KR101822465B1 - Electrode assembly to generate hydrogen water and portable hydrogen water generating device comprising the same - Google Patents

Electrode assembly to generate hydrogen water and portable hydrogen water generating device comprising the same Download PDF

Info

Publication number
KR101822465B1
KR101822465B1 KR1020160014810A KR20160014810A KR101822465B1 KR 101822465 B1 KR101822465 B1 KR 101822465B1 KR 1020160014810 A KR1020160014810 A KR 1020160014810A KR 20160014810 A KR20160014810 A KR 20160014810A KR 101822465 B1 KR101822465 B1 KR 101822465B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
water
catalyst layer
electrolyte membrane
hydrogen water
Prior art date
Application number
KR1020160014810A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20170093433A (en
Inventor
염재섭
Original Assignee
염재섭
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 염재섭 filed Critical 염재섭
Priority to KR1020160014810A priority Critical patent/KR101822465B1/en
Publication of KR20170093433A publication Critical patent/KR20170093433A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101822465B1 publication Critical patent/KR101822465B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/46109Electrodes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/467Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction
    • C02F1/4676Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electroreduction
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/02Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/0442
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B13/00Diaphragms; Spacing elements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00Operating or servicing cells
    • C25B15/02Process control or regulation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/46109Electrodes
    • C02F2001/46119Cleaning the electrodes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/46109Electrodes
    • C02F2001/46133Electrodes characterised by the material
    • C02F2001/46138Electrodes comprising a substrate and a coating
    • C02F2001/46142Catalytic coating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/46Apparatus for electrochemical processes
    • C02F2201/461Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/4612Controlling or monitoring
    • C02F2201/46125Electrical variables
    • C02F2201/4613Inversing polarity
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • Y02E60/366

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 전극 어셈블리는 전원에 연결되어 수소수를 생성하는 전극 어셈블리로서, 제1전극, 상기 제1전극의 하부에 형성되는 보호막, 상기 보호막의 하부에 형성되는 제2전극, 상기 제2전극 하부에 형성되는 전해질막, 상기 전해질막 하부에 형성되는 제3전극 및 상기 제1전극, 제2전극 및 제3전극에 연결되어 인가되는 전압의 극성을 조절하는 스위칭 장치를 포함하며, 상기 제1전극, 보호막 및 제2전극은 액체에 담지된 상태이다.An electrode assembly according to an embodiment of the present invention includes a first electrode, a protective film formed under the first electrode, a second electrode formed under the protective film, A third electrode formed under the electrolyte membrane, and a switching device connected to the first electrode, the second electrode, and the third electrode to adjust a polarity of a voltage applied to the electrolyte membrane, The first electrode, the protective film, and the second electrode are in a state of being supported on the liquid.

Description

수소수 생성을 위한 전극 어셈블리 및 이를 포함하는 휴대용 수소수 제조장치{ELECTRODE ASSEMBLY TO GENERATE HYDROGEN WATER AND PORTABLE HYDROGEN WATER GENERATING DEVICE COMPRISING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode assembly for generating hydrogen water and a portable water-

본 발명은 수소수 생성을 위한 전극 어셈블리 및 이를 포함하는 휴대용 수소수 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극에 흡착되는 이물질을 제거하고, 수소수를 생성할 수 있는 전극 어셈블리 및 이를 포함하는 휴대용 수소수 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode assembly for generating hydrogen and an apparatus for manufacturing portable water including the electrode assembly. More particularly, the present invention relates to an electrode assembly capable of removing foreign substances adsorbed on electrodes and generating hydrogenated water, And a hydrogen-producing plant.

일반적으로 수소수는 물에 수소가스가 1ppm 가량 용해된 물로 인체 내의 활성산소를 제거하는 효과가 있는 것으로 알려져 있다.In general, hydrogen peroxide is known to have the effect of removing active oxygen in the human body with water dissolved in water at 1 ppm of hydrogen gas.

수소수를 음용하는 방법으로는 수소를 물리적 또는 화학적인 방법으로 발생시켜 정수기 등에 적용하여 이용하는 것으로서, 생성된 수소가스를 물에 용해시켜 음용하는 방법이 주된 방법이다. 따라서 이러한 방법은 휴대하기에 많은 제약이 따르는 문제점이 있다.As a method for drinking hydrogenated water, hydrogen is generated by a physical or chemical method to be applied to a water purifier or the like, and the main method is a method of dissolving the generated hydrogen gas in water and drinking it. Therefore, this method has a problem in that it has a lot of limitations to carry.

