KR101705791B1 - Salinity gradient electric generating device having conductive foam - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극과 분리막 사이 공간에 전도성 폼을 삽입함으로써 전기 저항을 줄이고 레독스 반응 사이트를 증가시킨 염분차 발전 장치를 제공하고자 한다. 이를 위하여, 본 발명은 염분차 발전 장치에 있어서, 음이온 교환막과, 상기 음이온 교환막과 담수 유로를 형성하는 제 1 양이온 교환막과, 상기 음이온 교환막과 염수 유로를 형성하는 제 2 양이온 교환막과, 상기 제 1 양이온 교환막과 제 1 세정용액 유로를 형성하며 전도성 부재를 통해 상기 제 1 양이온 교환막과 전기적으로 연결되는 산화 전극과, 상기 제 2 양이온 교환막과 제 2 세정용액 유로를 형성하며 전도성 부재를 통해 상기 제 2 양이온 교환막과 전기적으로 연결되는 환원 전극을 구비하며, 상기 세정용액은 전해질과 레독스 커플을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a salt-difference power generation apparatus in which a conductive foam is inserted into a space between an electrode and a separator to reduce electrical resistance and increase the redox reaction site. To this end, the present invention provides a salt differential power generation apparatus comprising an anion exchange membrane, a first cation exchange membrane forming the anion exchange membrane and a fresh water channel, a second cation exchange membrane forming the anion exchange membrane and the salt water channel, An oxidizing electrode which forms a cation exchange membrane and a first washing solution flow path and is electrically connected to the first cation exchange membrane through a conductive member; and an oxidation electrode which forms the second cation exchange membrane and a second washing solution flow path, And a reducing electrode electrically connected to the cation exchange membrane, wherein the cleaning solution comprises an electrolyte and a redox couple.

Description

전도성 폼을 구비한 염분차 발전 장치{SALINITY GRADIENT ELECTRIC GENERATING DEVICE HAVING CONDUCTIVE FOAM}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a salt-electric power generation apparatus having a conductive foam,

본 발명은 염수와 담수의 이온 농도차를 이용한 염분차 발전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전극과 분리막 사이 공간에 전도성 폼(foam)을 삽입하여 전기 저항을 줄이고 레독스(redox) 반응 사이트를 증가시킨 염분차 발전 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a salt-difference power generation apparatus using a difference in ion concentration between salt water and fresh water. More particularly, the present invention relates to a salt-difference power generation apparatus for separating a redox reaction site And more particularly, to a saline-difference power generation apparatus.

산업화 시대의 성장 원동력인 화석 연료(석유, 석탄 등)의 고갈 우려와 연료의 사용으로 인해 발생하는 부수적 물질인 이산화탄소의 발생에 의한 온난화 현상 등의 문제로 인하여 이를 대체할 수 있는 새로운 에너지원의 개발이 요구되고 있다. 이에 따라 전 세계적으로 다양한 신재생에너지원(지열, 수력, 태양열, 바이오연료 등)들이 개발 및 연구되고 있다.The development of a new energy source that can replace the fossil fuel (petroleum, coal, etc.), which is the growth engine of the industrialization era, due to concerns of depletion and warming due to the generation of carbon dioxide, an incidental substance caused by the use of fuel . As a result, various renewable energy sources (geothermal, hydro, solar, biofuels, etc.) are being developed and studied around the world.

수력 발전은 발전소를 건설할 수 있는 장소적 제약이 크고 발전소 건설 비용이 막대한 문제점이 있다. 그리고, 이에 따른 전력 생산량도 미비하여 국소 단위의 전기 공급은 가능하지만 국가 전체적인 안정적인 전기 공급에는 한계가 있다.Hydroelectric power plant has a limitation in place to construct a power plant, and there is a huge problem of construction cost of a power plant. In addition, the electric power generation amount is insufficient, so it is possible to supply electric power locally, but there is a limit to the stable electric power supply of the whole country.

풍력 발전 역시 건설할 수 있는 장소적 제약이 클 뿐만 아니라, 바람의 세기가 시간에 따라 변화하기 때문에 일정한 세기의 전력을 생산하는 것이 어려운 문제점이 있다. 또한, 수력 발전과 마찬가지로 전력 생산도 미비하여 국소 단위의 전기 공급은 가능하지만 국가 전체적인 안정적인 전기 공급에는 한계가 있다.There is a problem in that it is difficult to produce a constant intensity of power because wind power is not only limited in place but also changes in intensity with time. In addition, like hydroelectric power generation, power generation is inadequate, so local supply of electricity is possible, but there is a limit to stable supply of electricity throughout the country.

그리고, 태양열 발전은 발전을 위해서는 거대한 공간을 필요로 할 뿐만 아니라 발전량도 적고 날씨에 따라 발전 효율이 크게 달라서 보조적인 전력 공급원에 지나지 않는다는 문제점이 있다.
In addition, solar power generation requires a huge space for power generation, has a small power generation amount, and has a problem that power generation efficiency varies greatly depending on the weather, which is only an auxiliary power supply source.

이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 산화 전극과 환원 전극 사이에 염수 유로와 담수 유로를 교대로 배치하여 산화 전극과 환원 전극 사이의 이온 농도의 기울기를 통하여 얻어지는 전위차로 전기 에너지를 생산할 수 있는 염분차 발전 장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은 전극과 이온 교환막 사이의 공간에 전도성 폼(foam)을 삽입하여 전기 저항이 줄어들고 레독스(redox) 반응 사이트가 증가한 염분차 발전 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for separating an oxidizing electrode and a reducing electrode, And to provide a salt-difference power generation device capable of producing electric energy. Another object of the present invention is to provide a salt differential power generator in which a conductive foam is inserted into a space between an electrode and an ion exchange membrane to reduce electric resistance and increase redox reaction sites.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention which are not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the invention may be realized and attained by means of the instrumentalities and combinations particularly pointed out in the appended claims.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 염분차 발전 장치에 있어서, 염분차 발전 장치에 있어서,음이온 교환막과, 상기 음이온 교환막과 담수 유로를 형성하는 제 1 양이온 교환막과, 상기 음이온 교환막과 염수 유로를 형성하는 제 2 양이온 교환막과, 상기 제 1 양이온 교환막과 제 1 세정용액 유로를 형성하며 전도성 부재를 통해 상기 제 1 양이온 교환막과 전기적으로 연결되는 산화 전극과, 상기 제 2 양이온 교환막과 제 2 세정용액 유로를 형성하며 전도성 부재를 통해 상기 제 2 양이온 교환막과 전기적으로 연결되는 환원 전극을 구비하며, 상기 세정용액은 전해질과 레독스 커플을 포함하는 것을 일 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a salt differential electricity generator, comprising: an anion exchange membrane; a first cation exchange membrane forming the anion exchange membrane and a fresh water flow channel; An oxidizing electrode forming the first cation exchange membrane and the first cleansing solution flow path and electrically connected to the first cation exchange membrane through a conductive member, a second cation exchange membrane forming a second washing solution passage, And a reducing electrode that forms a solution flow path and is electrically connected to the second cation exchange membrane through a conductive member, wherein the cleaning solution includes an electrolyte and a redox couple.

