing unit for pyrolyzing the first mixture moved from the first moving pipe;
A second mixture comprising water, hydrogen and oxygen gas in the pyrolyzing portion;
A second moving pipe through which at least one of the first mixture, the second mixture, and the hydrogen gas moves;
A connection part formed in the second moving pipe and connected to the hydrogen storage part, the electrolysis part and the pyrolysis part;
A first connection pipe connecting the connection portion and the hydrogen storage portion;
A second connection pipe connecting the connection unit and the electrolysis unit;
And a combustion unit connected to the second moving pipe and burning at least one of the first mixture, the second mixture, and the hydrogen gas
A combustion device for obtaining power from water mixed with hydrogen gas.
상기 제 1연결관은
수소 가스의 유입을 조절하는 제 1조절 밸브를 포함하며,
상기 제 2연결관은
제 1혼합체의 유입을 조절하는 제 2조절 밸브를 포함하며,
상기 연소부는
상기 연소부의 온도와 연소되는 기체량을 제어하는 연소 제어부를 포함하며,
상기 제 1연결관과 제 2연결관은 상기 연소 조절부에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는
수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치.
The method of claim 1, wherein
The first connector
A first control valve for regulating the inflow of hydrogen gas,
The second connection pipe
And a second control valve for controlling the inflow of the first mixture,
The burner
And a combustion control section for controlling the temperature of the combustion section and the amount of gas to be combusted,
Wherein the first connection pipe and the second connection pipe are controlled by the combustion control unit
A combustion device for obtaining power from water mixed with hydrogen gas.
상기 연소부는
상기 연소부에서 발생한 물을 배출하는 물 배출부를 포함하며,
상기 연소부가 일정 온도 또는 일정 연소 기체량 이하이면, 제 2혼합체 또는 제 2혼합체와 상기 수소 저장부로부터 공급받은 수소 가스를 더 포함하여 연소하고,
상기 연소부가 일정 온도 또는 일정 연소 기체량 이상이면, 상기 전기 분해부로부터 제 1혼합체를 바로 공급받아 연소하는 것을 특징으로 하는
수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치.
The method according to claim 1,
The burner
And a water discharge portion for discharging water generated in the combustion portion,
The second mixture or the second mixture and the hydrogen gas supplied from the hydrogen storage unit are further burned if the combustion unit is at a constant temperature or a constant combustion gas amount,
Wherein the first mixture is directly supplied from the electrolysis unit and burned if the combustion unit is at a constant temperature or a predetermined amount of combustion gas,
A combustion device for obtaining power from water mixed with hydrogen gas.
상기 수소 저장부는
전기 분해로 발생한 수소 가스를 포집, 응집 및 배출하기 위한 가스 처리부와;
수소 가스의 역류를 방지하기 위한 가스 역류방지 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는
수소 가스를 혼합한 물로부터 동력을 얻는 연소장치.
The method according to claim 1,
The hydrogen storage
A gas processing unit for collecting, coagulating and discharging hydrogen gas generated by electrolysis;
And a gas backflow prevention valve for preventing backflow of hydrogen gas
A combustion device for obtaining power from water mixed with hydrogen gas.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20140151906A KR101487244B1 (en) | 2014-11-04 | 2014-11-04 | A combustion apparatus powered by the water mixed with hydrogen |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116857644A (en) * | 2023-07-07 | 2023-10-10 | 中国矿业大学 | Low-concentration gas doped hydrogen combustion device and method |
Citations (1)
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---|---|---|---|---|
KR20130044794A (en) * | 2011-10-24 | 2013-05-03 | 이상지 | A cogeneration system and method using combination of electrolysis and thermal decomposition |
-
2014
- 2014-11-04 KR KR20140151906A patent/KR101487244B1/en active IP Right Grant
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