한편, 수소를 효과적으로 발생시키는 방법 중에서 물을 전기화학적으로 전기분해하는 방법은 일반적으로 알려져 있다. 이 방법에 사용되는 전기분해 장치는 양극(anode, 산화반응이 일어나는 전극)과 음극(cathode, 환원반응이 일어나는 전극)으로 이루어진 전극 쌍을 갖는 전기분해셀이나 양극, 음극 및 이들 사이에 배치된 중성막 또는 이온 교환막을 포함하는 구성을 갖는 전기분해셀을 사용하도록 구성된다.On the other hand, a method of electrochemically electrolyzing water among methods of effectively generating hydrogen is generally known. The electrolytic apparatus used in this method is an electrolytic cell having an electrode pair composed of an anode (an electrode where an oxidation reaction takes place) and a cathode (an electrode where a reduction reaction takes place), an anode, a cathode, A membrane or an ion exchange membrane.

물을 전기분해하여 수소를 제조하는 방법은 원리상 직류 저전압 전원이 사용된다. 따라서 이 방법에 사용되는 장치는 즉각적으로 반응하는 반응 특성이나 안전성 면에서는 탁월하지만, 소형의 휴대용 수소가스 제조 장치에 적용하기에는 그 가능성이 매우 낮다.In principle, a DC low voltage power source is used as a method of producing hydrogen by electrolyzing water. Therefore, the apparatus used in this method is excellent in terms of reaction characteristics and safety to be instantly reacted, but is very unlikely to be applied to a small portable hydrogen gas production apparatus.

예로서, 물을 전기분해하여 수소를 생성하는 방법에 관한 선행 기술들이 다수 존재한다. 이들 선행기술들은 언급한 바와 같이 정수기 등에 적용할 목적으로 구성되어 있다. 따라서 이들 선행기술들이 적용된 정수기의 경우에는 고가이기 때문에, 이러한 정수기를 구입해 수소수를 음용하는데 어려움이 있다.As an example, there are a number of prior art methods for producing hydrogen by electrolyzing water. As mentioned above, these prior arts are intended to be applied to water purifiers and the like. Therefore, the water purifier applied with these prior art techniques is expensive, so it is difficult to purchase such a water purifier and consume a small amount of water.

한편, 정수기의 물에 수소가 포함된 수소수는 시간에 따라 농도가 급격히 낮아져(물에 산소 또는 수소의 용해도가 매우 낮음) 보관 및 저장에 불편함이 있다.On the other hand, hydrogen water containing hydrogen in the water of a water purifier has a low concentration in time (very low solubility of oxygen or hydrogen in water) and is inconvenient for storage and storage.

일반적으로 전기분해를 통해 수소수를 생성하기 위해서 두 개의 전극에 극성이 다른 전압을 인가함으로서, 물이 분해하여 수소와 산소가 생성된다. 수소는 물에 녹아 수소수가 되고, 산소를 외부로 빠져나가거나 다른 용도로 사용될 수 있다. Generally, by applying a voltage having a different polarity to two electrodes in order to generate hydrogen water through electrolysis, water is decomposed to produce hydrogen and oxygen. Hydrogen is dissolved in water to become hydrogen, and oxygen can be used to escape to the outside or used for other purposes.

그러나 물에는 각종 무기물성분 또는 유기물 성분이 잔존해 있어, 순수한 증류수를 제외하고는 전기분해를 일으키는 전극의 표면에 이물질이 침착되게 된다. 전극표면에 침착된 이물질은 쉽게 떨어지지 않으며, 수소발생의 효율을 크게 저하시키는 주된 원인이 된다.However, various inorganic or organic components remain in the water, and foreign substances are deposited on the surface of the electrode causing electrolysis, except pure distilled water. The foreign matter deposited on the electrode surface does not easily fall off, and is a main cause of greatly lowering the efficiency of hydrogen generation.