여기서 상기 제 1 세정용액 유로와 상기 제 2 세정용액 유로는 폐루프를 형성할 수 있다. 상기 염수 유로와 상기 담수 유로는 각각 2개 이상 존재할 수 있고, 이때 상기 염수 유로들과 상기 담수 유로들은 각각 병렬로 연결된다. 또는 상기 염수 유로와 상기 담수 유로는 각각 2개 이상 존재할 수 있고, 이때 상기 염수 유로들과 상기 담수 유로들은 각각 직렬로 연결된다.Here, the first cleaning solution flow path and the second cleaning solution flow path may form a closed loop. The salt water channel and the fresh water channel may exist in two or more, respectively, and the salt water channels and the fresh water channel are connected in parallel. Or two or more of the brine flow path and the fresh water flow path may be present, respectively, wherein the brine flow paths and the fresh water flow paths are connected in series.

그리고, 상기 세정용액으로부터 상기 양이온 교환막을 통해 이동하는 전하량 변화는 상기 세정용액 속의 레독스 커플(redox couple) 전환에 의해 전기적으로 상쇄된다. The change in the amount of charge moving from the cleaning solution through the cation exchange membrane is electrically canceled by redox couple conversion in the cleaning solution.

한편 상기 전도성 부재는 전도성 폼일 수 있으며, 재질에 따라 금속 폼, 전도성 폴리머 폼, 탄소계열 폼 중 어느 하나일 수 있다. 상기 전도성 폼이 금속 폼인 경우 상기 금속 폼의 표면에 부식 방지 코팅이 형성될 수 있으며, 상기 부식 방지 코팅은 전도성 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 전도성 물질은 그래핀일 수 있으며, 상기 그래핀이 코팅된 금속 폼에 레독스 커플이 도핑된 것을 사용할 수 있다. 또한 상기 양이온 교환막과 상기 전극 사이에는 상기 전도성 부재의 눌림을 방지하는 지지 부재를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the conductive member may be a conductive foam, and may be any one of metal foam, conductive polymer foam, and carbon-based foam, depending on the material. If the conductive foam is a metal foam, a corrosion-resistant coating may be formed on the surface of the metal foam, and the corrosion-resistant coating may be formed of a conductive material. The conductive material may be graphene, and the graphene-coated metal foam may be doped with redox couples. Further, between the cation exchange membrane and the electrode, a support member for preventing the conductive member from being pressed may be further included.

또한 본 발명은 염분차 발전 장치에 있어서, 양이온 교환막과, 상기 양이온 교환막과 염수 유로를 형성하는 제 1 음이온 교환막과, 상기 양이온 교환막과 담수 유로를 형성하는 제 2 음이온 교환막과, 상기 제 1 음이온 교환막과 제 1 세정용액 유로를 형성하며 전도성 부재를 통해 상기 제 1 음이온 교환막과 전기적으로 연결되는 산화 전극과, 상기 제 2 음이온 교환막과 제 2 세정용액 유로를 형성하며 전도성 부재를 통해 상기 제 2 음이온 교환막과 전기적으로 연결되는 환원 전극을 구비하며, 상기 세정용액은 전해질과 레독스 커플을 포함하는 것을 다른 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a salt differential power generation apparatus comprising a cation exchange membrane, a first anion exchange membrane for forming the cation exchange membrane and the salt water flow passage, a second anion exchange membrane for forming the cation exchange membrane and the fresh water passage, An oxidizing electrode which forms a first cleaning solution flow path and is electrically connected to the first anion exchange membrane through a conductive member, and a second anion exchange membrane which forms the second anion exchange membrane and the second cleaning solution flow path, And a reducing electrode electrically connected to the cleaning solution, wherein the cleaning solution includes an electrolyte and a redox couple.

여기서 상기 제 1 세정용액 유로와 상기 제 2 세정용액 유로는 폐루프를 형성할 수 있다. 상기 염수 유로와 상기 담수 유로는 각각 2개 이상 존재할 수 있고, 이때 상기 염수 유로들과 상기 담수 유로들은 각각 병렬로 연결된다. 또는 상기 염수 유로와 상기 담수 유로는 각각 2개 이상 존재할 수 있고, 이때 상기 염수 유로들과 상기 담수 유로들은 각각 직렬로 연결된다.Here, the first cleaning solution flow path and the second cleaning solution flow path may form a closed loop. The salt water channel and the fresh water channel may exist in two or more, respectively, and the salt water channels and the fresh water channel are connected in parallel. Or two or more of the brine flow path and the fresh water flow path may be present, respectively, wherein the brine flow paths and the fresh water flow paths are connected in series.

그리고, 상기 세정용액으로부터 상기 음이온 교환막을 통해 이동하는 전하량 변화는 상기 세정용액 속의 레독스 커플(redox couple) 전환에 의해 전기적으로 상쇄된다. The change in the amount of charge moving through the anion exchange membrane from the cleaning solution is electrically canceled by redox couple conversion in the cleaning solution.

한편 상기 전도성 부재는 전도성 폼일 수 있으며, 재질에 따라 금속 폼, 전도성 폴리머 폼, 탄소계열 폼 중 어느 하나일 수 있다. 상기 전도성 폼이 금속 폼인 경우 상기 금속 폼의 표면에 부식 방지 코팅이 형성될 수 있으며, 상기 부식 방지 코팅은 전도성 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 전도성 물질은 그래핀일 수 있으며, 상기 그래핀이 코팅된 금속 폼에 레독스 커플이 도핑된 것을 사용할 수 있다. 또한 상기 양이온 교환막과 상기 전극 사이에는 상기 전도성 부재의 눌림을 방지하는 지지 부재를 더 포함할 수 있다.
Meanwhile, the conductive member may be a conductive foam, and may be any one of metal foam, conductive polymer foam, and carbon-based foam, depending on the material. If the conductive foam is a metal foam, a corrosion-resistant coating may be formed on the surface of the metal foam, and the corrosion-resistant coating may be formed of a conductive material. The conductive material may be graphene, and the graphene-coated metal foam may be doped with redox couples. Further, between the cation exchange membrane and the electrode, a support member for preventing the conductive member from being pressed may be further included.

상기와 같은 본 발명은 염수와 담수의 농도차에 의해 발전을 함으로써 기후와 시간의 제약을 받지 않는 전천후 발전 장치이기 때문에 친환경적이고 발전의 영속성을 유지할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명은 전극과 이온 교환막 사이의 공간에 전도성 폼이 삽입되어 전극과 분리막이 전기적으로 연결되므로, 레독스(redox) 반응에 필요한 표면적을 기존 전극 대비하여 무한하게 넓히고 전극과 분리막 사이의 전기 저항을 감소시키는 효과가 있다. 따라서, 레독스 물질이 전극 표면까지 직접 확산할 필요가 없이 전도성 폼 상에서 레독스 반응이 일어나기 때문에 발전 효율이 한층 더 향상될 수 있는 효과가 있다.
As described above, the present invention is advantageous in that it is environment-friendly and maintains the durability of generation because it is an all-weather power generation device which is not restricted by climate and time by generating electricity by the difference of concentration of brine and fresh water. In addition, since the conductive foam is inserted into the space between the electrode and the ion exchange membrane to electrically connect the electrode and the separation membrane, the surface area necessary for the redox reaction is infinitely widened compared to the conventional electrode, There is an effect of reducing the resistance. Therefore, there is no need for the redox substance to directly diffuse to the electrode surface, and the redox reaction occurs on the conductive foam, so that the power generation efficiency can be further improved.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 전도성 폼을 구비한 염분차 발전 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 전도성 폼을 구비한 염분차 발전 장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 전도성 폼을 구비한 염분차 발전 장치의 개략적인 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 4에 따른 전도성 폼을 구비한 염분차 발전 장치의 개략적인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 5에 따른 전도성 폼을 구비한 염분차 발전 장치의 개략적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 6에 따른 전도성 폼을 구비한 염분차 발전 장치의 개략적인 구성도이다. BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a schematic block diagram of a salt-water power generation apparatus having a conductive foam according to a first embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a salt-difference power generation apparatus having a conductive foam according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a salt-difference power generation apparatus having a conductive foam according to a third embodiment of the present invention.
4 is a schematic configuration diagram of a salt-difference power generation apparatus having a conductive foam according to a fourth embodiment of the present invention.
5 is a schematic configuration diagram of a salt-difference power generation apparatus having a conductive foam according to Embodiment 5 of the present invention.
6 is a schematic configuration diagram of a salt-difference power generation apparatus having a conductive foam according to Embodiment 6 of the present invention.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면들을 함께 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, It can be easily carried out. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

일반적으로 '염수'라 칭함은 염의 농도가 해수의 염(salt) 농도인 35,000 mg/L 이상을 가지는 용액이며, '기수'라 칭함은 염 농도가 1,000 ~ 10,000 mg/L 정도를 가진 용액이며, '담수'라 칭함은 염 농도가 0 ~ 1,000 mg/L를 가진 용액을 뜻한다. 이는 미국 지질 조사소에서 염의 농도에 따라 수질을 분류한 것이다.In general, the term 'salt water' refers to a solution having a salt concentration of at least 35,000 mg / L, which is a salt concentration of seawater, and a salt solution having a salt concentration of about 1,000 to 10,000 mg / The term 'fresh water' refers to a solution having a salt concentration of 0 to 1,000 mg / L. This is a classification of water quality according to salt concentration at the US Geological Survey.

다만, 본 발명에서는 발전을 위해 공급되는 염이 포함된 용액을 염수라 하고, 발전을 위해 염이 없거나 공급되는 염수에 비해 농도가 상대적으로 작은 용액을 담수라 하며, 공급되는 염수와 담수가 이온 이동으로 전기를 발생시키고 배출될 때의 용액을 기수라 칭한다. 따라서 기수의 농도는 염수의 농도보다 작고 담수의 농도보다 크게 된다.However, in the present invention, a solution containing salt to be supplied for power generation is referred to as saline solution, and a solution having a relatively low concentration as compared with saline solution for generating electricity is called a freshwater solution, And the solution when discharged is referred to as a radix. Therefore, the concentration of the water is lower than that of the brine and higher than that of the fresh water.

염분차 발전 장치의 일종인 역전기투석장치(Reverse Electrodialysis,RED)는 염수와 담수의 염분 차이와 이온 교환막을 이용하여 Na+ 이온과 Cl- 이온을 분리하여 화학 퍼텐셜(chemical potential) 차이를 만들고 이를 레독스 커플(redox couple) 물질을 이용하여 전기 퍼텐셜(electrical potential)로 변환하여 전기를 생산하는 장치이다.Reverse Electrodialysis (RED), a type of saline differential power generator, separates Na + and Cl - ions by using salinity difference between saline and fresh water and ion exchange membrane to make chemical potential difference, It is a device that produces electricity by converting to electrical potential using redox couple material.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 전도성 폼을 구비한 염분차 발전 장치(100)의 개략적인 구성도이다. 이 염분차 발전 장치(100)는 음이온 교환막(108)과, 음이온 교환막(108)과 담수 유로(114)를 형성하는 제 1 양이온 교환막(106)과, 음이온 교환막(108)과 염수 유로(116)를 형성하는 제 2 양이온 교환막(110)과, 제 1 양이온 교환막(106)과 제 1 세정용액 유로(112)를 형성하며 전도성 부재(119)를 통해 상기 제 1 양이온 교환막(106)과 전기적으로 연결되는 산화 전극(102)과, 제 2 양이온 교환막(110)과 제 2 세정용액 유로(118)를 형성하며 전도성 부재(120)를 통해 상기 제 2 양이온 교환막(110)과 전기적으로 연결되는 환원 전극(104)을 구비하며, 상기 세정용액은 전해질과 레독스 커플을 포함할 수 있다.FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a salt differential electricity generator 100 having a conductive foam according to Embodiment 1 of the present invention. The saline solution generator 100 includes an anion exchange membrane 108, a first cation exchange membrane 106 forming an anion exchange membrane 108 and a fresh water flow path 114, an anion exchange membrane 108, The first cation exchange membrane 106 and the first washing solution flow path 112 are formed and electrically connected to the first cation exchange membrane 106 through the conductive member 119. [ The second cation exchange membrane 110 and the second cleansing solution channel 118 and electrically connected to the second cation exchange membrane 110 through the conductive member 120, 104), and the cleaning solution may include an electrolyte and a redox couple.

여기서 제 1 세정용액 유로(112)와 제 2 세정용액 유로(118)는 폐루프(loop)를 이루어 순환될 수 있다. 따라서, 제 1 세정용액 유로(112)와 제 2 세정용액 유로(118) 사이에는 세정용액의 순환을 위한 펌프 등의 순환 장치가 설치될 수 있다.Here, the first cleaning solution passage 112 and the second cleaning solution passage 118 may be circulated in a closed loop. Therefore, a circulating device such as a pump for circulating the cleaning solution may be provided between the first cleaning solution passage 112 and the second cleaning solution passage 118.

도 1에서 보는 바와 같이 본 발명의 실시예 1에서는 담수 유로(114)와 염수 유로(116)로 구성되는 농도차 유로 쌍을 1개를 가지고 있으며, 좌측에 담수 유로(114), 우측에 염수 유로(116)가 설치된다. 농도차 유로 쌍의 양단부는 양이온 교환막(106,110)이 배치되고 염수 유로(116)와 담수 유로(114) 사이에는 음이온 교환막(108)이 설치된다. 담수 유로(114)에는 담수가 공급되고, 이웃에 위치한 제 1 세정용액 유로(112)와 염수 유로(116)로부터 이온이 이동해 들어와 염분 농도가 높아진 기수가 되어 외부로 배출된다. 비슷한 방법으로 염수 유로(116)에는 염수가 공급되고, 염수 유로(116)로부터 담수 유로(116) 및 제 2 세정용액 유로(118)로 이온이 이동해 나가면서 염수는 염분 농도가 낮아진 기수가 되어 외부로 배출된다. 그리고, 담수 유로(114), 염수 유로(116), 세정용액 유로(112,118) 내부에는 간격 변동을 방지하기 위한 스페이서가 설치될 수 있다.As shown in FIG. 1, in the first embodiment of the present invention, one pair of concentration difference flow paths including the fresh water passage 114 and the salt water passage 116 is provided. The fresh water passage 114 is provided on the left side, (116). Cation exchange membranes 106 and 110 are disposed at both ends of the concentration difference flow path pair and an anion exchange membrane 108 is provided between the salt water flow path 116 and the fresh water flow path 114. Fresh water is supplied to the fresh water channel 114 and ions move from the first cleaning solution channel 112 and the salt water channel 116 located adjacent to the fresh water channel 114 to be discharged to the outside as a salt concentration increased. The salt water is supplied to the salt water flow path 116 in a similar manner and the ions move from the salt water flow path 116 to the fresh water flow path 116 and the second washing solution flow path 118. As a result, . A spacer may be provided in the fresh water channel 114, the salt water channel 116, and the cleansing solution channels 112 and 118 to prevent the gap from varying.