이물질을 전극표면에서 떼어내기 위한 다양한 방법들이 있으나, 강한 산성용액을 전극에 뿌리거나 강하게 문지르는 등의 물리적 방법을 통해서 이물질을 제거한다. 이물질을 제거하지 않는 경우, 계속적으로 전극표면상에 축적되어 더이상 전극에 전압이 인가되지 않는 상태에 이르게 되어 장치 고장의 원인이 된다.There are various methods for separating the foreign object from the electrode surface. However, foreign substances are removed through a physical method such as sprinkling or strongly rubbing a strong acid solution onto the electrode. If the foreign substance is not removed, it is accumulated on the surface of the electrode continuously, so that the voltage is no longer applied to the electrode, which causes the device to fail.

또한, 강한 약품을 사용하거나 물리적인 힘을 가하는 경우 전극이 손상되어 이 또한 고장의 원인이 될 수 있다.Also, if strong chemicals are used or physical force is applied, the electrodes may be damaged, which may also cause malfunctions.

대한민국 공개특허 제2009-0113099호(2009년01월29일)Korean Patent Publication No. 2009-0113099 (Jan. 29, 2009) 대한민국 공개특허 제2011-0039647호(2011년04월20일)Korean Patent Publication No. 2011-0039647 (April 20, 2011)

본 발명의 목적은 전극에 축적되는 이물질층을 비교적 간단한 방법으로 해결할 수 있는 수소수 생성을 위한 전극 어셈블리를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an electrode assembly for generating hydrogen water which can solve a foreign matter layer accumulated in an electrode by a relatively simple method.

또한, 본 발명의 목적은 이물질층의 제거와 동시에 액체의 살균작용도 함께 도모할 수 있는 수소수 생성을 위한 전극 어셈블리를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an electrode assembly for generating hydrogen water capable of simultaneously removing a foreign substance layer and sterilizing a liquid.

본 발명의 실시예에 따른 전극 어셈블리는 전원에 연결되어 수소수를 생성하는 전극 어셈블리로서, 제1전극, 상기 제1전극의 하부에 형성되는 보호막, 상기 보호막의 하부에 형성되는 제2전극, 상기 제2전극 하부에 형성되는 전해질막, 상기 전해질막 하부에 형성되는 제3전극 및 상기 제1전극, 제2전극 및 제3전극에 연결되어 인가되는 전압의 극성을 조절하는 스위칭 장치를 포함하며, 상기 제1전극, 보호막 및 제2전극은 액체에 담지된 상태이다.An electrode assembly according to an embodiment of the present invention includes a first electrode, a protective film formed under the first electrode, a second electrode formed under the protective film, A third electrode formed under the electrolyte membrane, and a switching device connected to the first electrode, the second electrode, and the third electrode to adjust a polarity of a voltage applied to the electrolyte membrane, The first electrode, the protective film, and the second electrode are in a state of being supported on the liquid.

본 발명의 실시예에 따른 전극 어셈블리는 상기 제2전극과 상기 전해질막 사이에 형성되는 제1전극촉매층 및 상기 제3전극과 상기 전해질막 사이에 형성되는 제2전극촉매층을 더 포함한다.The electrode assembly according to an embodiment of the present invention further includes a first electrode catalyst layer formed between the second electrode and the electrolyte membrane, and a second electrode catalyst layer formed between the third electrode and the electrolyte membrane.

여기서, 상기 제1전극촉매층과 상기 제2전극촉매층은 백금(Pt)촉매층일 수 있다. Here, the first electrode catalyst layer and the second electrode catalyst layer may be a platinum (Pt) catalyst layer.

여기서, 상기 보호막은 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이의 통전을 막는 부도체일 수 있다.Here, the protective layer may be a non-conductive layer that prevents current flow between the first electrode and the second electrode.

여기서, 상기 제1전극, 제2전극 및 상기 보호막에는 액체가 이동가능하도록 형성된 복수개의 홀을 포함할 수 있다.Here, the first electrode, the second electrode, and the protective film may include a plurality of holes formed to allow liquid to move.

여기서, 상기 제1전극과 상기 제2전극에 서로 다른 극성을 인가함으로서, 각 전극에 침전된 이물질을 제거할 수 있다.Here, by applying different polarities to the first electrode and the second electrode, the foreign substances precipitated in the respective electrodes can be removed.

본 발명의 실시예에 따른 전극 어셈블리는 가해지는 전압의 극성을 바꿔주는 비교적 간단한 방법을 이용하여 전극표면에 축적되어 있는 이물질을 제거할 수 있다.The electrode assembly according to the embodiment of the present invention can remove foreign substances accumulated on the surface of the electrode using a relatively simple method of changing the polarity of the applied voltage.

본 발명의 실시예에 따른 전극 어셈블리는 이물질 제거와 동시에 액체에 함유되어 있는 세균 등을 제거함으로서, 음용수로서 적합한 물을 제조할 수 있다.The electrode assembly according to the embodiment of the present invention can remove water and foreign substances and remove bacteria and the like contained in the liquid, thereby making water suitable for drinking water.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전극 어셈블리의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전극 어셈블리의 분해 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전극 어셈블리의 제1전극 내지 제3전극의 저면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 보호막의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전극 어셈블리의 구조단면도이다.
도 6는 수소수 생성과정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 7은 실제 전극에 침착이 일어난 사진이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전극 어셈블리의 이물질 제거과정을 거친 제2전극의 실제사진이다.
1 is a cross-sectional view of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded cross-sectional view of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
3 is a bottom view of the first to third electrodes of the electrode assembly according to the embodiment of the present invention.
4 is a plan view of a protective film according to an embodiment of the present invention.
5 is a structural cross-sectional view of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram for explaining a process of generating hydrogen water.
Fig. 7 is a photograph showing deposition on the actual electrode.
FIG. 8 is an actual photograph of a second electrode that has undergone a foreign substance removing process of the electrode assembly according to the embodiment of the present invention.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.It is to be understood that the specific structural or functional description of embodiments of the present invention disclosed herein is for illustrative purposes only and is not intended to limit the scope of the inventive concept But may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein.

본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.The embodiments according to the concept of the present invention can make various changes and can take various forms, so that the embodiments are illustrated in the drawings and described in detail herein. It is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, or alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms may be named for the purpose of distinguishing one element from another, for example, without departing from the scope of the right according to the concept of the present invention, the first element may be referred to as a second element, The component may also be referred to as a first component.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that no other element exists in between. Other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there are features, numbers, steps, operations, elements, parts or combinations thereof described herein, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the context in the relevant art and, unless explicitly defined herein, are to be interpreted as ideal or overly formal Do not.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 수소수 생성을 위한 전극 어셈블리를 상세히 설명한다.Hereinafter, an electrode assembly for generating hydrogen in accordance with an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전극 어셈블리의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전극 어셈블리의 분해 단면도이다.2 is an exploded cross-sectional view of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전극 어셈블리의 제1전극 내지 제3전극의 저면도이다.3 is a bottom view of the first to third electrodes of the electrode assembly according to the embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 전극 어셈블리는 전원에 연결되어 수소수를 생성하는 전극 어셈블리로서, 제1전극(100), 상기 제1전극(100)의 하부에 형성되는 보호막(200), 상기 보호막(200)의 하부에 형성되는 제2전극(300), 상기 제2전극(300) 하부에 형성되는 전해질막(400), 상기 전해질막(400) 하부에 형성되는 제3전극(500) 및 상기 제1전극(100), 제2전극(300) 및 제3전극(500)에 연결되어 인가되는 전압의 극성을 조절하는 스위칭 장치(800)를 포함하며, 상기 제1전극(100), 보호막(200) 및 제2전극(300)은 액체에 담지된 상태이다.1, an electrode assembly according to an embodiment of the present invention is connected to a power source to generate hydrogen water. The electrode assembly includes a first electrode 100, a protection film (not shown) formed under the first electrode 100, A second electrode 300 formed under the protective film 200 and an electrolyte membrane 400 formed under the second electrode 300. The third electrode 300 formed under the protective film 200, And a switching device 800 connected to the electrode 500 and the first electrode 100, the second electrode 300 and the third electrode 500 to adjust a polarity of a voltage applied to the first electrode 100, (100), the protective film (200), and the second electrode (300) are in a liquid state.

제1전극(100)은 본 발명의 실시예에 따른 전극 어셈블리의 가장 상층부에 구비되어 있고, 전압이 인가되는 전극으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 하부에 보호막(200)이 형성되어 있으며, 도 1과 같이 밀착되어 구성될 수 있다.The first electrode 100 is provided at the uppermost portion of the electrode assembly according to the embodiment of the present invention. The electrode 100 is a voltage-applied electrode. As shown in FIG. 2, 1, respectively.