또한, 담수 유로(114) 내부에는 염수 유로(116) 등으로부터 이온 교환막을 통해 이동된 이온의 흡착을 위하여 흡착 활물질이 함유될 수 있다. 이러한 흡착 활물질로는 일정 비표면적을 가진 나노 입자의 활성탄, 탄소나노 튜브, 탄소 나노 분말 또는 촉매 기능을 할 수 있는 금속 분말을 사용할 수 있다.In addition, an adsorbing active material may be contained in the inside of the fresh water channel 114 for adsorption of ions transferred from the salt water channel 116 through the ion exchange membrane. As the adsorbent active material, there can be used activated carbon, a carbon nanotube, a carbon nano powder, or a metal powder capable of a catalytic function of nanoparticles having a specific surface area.

본 발명의 일 실시예에 따른 세정용액이 통과할 수 있는 전도성 부재(119,120)는 전도성 폼일 수 있고, 재료에 따라 금속 폼, 전도성 폴리머 폼, 탄소계열 폼 중 어느 하나일 수 있다. 전도성 폼은 수많은 포어(pore)를 가지므로 레독스 반응이 일어날 수 장소, 즉 비표면적의 증가로 염분차 발전 효율이 향상될 수 있다. 또한 교환막(106,110)과 전극(102,104) 사이에는 전도성 부재의 눌림을 방지하는 지지 부재를 더 포함할 수 있다. 지지 부재로는 가스켓(gasket)을 이용할 수 있다.The conductive member 119, 120 through which the cleaning solution according to an embodiment of the present invention can pass may be a conductive foam, and may be any of metal foam, conductive polymer foam, and carbon-based foam, depending on the material. Since the conductive foam has numerous pores, salinity generation efficiency can be improved by increasing the specific surface area where the redox reaction can take place. Further, a supporting member for preventing the pressing of the conductive member may be further provided between the exchange membranes 106 and 110 and the electrodes 102 and 104. As the supporting member, a gasket may be used.

전도성 폼(119,120)이 금속 폼인 경우 폼의 표면에 부식 방지 코팅이 형성될 수 있다. 부식 방지 코팅은 전도성 물질로 형성되는 것이 바람직하며 일 실시예로서 그래핀으로 코팅할 수 있다. 또 다른 실시예로서 상기 그래핀이 코팅된 금속 폼에 레독스 커플이 도핑될 수 있다.If the conductive foams 119,120 are metallic foams, a corrosion-resistant coating may be formed on the surface of the foams. The corrosion-resistant coating is preferably formed of a conductive material and may be coated with graphene as an example. In another embodiment, the graphene-coated metal foam may be doped with a redox couple.

본 발명에서 제공되는 금속 폼은 미세한 기공이 형성된 폼 형태이다. 이러한 금속 폼은 유연성과 기계적 강도를 동시에 충족하고 레독스 커플 등의 통로 역할을 수행한다. 금속 폼(119,120)의 재료로서 전극(102,104)을 지지하고, 용접 열 또는 외부 충격 등에 의해 변형되지 않는 정도의 기계적 강도 및 내열성을 가지며, 전도성이 있는 금속, 또는 금속 합금 등이 이용 가능하다. 이러한 금속 폼의 재질은 알루미늄, 니켈, 구리, 은, 이들의 합금 및 스테인레스 스틸로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다. 또한, 다양한 방법에 의해 기공이 형성될 수 있는데, 예를 들어 알루미늄 재질의 경우에는 AAO(Anodic Aluminum Oxide)를 이용할 수 있다. The metal foam provided in the present invention is in the form of a foam in which fine pores are formed. These metal foams fulfill both flexibility and mechanical strength and serve as a passage for redox couples and the like. Conductive metals or metal alloys which have mechanical strength and heat resistance to such an extent that the electrodes 102 and 104 are supported by the metal foams 119 and 120 and are not deformed by welding heat or external impact or the like can be used. The material of the metal foam is preferably selected from the group consisting of aluminum, nickel, copper, silver, alloys thereof, and stainless steel. In addition, pores may be formed by various methods. For example, AAO (Anodic Aluminum Oxide) can be used for an aluminum material.

그래핀은 자연광물인 흑연에서 한 겹의 원자층씩 떼어낸 마이크로미터(㎛·100만분의 1미터) 크기의 탄소물질로 2차원 평면에서는 탄소 원자가 육각형의 벌집 모양 구조를 이룬다. 이 신소재는 빛을 잘 투과하면서도 전기전도도가 뛰어나 터치 패널·차세대 디스플레이 등의 투명 전극으로 이용되고 있다. 따라서 전도도가 뛰어나고 부식에 강하므로 금속 폼에 코팅하여 금속 폼의 부식을 방지하고 금속의 전도도를 유지할 수가 있다.Graphene is a carbon material in micrometer size (㎛ · millionth of a meter) separated by a layer of atomic layer from graphite, a natural mineral, and has a hexagonal honeycomb structure of carbon atoms in a two dimensional plane. This new material has excellent electrical conductivity while transmitting light well and is used as a transparent electrode for touch panels and next generation displays. Therefore, it is excellent in conductivity and strong in corrosion, so it can be coated on metal foam to prevent corrosion of metal foam and to maintain conductivity of metal.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 폼은 전도성 고분자(폴리머) 폼이다. 전도성 고분자란 말 그대로 전기가 흐를 수 있는 고분자를 말한다. 대부분 전도성 고분자의 구조는 단일결합과 이중결합을 선택적(alternative)으로 가지고 있는 특징을 보이고 있다. 전도성 고분자의 용도는 정전기 제거, 유해전자파 차폐 및 흡수이다. 정전기의 원인은 정지된 전하가 대전된 물질의 가장 자리로 몰려서 고전압을 띄는 것인데 전도성 고분자는 정전기가 한곳으로 몰리는 것을 방지하며 다른 에너지형태로 소멸시킨다는 것이다. 전도성 고분자인 폴리아세틸렌(polyacetylene)은 처음으로 발견된 전도성 고분자이지만 공기 중에서 산화가 쉽게 일어나는 단점으로 인하여 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiopene) 등으로 발전하게 되는 계기를 마련하였다. 이중에서 폴리아닐린(polyaniline)이 원료 가격이 싼 이유로 가장 많이 연구되었는데 내열성이 약한 단점 때문에 폴리피롤(polypyrrole)이 부각되고 있다. 전도성 고분자의 가장 큰 장점은 가공성이 매우 다양하다는 것과 경량화, 대량 생산 가능하다는 것이다. 따라서, 폼 형태로 제작하여 전도성 폼으로 활용될 수 있다.Also, the conductive foam according to an embodiment of the present invention is a conductive polymer (polymer) foam. A conductive polymer is a polymer that can be electrically charged. Most of the conductive polymer structures have single and double bonds as an alternative. The use of conductive polymers is static elimination, harmful electromagnetic shielding and absorption. The cause of the static electricity is that the static charge rushes to the edge of the charged material and the high voltage is generated. The conductive polymer prevents the static electricity from being pushed into one place, and it destroys it in different energy form. Polyacetylene, a conductive polymer, is the first conductive polymer to be found, but it has a tendency to develop into polyaniline, polypyrrole, and polythiophene due to the fact that it easily oxidizes in the air . Among them, polyaniline is most studied because of low price of raw materials. Polypyrrole is highlighted due to its weak heat resistance. The biggest advantage of conductive polymers is that they have a wide variety of processability, light weight, and mass production capability. Therefore, it can be used as a conductive foam by being manufactured in a foam form.

도 1을 참조하여 본 발명의 실시예 1에 따른 염분차 발전 장치(100)의 작동 원리에 대하여 설명하여 본다. 산화 전극인 양극(102)과 환원 전극인 음극(104) 사이에 순차적으로 배치되는 담수 유로(114)와 염수 유로(116)에서 도 1에서와 같은 이온의 이동이 유발된다. 즉, 양이온 교환막(106,110)을 통해서는 Na+와 같은 양이온이 이동하고, 음이온 교환막(108)을 통해서는 Cl-와 같은 음이온이 이동하게 된다. 따라서 제 1 세정용액 유로(112) 속의 양이온은 담수 유로(114)로 이동하고, 염수 유로(116) 속의 양이온이 제 2 세정용액 유로(118)로 이동하게 된다. 반대로 염수 유로(116) 속의 음이온은 담수 유로(114)로 이동하게 된다. 결과적으로 염(salt)의 농도가 높은 염수 부분에서 염의 농도가 낮은 담수 부분으로 이온이 이동하면서 양이온은 오른쪽 환원 전극(104) 방향으로 향하며, 이와 반대로 음이온은 왼쪽 산화 전극(102) 방향으로 향하게 된다. 이를 통해 이온 전류가 흐르게 되고, 전기적 중립 상태를 유지하기 위하여 산화 전극(102)이 배치되어 있는 세정용액 유로(119)에서 산화 반응이 일어나서 산화 전극이 전자를 얻게 되고, 환원 전극(104)이 배치되어 있는 세정용액 유로(118)에서는 환원 반응이 일어나서 환원 전극이 전자를 잃게 된다. 이에 따라 산화 전극(102)과 환원 전극(104)이 연결되어 있는 전기 회로에서 전자 흐름이 생성된다.The operation principle of the salt differential power generation apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The ions move in the fresh water channel 114 and the salt water channel 116 which are sequentially disposed between the anode 102 which is an oxidizing electrode and the cathode 104 which is a reducing electrode. That is, cations such as Na + migrate through the cation exchange membranes 106 and 110, and anions such as Cl- migrate through the anion exchange membrane 108. Therefore, the positive ions in the first washing solution flow path 112 move to the fresh water flow path 114, and the cations in the salt water flow path 116 move to the second washing solution flow path 118. The anions in the salt water flow path 116 are moved to the fresh water flow path 114. As a result, the ions move toward the right reducing electrode 104 while the ions move to the fresh water portion having a low salt concentration in the saline portion having a high salt concentration, while the anion is directed toward the left oxidizing electrode 102 . In order to maintain an electrically neutral state, an oxidation reaction occurs in the cleaning solution flow path 119 in which the oxidation electrode 102 is disposed, so that the oxidation electrode obtains electrons, and the reduction electrode 104 is disposed A reducing reaction occurs in the cleaning solution flow path 118, and the reducing electrode loses electrons. Thus, an electron flow is generated in the electric circuit in which the oxidizing electrode 102 and the reducing electrode 104 are connected.

또한, 도 1에서 보는 바와 같이 나트륨 이온(Na+)의 출입에 따른 전자의 잉여량 또는 부족량은 레독스 커플(Redox Couple) 사이의 전환으로 보충하게 되고, 이때 발생하는 전위차에 의해 산화 전극(102)과 환원 전극(104) 사이에 전류가 흐르게 된다.As shown in FIG. 1, the excess or deficiency of electrons due to the entry and exit of sodium ions (Na +) is supplemented by the redox couples, And the reducing electrode (104).

[반응식 1] [ Reaction Scheme 1 ]

Fe2 + ↔ Fe3 + + e- Fe 2 + ↔ Fe 3 + + e -

레독스 커플에 의한 전자 발생은 반응식 1 과 같이 평형 반응으로 진행되며 이러한 반응은 전극 표면에서 진행된다. 그러나 본 발명에서는 전극과 이온 교환막 사이에 무수히 많은 포어(pore)를 가진 전도성 폼을 제공하여 반응식 1로 예시된 레독스 반응이 진행되기 때문에 반응진행에 필요한 표면적을 기존의 전극과 비교할 때 무한하게 넓힌 효과를 제공한다. 이때 반응 중에 생성된 전자는 전도성 폼을 따라 전극(102,104)에 전달된다. Electron generation by the redox couple proceeds in an equilibrium reaction as in Scheme 1, and the reaction proceeds on the electrode surface. However, since the present invention provides a conductive foam having numerous pores between the electrode and the ion exchange membrane, the redox reaction as illustrated in the reaction scheme 1 proceeds, so that the surface area necessary for the progress of the reaction is infinitely broadened Effect. At this time, the electrons generated during the reaction are transferred to the electrodes 102 and 104 along the conductive foam.

전도성 폼은 전기 저항이 작으므로 전자의 전달 효율도 향상된다. 또한 반응식 1이 진행되기 위해서 레독스 커플이 전극 표면까지 직접 확산될 필요가 없기 때문에 Na+ 이온 농도 변화에 종속적인 반응식 1의 진행이 신속하게 진행된다. 따라서 양이온 교환막을 통한 Na+의 투과 속도는 더욱 향상되고 이에 따라서 전자 생성 및 소멸 속도는 더욱 가속화 되어 발전 효율 향상이 유도될 수 있다.Conductive foam has a low electrical resistance, so the efficiency of electron transfer is improved. In addition, since the redox couple does not need to be directly diffused to the electrode surface in order to proceed to the reaction formula 1, the progress of the reaction formula 1 which is dependent on the Na + ion concentration change proceeds rapidly. Therefore, the permeation rate of Na + through the cation exchange membrane is further improved, and thus the electron generation and extinction rate are further accelerated and the power generation efficiency can be improved.