특히, 제1전극(100)에는 복수개의 홀(120)이 형성되어 있어 제1전극(100)이 놓이게 되는 액체내부에서 제1전극(100)의 하부로의 액체유동이 가능하도록 할 수 있다. 제1전극(100)은 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 원형, 사각형, 다각형 형상일 수 있다. 특히 전극의 형상은 전극 어셈블리가 장착되게 될 휴대용 수소수 제조장치의 내부 형상과 무관하지 않을 수 있으며, 변형가능한 다양한 형태일 수 있다.Particularly, the first electrode 100 is formed with a plurality of holes 120, so that the liquid can flow into the lower portion of the first electrode 100 in the liquid in which the first electrode 100 is placed. The first electrode 100 may have various shapes, and may be circular, rectangular, or polygonal. In particular, the shape of the electrode may be independent of the internal shape of the portable water producing apparatus to which the electrode assembly is to be attached, and may be variously deformable.

언급한 바와 같이 제1전극(100) 내지 제3전극(500)은 같은 형상일 수 있으며, 도 3과 같이 원형형상일 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.As described above, the first electrode 100 to the third electrode 500 may have the same shape and may have a circular shape as shown in FIG. 3, but the shape is not limited thereto.

또한, 제2전극(300) 내지 제3전극(500)은 도 3의 제1전극(100)과 마찬가지로 복수개의 홀이 형성되어 있으며, 액체나 가스가 통과할 수 있는 구조의 망, 메쉬 등이 적합할 수 있고, 외측 부분은 본체 등에 원활하게 고정될 수 있도록 판 형태로 구성될 수 있다. 제1전극(100) 내지 제3전극(300)은 티타늄, 탄탈륨 등이 적합하며, 전도성을 부여하기 위해 백금을 열분해하거나 전기도금 등의 방법으로 코팅하는 것이 바람직하다.3, a plurality of holes are formed in the second electrode 300 to the third electrode 500, and a mesh, mesh or the like having a structure through which liquid or gas can pass And the outer portion may be configured in a plate shape so as to be smoothly fixed to the main body or the like. Titanium, tantalum, or the like is suitable for the first electrode 100 to the third electrode 300, and it is preferable that the platinum is thermally decomposed or electroplated to provide conductivity.

특히 각 전극에 전압을 인가하기 위해서 직류전원과 연결되는 단자는 서로 다른 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 도1, 도2에 도시된 바와 같이 전극판과 평행으로 형성될 수도 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 전극판과 수직형태로 형성될 수도 있다. 전극에 포함되는 단자의 위치나 형태는 다양하게 구현이 가능하다.In particular, it is preferable that the terminals connected to the DC power source are formed at different positions in order to apply a voltage to each electrode. And may be formed parallel to the electrode plate as shown in FIGS. 1 and 2. Alternatively, the electrode plate may be formed in a vertical shape as shown in FIG. The position and shape of the terminal included in the electrode can be variously implemented.

제1전극(100)의 하부에 형성되는 보호막(200)은 아래 설명하게 될 제2전극(300)과의 통전상태를 방지하기 위해 형성되는 부도체이다.The protective film 200 formed under the first electrode 100 is an insulator formed to prevent the second electrode 300 from being energized.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 보호막의 평면도이다. 4 is a plan view of a protective film according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 보호막(200)은 단순히 전극과 전극 사이에 위치하여 제1전극(100)과 제2전극(300)이 물리적으로 연결되어 전기가 도통하는 것을 방지한다.The protective layer 200 shown in FIG. 4 is located between the electrode and the electrode, so that the first electrode 100 and the second electrode 300 are physically connected to prevent electrical conduction.

제1전극(100)과 제2전극(300)이 전기적으로 통전이 이루어지는 경우, 수소발생이 잘 이루어지지 않을 수 있으며, 저항의 증가로 인해서 온도가 상승할 수 있는 위험이 있다.When the first electrode 100 and the second electrode 300 are electrically connected to each other, the hydrogen generation may not be performed well, and there is a risk that the temperature may rise due to an increase in resistance.

보호막(200)은 도 4와 같이 다양한 문양의 홀(220)이 형성될 수 있으며, 액체에 담지되어 있고, 본 발명의 특성상 제1전극(100)과 제2전극(200) 사이 액체, 이온이 이동하는데 방해요소가 되지 않도록 구성되는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 4, the protective layer 200 may be formed with various patterns of holes 220. The protective layer 200 may be formed of a liquid or ion between the first electrode 100 and the second electrode 200, So that it is not an obstacle to movement.