여기서 레독스 커플은 Fe, Cr, Zn, Br, V, Ce, Pb 및 금속-리간드 배위 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 산화환원 종일 수 있다. 금속-리간드 배위화합물에서 금속은 Ni, Co, Fe, Ru, Zn, Mn, Y, Zr, Ti, Cr, Mg, Ce, Cu, Pb 및 V로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있고, 리간드는 디피리딜, 터피리딜, 에틸디아민, 프로필렌디아민, 페난트롤린 및 N-헤터로시클릭카르벤으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있다.Wherein the redox couple may be at least one redox species selected from the group consisting of Fe, Cr, Zn, Br, V, Ce, Pb and metal-ligand coordination compounds. In the metal-ligand coordination compound, the metal may be at least one selected from the group consisting of Ni, Co, Fe, Ru, Zn, Mn, Y, Zr, Ti, Cr, Mg, Ce, Cu, Pb and V, At least one selected from the group consisting of dipyridyl, terpyridyl, ethyldiamine, propylenediamine, phenanthroline and N-heterocyclic carbenes.

그리고, 산화 전극과 환원 전극 사이를 폐순환하는 세정용액(Electrode Rinse Solution)은 산화 전극과 환원 전극에 발생하는 부반응 및 파울링을 제거하는 역할과 레독스 커플의 산화환원 반응을 촉진시키는 역할을 한다.The electrode solution, which circulates between the oxidizing electrode and the reducing electrode, plays a role of removing the side reaction and the fouling occurring in the oxidizing electrode and the reducing electrode and promoting the redox reaction of the redox couple.

도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 전도성 폼을 구비한 염분차 발전 장치(200)의 개략적인 구성도이다. 실시예 2의 염분차 발전 장치(200)는 실시예 1의 염분차 발전 장치(100)와 동일한 구성을 가지나, 염수 유로와 담수 유로는 2개 이상 존재하고 염수 유로들과 담수 유로들은 각각 병렬로 연결되는 것이 차이가 있다. 따라서 실시예 1의 염분차 발전 장치(100)보다 이온 농도의 기울기가 커지기 때문에 더 큰 전기 에너지를 생산하는 것이 가능하다.FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a salt differential power generator 200 having a conductive foam according to a second embodiment of the present invention. The salinity generation device 200 of the second embodiment has the same configuration as the salinity generation device 100 of the first embodiment except that there are two or more brine flow paths and fresh water flow paths and the brine flow paths and the fresh water flow paths are connected in parallel There is a difference in being connected. Therefore, since the slope of the ion concentration is larger than that of the saline solution power generator 100 of the first embodiment, it is possible to produce a larger electric energy.

도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 전도성 폼을 구비한 염분차 발전 장치의 개략적인 구성도이다. 실시예 3의 염분차 발전 장치(300)는 실시예 1의 염분차 발전 장치(100)와 동일한 구성을 가지나, 염수 유로와 담수 유로는 각각 2개 이상 존재하고, 염수 유로들과 담수 유로들은 각각 직렬로 연결되는 것이 차이가 있다. 따라서 실시예 1의 염분차 발전 장치(100)보다 이온 농도의 기울기가 커지기 때문에 더 큰 전기 에너지를 생산하는 것이 가능하다.FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a salt-difference power generation apparatus having a conductive foam according to a third embodiment of the present invention. The saline solution power generation apparatus 300 according to the third embodiment has the same configuration as the saline solution power generation apparatus 100 according to the first embodiment except that there are two or more saline solution flow paths and a plurality of fresh water flow paths, There is a difference in being connected in series. Therefore, since the slope of the ion concentration is larger than that of the saline solution power generator 100 of the first embodiment, it is possible to produce a larger electric energy.

도 4는 본 발명의 실시예 4에 따른 전도성 폼을 구비한 염분차 발전 장치(400)의 개략적인 구성도이다. 실시예 4에 따른 염분차 발전 장치(400)는 양이온 교환막(408)과, 양이온 교환막(408)과 염수 유로(416)를 형성하는 제 1 음이온 교환막(410)과, 양이온 교환막(408)과 담수 유로(414)를 형성하는 제 2 음이온 교환막(406)과, 제 1 음이온 교환막(410)과 제 1 세정용액 유로(418)를 형성하며 전도성 부재(420)를 통해 상기 제 1 음이온 교환막(410)과 전기적으로 연결되는 산화 전극(404)과, 제 2 음이온 교환막(406)과 제 2 세정용액 유로(412)를 형성하며 전도성 부재(419)를 통해 상기 제 2 음이온 교환막(406)과 전기적으로 연결되는 환원 전극(402)을 구비하며, 세정용액은 전해질과 레독스 커플을 포함할 수 있다.4 is a schematic configuration diagram of a salt differential power generation apparatus 400 having a conductive foam according to a fourth embodiment of the present invention. The salt differential power generation apparatus 400 according to the fourth embodiment includes a cation exchange membrane 408, a first anion exchange membrane 410 forming a cation exchange membrane 408 and a salt water flow path 416, a cation exchange membrane 408, A first anion exchange membrane 410 and a first anion exchange membrane 418 are formed through a conductive member 420. The first anion exchange membrane 410 and the first anion exchange membrane 410 are connected to each other through a first anion exchange membrane 410, The second anion exchange membrane 406 and the second washing solution flow path 412 are formed and electrically connected to the second anion exchange membrane 406 through the conductive member 419, , And the cleaning solution may include an electrolyte and a redox couple.

실시예 4에 따른 염분차 발전 장치(400)는 실시예 1에 따른 염분차 발전 장치와 비교할 때 양 끝단에 양이온 교환막 대신에 음이온 교환막이 배치된다는 것에 차이가 있다. 도 4에서 보는 바와 같이 염화 이온(Cl-)의 출입에 따른 전자의 잉여량 또는 부족량은 레독스 커플(Redox Couple) 사이의 전환으로 보충하게 되고, 이때 발생하는 전위차에 의해 산화 전극(404)과 환원 전극(402) 사이에 전류가 흐르게 된다. 즉, 세정용액으로부터 음이온 교환막을 통해 이동하는 음이온에 따른 전하량 변화는 세정용액 속의 레독스 커플(redox couple)의 전환에 의해 전기적으로 상쇄된다.The salinity difference generation device 400 according to the fourth embodiment differs from the salinity difference generation device according to the first embodiment in that anion exchange membranes are disposed at both ends instead of the cation exchange membranes. As shown in FIG. 4, the surplus amount or insufficient amount of electrons due to the entry and exit of the chloride ion (Cl < - >) is supplemented by the redox couples, So that a current flows between the reducing electrodes 402. That is, the change in the amount of charge due to the anion moving from the cleaning solution through the anion exchange membrane is electrically canceled by the conversion of the redox couple in the cleaning solution.