전해질막(400)은 고체 고분자 전해질로서 그 두께가 수십 ~ 수백 ㎛일 수 있다. 두께가 지나치게 얇은 경우에는 제2전극(300)과 제3전극(500)이 단락될 위험이 있고 두께가 너무 두꺼우면 저항이 커져 전압이 상승하게 되므로 10 ~ 300㎛가 적절하다.  The electrolyte membrane 400 may be a solid polymer electrolyte having a thickness of several tens to several hundreds of micrometers. If the thickness is too thin, there is a danger that the second electrode 300 and the third electrode 500 are short-circuited. If the thickness is too thick, the resistance increases and the voltage rises.

전해질막(400)은 음이온은 이동이 불가능한 반면에 양이온, 즉, 수소이온은 이동이 가능해야 하며, 온도에 대한 내열성과 전기화학적 산화환원 분위기에서 내구성을 가져야 한다. 따라서, 전해질막(400)은 이와 같은 기능 및 요구사항을 만족시킬 수 있도록 탄화수소계 재질 또는 탄화불소계 재질의 고분자에 양이온이 선택적으로 이동가능하도록 이온 전달그룹인 설폰닉(sulfonic), 카르복실릭(caroxylic) 및 포스포릭(phosphoric)계 산성그룹을 가지는 고분자 구조체로 구성하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 내열성과 내산화성이 우수한 탄화수소계 재질 및 탄화불소계 재질의 고분자에 ~S30 형태의 강산성 그룹을 가지는 막 구조를 갖는 것이다. 이와 같은 계열의 대표적인 이온교환막은 듀폰사의 "NEFION"이 있다.In the electrolyte membrane 400, the anions can not be moved while the cations, that is, the hydrogen ions, must be able to move, and have heat resistance to temperature and durability in an electrochemical oxidation-reduction atmosphere. Accordingly, the electrolyte membrane 400 is formed of an ion-transporting group such as a sulfonic acid, a carboxylic acid, or a sulfonic acid, so that cations can be selectively transferred to a polymer of a hydrocarbon-based material or a fluorocarbon-based material so as to satisfy such functions and requirements. caroxylic, and phosphoric acid groups. More preferably, it has a film structure having a strongly acidic group of? S30 type in a hydrocarbon-based material and a fluorocarbon-based polymer material excellent in heat resistance and oxidation resistance. A representative ion exchange membrane of this type is DuPont's "NEFION".

제1전극촉매층(600)은 상기 제2전극(300)과 상기 전해질막(400) 사이에 형성된다. 제1전극촉매층(600)은 제2전극(300)에 (-)전원이 인가된 경우 아래 반응식 1과 같이 환원반응이 일어난다.The first electrode catalyst layer 600 is formed between the second electrode 300 and the electrolyte membrane 400. In the first electrode catalyst layer 600, when a negative power is applied to the second electrode 300, a reduction reaction occurs as shown in the following reaction formula (1).

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

2H+ + 2e → H2 2H + + 2e -> H 2

제2전극촉매층(700)은 상기 제3전극(500)과 상기 전해질막(400) 사이에 형성된다. 제2전극촉매층(700)은 제3전극(500)에 (+)전원이 인가된 경우 아래 반응식 2와 같이 산화반응이 일어난다.The second electrode catalyst layer 700 is formed between the third electrode 500 and the electrolyte membrane 400. In the second electrode catalyst layer 700, when the (+) power is applied to the third electrode 500, an oxidation reaction occurs as shown in the following reaction formula (2).

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

2H2O → O2 + 2H+ + 2e2H 2 O? O 2 + 2H + + 2e

즉 환원반응이 일어나는 제1전극촉매층(600)에서는 수소가스가 생성되고, 제2전극촉매층(700)에서는 산소, 수소이온, 전자가 발생한다. That is, hydrogen gas is generated in the first electrode catalyst layer 600 where the reduction reaction occurs, and oxygen, hydrogen ions, and electrons are generated in the second electrode catalyst layer 700.