실시예 4에서는 실시예 1에서와 마찬가지로 전도성 부재는 전도성 폼일 수 있으며, 전도성 폼은 금속 폼, 전도성 폴리머 폼, 탄소계열 폼 중 어느 하나일 수 있다.그리고, 전도성 폼이 금속 폼인 경우 금속 폼의 표면에 부식 방지 코팅이 형성될 수 있고, 부식 방지 코팅은 전도성 물질로 형성될 수 있다. 전도성 물질로서는 그래핀을 채용할 수 있다. 또한, 음이온 교환막과 전극 사이에는 전도성 부재의 눌림을 방지하는 지지 부재를 더 포함할 수 있다.In Embodiment 4, as in Embodiment 1, the conductive member may be a conductive foam, and the conductive foam may be any one of a metallic foam, a conductive polymer foam, and a carbon-based foam. In the case where the conductive foam is a metal foam, A corrosion-resistant coating may be formed on the substrate, and the corrosion-resistant coating may be formed of a conductive material. As the conductive material, graphene can be employed. Further, a support member for preventing the pressing of the conductive member may be further provided between the anion exchange membrane and the electrode.

여기서 제 1 세정용액 유로(418)와 제 2 세정용액 유로(412)는 폐루프(loop)를 이루어 순환될 수 있다. 따라서, 제 1 세정용액 유로(418)와 제 2 세정용액 유로(412) 사이에는 세정용액의 순환을 위한 펌프 등의 순환 장치가 설치될 수 있다.Here, the first cleaning solution passage 418 and the second cleaning solution passage 412 may be circulated in a closed loop. Therefore, a circulation device such as a pump for circulating the cleaning solution may be provided between the first cleaning solution passage 418 and the second cleaning solution passage 412.

도 5는 본 발명의 실시예 5에 따른 전도성 폼을 구비한 염분차 발전 장치의 개략적인 구성도이다. 실시예 5의 염분차 발전 장치(500)는 실시예 4의 염분차 발전 장치(400)와 동일한 구성을 가지나, 염수 유로와 담수 유로는 각각 2개 이상 존재하고, 염수 유로들과 담수 유로들은 각각 병렬로 연결되는 것이 차이가 있다. 따라서 실시예 4의 염분차 발전 장치(400)보다 이온 농도의 기울기가 커지기 때문에 더 큰 전기 에너지를 생산하는 것이 가능하다.5 is a schematic configuration diagram of a salt-difference power generation apparatus having a conductive foam according to Embodiment 5 of the present invention. The salinity generation device 500 of the fifth embodiment has the same configuration as the salinity generation device 400 of the fourth embodiment except that there are two or more salt water flow paths and fresh water flow paths respectively, There is a difference that they are connected in parallel. Therefore, since the slope of the ion concentration is larger than that of the saline solution power generator 400 of the fourth embodiment, it is possible to produce a larger electric energy.

도 6은 본 발명의 실시예 6에 따른 전도성 폼을 구비한 염분차 발전 장치(600)의 개략적인 구성도이다. 실시예 6의 염분차 발전 장치(600)는 실시예 4의 염분차 발전 장치(400)와 동일한 구성을 가지나, 염수 유로와 담수 유로는 각각 2개 이상 존재하고, 염수 유로들과 담수 유로들은 각각 직렬로 연결되는 것이 차이가 있다. 따라서 실시예 4의 염분차 발전 장치(400)보다 이온 농도의 기울기가 커지기 때문에 더 큰 전기 에너지를 생산하는 것이 가능하다.6 is a schematic configuration diagram of a salt differential electricity generator 600 having a conductive foam according to Embodiment 6 of the present invention. The salt-difference power generation apparatus 600 of the sixth embodiment has the same configuration as that of the salt-difference power generation apparatus 400 of the fourth embodiment, but there are two or more salt water flow paths and fresh water flow paths respectively, and the salt water flow paths and the fresh water flow paths There is a difference in being connected in series. Therefore, since the slope of the ion concentration is larger than that of the saline solution power generator 400 of the fourth embodiment, it is possible to produce a larger electric energy.

또한 본 발명에 따른 전도성 부재는 레독스 플로우 배터리에도 사용이 가능하다.The conductive member according to the present invention can also be used in a redox flow battery.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. The present invention is not limited to the drawings.

100, 200, 300, 400, 500, 600 : 염분차 발전 장치
102, 202, 302, 404, 504, 604 : 산화 전극(양극)
104, 204, 304, 402, 502, 602 : 환원 전극(음극)
106, 110, 206, 210, 214, 306, 310, 314, 408, 508, 512, 608, 612 : 양이온 교환막
108, 208, 212, 308, 312, 406, 410, 506, 510, 514, 606, 610, 614 : 음이온 교환막
112, 216, 316, 418, 526, 626 : 제 1 세정용액 유로
118, 226, 326, 412, 516, 616 : 제 2 세정용액 유로
114, 218, 222, 318, 322, 414, 518, 522, 618, 622 : 담수 유로
116, 220, 224, 320, 324, 416, 520, 524, 620, 624 : 염수 유로
119, 120, 219, 220, 319, 320, 419, 420, 519, 520, 619, 620 : 전도성 폼(전도성 부재)100, 200, 300, 400, 500, 600: Salinity generator
102, 202, 302, 404, 504, 604: oxidation electrode (anode)
104, 204, 304, 402, 502, 602: reduction electrode (cathode)
106, 110, 206, 210, 214, 306, 310, 314, 408, 508, 512, 608, 612: cation exchange membrane
108, 208, 212, 308, 312, 406, 410, 506, 510, 514, 606, 610, 614:
112, 216, 316, 418, 526, 626:
118, 226, 326, 412, 516, 616:
114, 218, 222, 318, 322, 414, 518, 522, 618, 622:
116, 220, 224, 320, 324, 416, 520, 524, 620, 624:
The conductive foam (conductive member) 119, 120, 219, 220, 319, 320, 419, 420, 519, 520, 619,

Claims (24)

염분차 발전 장치에 있어서,
음이온 교환막과,
상기 음이온 교환막과 담수 유로를 형성하는 제 1 양이온 교환막과,
상기 음이온 교환막과 염수 유로를 형성하는 제 2 양이온 교환막과,
상기 제 1 양이온 교환막과 세정용액을 위한 제 1 세정용액 유로를 형성하며 전도성 폼을 통해 상기 제 1 양이온 교환막과 전기적으로 연결되는 산화 전극과,
상기 제 2 양이온 교환막과 세정용액을 위한 제 2 세정용액 유로를 형성하며 전도성 폼을 통해 상기 제 2 양이온 교환막과 전기적으로 연결되는 환원 전극을
구비하며,
상기 세정용액은 전해질과 레독스 커플을 포함하는 것을 특징으로 하는
염분차 발전 장치.
In a salt-difference power generation device,
An anion exchange membrane,
A first cation exchange membrane for forming the anion exchange membrane and the fresh water channel,
A second cation exchange membrane for forming the anion exchange membrane and the salt water flow path,
An oxidation electrode which forms a first cleaning solution flow path for the first cation exchange membrane and the cleaning solution and is electrically connected to the first cation exchange membrane through a conductive foam,
A reducing electrode forming a second cleaning solution flow path for the second cation exchange membrane and the cleaning solution and electrically connected to the second cation exchange membrane through the conductive foam,
Respectively,
Characterized in that the cleaning solution comprises an electrolyte and a redox couple
Salinity generators.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 세정용액 유로와 상기 제 2 세정용액 유로는 폐루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 염분차 발전 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the first cleaning solution flow path and the second cleaning solution flow path form a closed loop.
제 1 항에 있어서,
상기 염수 유로와 상기 담수 유로는 각각 2개 이상 존재하고, 상기 염수 유로들과 상기 담수 유로들은 각각 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 염분차 발전 장치.
The method according to claim 1,
Wherein at least two of the salt water flow paths and the fresh water flow paths are present, and the salt water flow paths and the fresh water flow paths are connected in parallel.
제 1 항에 있어서,
상기 염수 유로와 상기 담수 유로는 각각 2개 이상 존재하고, 상기 염수 유로들과 상기 담수 유로들은 각각 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 염분차 발전 장치.
The method according to claim 1,
Wherein at least two of the salt water channel and the fresh water channel are present, and the salt water channels and the fresh water channel are connected in series, respectively.
제 1 항에 있어서,
상기 세정용액으로부터 상기 양이온 교환막을 통해 이동하는 전하량 변화는 상기 세정용액 속의 레독스 커플(redox couple) 전환에 의해 전기적으로 상쇄되는 것을 특징으로 하는 염분차 발전 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the change in the amount of charge moving from the cleaning solution through the cation exchange membrane is electrically canceled by redox couple conversion in the cleaning solution.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 전도성 폼은 금속 폼, 전도성 폴리머 폼, 탄소계열 폼 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 염분차 발전 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the conductive foam is one of a metal foam, a conductive polymer foam, and a carbon-based foam.
제 7 항에 있어서,
상기 전도성 폼이 금속 폼인 경우 상기 금속 폼의 표면에 부식 방지 코팅이 형성되는 것을 특징으로 하는 염분차 발전 장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the corrosion inhibiting coating is formed on the surface of the metal foam when the conductive foam is metal foam.
제 8 항에 있어서,
상기 부식 방지 코팅은 전도성 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 염분차 발전 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the corrosion-resistant coating is formed of a conductive material.
제 9 항에 있어서,
상기 전도성 물질은 그래핀인 것을 특징으로 하는 염분차 발전 장치.
10. The method of claim 9,
Wherein the conductive material is graphene.
제 10 항에 있어서,
상기 그래핀이 코팅된 금속 폼에 레독스 커플이 도핑되는 것을 특징으로 하는 염분차 발전 장치.
11. The method of claim 10,
Wherein the graphene-coated metal foam is doped with redox couples.
제 1 항에 있어서,
상기 양이온 교환막과 상기 전극 사이에는 상기 전도성 폼의 눌림을 방지하는 지지 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염분차 발전 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a support member between the cation exchange membrane and the electrode to prevent the conductive foam from being pressed.
염분차 발전 장치에 있어서,
양이온 교환막과,
상기 양이온 교환막과 염수 유로를 형성하는 제 1 음이온 교환막과,
상기 양이온 교환막과 담수 유로를 형성하는 제 2 음이온 교환막과,
상기 제 1 음이온 교환막과 세정용액을 위한 제 1 세정용액 유로를 형성하며 전도성 폼을 통해 상기 제 1 음이온 교환막과 전기적으로 연결되는 산화 전극과,
상기 제 2 음이온 교환막과 세정용액을 위한 제 2 세정용액 유로를 형성하며 전도성 폼을 통해 상기 제 2 음이온 교환막과 전기적으로 연결되는 환원 전극을
구비하며,
상기 세정용액은 전해질과 레독스 커플을 포함하는 것을 특징으로 하는
염분차 발전 장치.
In a salt-difference power generation device,
A cation exchange membrane,
A first anion exchange membrane for forming the cation exchange membrane and the salt water flow path,
A second anion exchange membrane for forming the cation exchange membrane and the fresh water channel,
An oxidation electrode which forms a first cleaning solution flow path for the first anion exchange membrane and the cleaning solution and is electrically connected to the first anion exchange membrane through a conductive foam,
A reducing electrode which forms a second cleaning solution flow path for the second anion exchange membrane and the cleaning solution and is electrically connected to the second anion exchange membrane through a conductive foam,
Respectively,
Characterized in that the cleaning solution comprises an electrolyte and a redox couple
Salinity generators.
제 13 항에 있어서,
상기 제 1 세정용액 유로와 상기 제 2 세정용액 유로는 폐루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 염분차 발전 장치.
14. The method of claim 13,
Wherein the first cleaning solution flow path and the second cleaning solution flow path form a closed loop.
제 13 항에 있어서,
상기 염수 유로와 상기 담수 유로는 각각 2개 이상 존재하고, 상기 염수 유로들과 상기 담수 유로들은 각각 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 염분차 발전 장치.
14. The method of claim 13,
Wherein at least two of the salt water flow paths and the fresh water flow paths are present, and the salt water flow paths and the fresh water flow paths are connected in parallel.
제 13 항에 있어서,
상기 염수 유로와 상기 담수 유로는 각각 2개 이상 존재하고, 상기 염수 유로들과 상기 담수 유로들은 각각 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 염분차 발전 장치.
14. The method of claim 13,
Wherein at least two of the salt water channel and the fresh water channel are present, and the salt water channels and the fresh water channel are connected in series, respectively.
제 13 항에 있어서,
상기 세정용액으로부터 상기 음이온 교환막을 통해 이동하는 전하량 변화는 상기 세정용액 속의 레독스 커플(redox couple) 전환에 의해 전기적으로 상쇄되는 것을 특징으로 하는 염분차 발전 장치.
14. The method of claim 13,
Wherein the change in the amount of charge moving from the cleaning solution through the anion exchange membrane is electrically canceled by redox couple conversion in the cleaning solution.
삭제delete 제 13 항에 있어서,
상기 전도성 폼은 금속 폼, 전도성 폴리머 폼, 탄소계열 폼 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 염분차 발전 장치.
14. The method of claim 13,
Wherein the conductive foam is one of a metal foam, a conductive polymer foam, and a carbon-based foam.
제 19 항에 있어서,
상기 전도성 폼이 금속 폼인 경우 상기 금속 폼의 표면에 부식 방지 코팅이 형성되는 것을 특징으로 하는 염분차 발전 장치.
20. The method of claim 19,
Wherein the corrosion inhibiting coating is formed on the surface of the metal foam when the conductive foam is metal foam.
제 20 항에 있어서,
상기 부식 방지 코팅은 전도성 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 염분차 발전 장치.
21. The method of claim 20,
Wherein the corrosion-resistant coating is formed of a conductive material.
제 21 항에 있어서,
상기 전도성 물질은 그래핀인 것을 특징으로 하는 염분차 발전 장치.
22. The method of claim 21,
Wherein the conductive material is graphene.
제 22 항에 있어서,
상기 그래핀이 코팅된 금속 폼에 레독스 커플 물질이 도핑되는 것을 특징으로 하는 염분차 발전 장치.
23. The method of claim 22,
Wherein the graphene-coated metal foam is doped with a redox couple material.
제 13 항에 있어서,
상기 음이온 교환막과 상기 전극 사이에는 상기 전도성 폼의 눌림을 방지하는 지지 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염분차 발전 장치.
14. The method of claim 13,
Further comprising a support member between the anion exchange membrane and the electrode to prevent the conductive foam from being pressed.
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