수소발생을 위한 촉매로는 백금족의 금속(백금, 루테튬, 로듐, 파라듐, 오스뮴, 이리듐), 금, 은, 크롬, 철, 티타늄, 망간, 코발트, 니켈, 몰리브덴, 텅스텐, 알루미늄, 규소, 아연 및 주석으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 그 이상의 금속이 혼합된 합금이 바람직하다.Catalysts for hydrogen generation include metals of the platinum group (platinum, lutetium, rhodium, palladium, osmium, iridium), gold, silver, chromium, iron, titanium, manganese, cobalt, nickel, molybdenum, tungsten, aluminum, And alloys containing any one or more of metals selected from the group consisting of tin.

산소발생을 위한 촉매로는 금속촉매가 바람직하고, 금속촉매로는 백금족의 금속(백금, 루테늄, 로듐, 파라듐, 오스뮴, 이리듐), 주석으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 그 이상의 금속이 혼합된 합금이 바람직하다.As the catalyst for oxygen generation, a metal catalyst is preferable. As the metal catalyst, any one or more metals selected from the group consisting of platinum group metals (platinum, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium) Is preferred.

산화 촉매군과 환원촉매군에서 공통으로 얻을 수 있는 촉매로는 백금족의 금속(백금, 루테늄, 로듐, 파라듐, 오스뮴, 이리듐)인데 그 중 물의 전기분해시에 산소과전압이 낮고 내구성이 우수한 백금-이리듐이 가장 바람직하다.Among the catalysts that can be commonly used in the oxidation catalyst group and the reduction catalyst group are platinum group metals (platinum, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium), among which platinum- Iridium is most preferred.

스위칭 장치(800)는 제1전극(100), 제2전극(300) 및 제3전극(500)에 연결되어 인가되는 전압의 극성을 조절한다. 아래 설명하게 될 수소수 생성을 위한 전극 어셈블리는 서로 다른 전극을 인가함으로서, 전극표면상에 형성되어 있는 이물질층을 제거하는 기능을 수행할 수 있도록 한다. 이를 위해서 스위칭 장치(800)는 각 전극에 연결되어 있는 직류전원(900)의 극성을 소정의 시간간격을 두고 전환하는 역할을 한다.The switching device 800 is connected to the first electrode 100, the second electrode 300, and the third electrode 500 to control the polarity of the applied voltage. The electrode assembly for generating a small number of water, which will be described below, can perform a function of removing a foreign substance layer formed on the electrode surface by applying different electrodes. To this end, the switching device 800 functions to switch the polarity of the DC power source 900 connected to each electrode at predetermined time intervals.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전극 어셈블리의 구조단면도이다.5 is a structural cross-sectional view of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.

이러한 구성요소들을 이용한 구조는 다양하게 구현될 수 있으며, 도 5와 같은 형태로 단자가 아래로 놓여있는 형태가 될 수 있으며, 각 단자에는 스위칭 장치를 통해서 직류전원(900)과 연결될 수 있다.The structure using these components may be variously implemented, and the terminal may be placed downward as shown in FIG. 5, and each terminal may be connected to the DC power source 900 through a switching device.

물론 스위칭 장치(800)를 제어하는 제어장치(미도시)에 대한 구성을 더 포함할 수 있으나 전극 어셈블리의 구동을 위해서 전원을 공급하기 시작할 때, 기 프로그래밍 되어 있는 순서대로 스위칭 장치(800)를 제어하여 전극에 전원을 공급할 수 있다. 예를 들어 수소수를 생성하기 앞서 제2전극(300)에 있는 이물질을 제거하기 위해서 제2전극(300)에 (+)극을, 제1전극(100)에 (-)극을 소정시간 동안 인가한 후에 제1전극(100)에 (+)극을, 제2전극(300)에 (-)극을 소정시간 동안 인가한 후에 제1전극촉매층(600)과 제2전극촉매층(700)을 이용한 수소수 생성을 위해서 제2전극(300)에 (-)극을, 제3전극(500)에 (+)극을 인가하도록 할 수 있다.The switching device 800 may further include a control device (not shown) for controlling the switching device 800. However, when starting to supply power for driving the electrode assembly, the switching device 800 may be controlled Thereby supplying power to the electrode. (+) Electrode is applied to the second electrode 300 and a negative (-) electrode is applied to the first electrode 100 for a predetermined period of time in order to remove foreign substances in the second electrode 300, The positive electrode is applied to the first electrode 100 and the negative electrode is applied to the second electrode 300 for a predetermined time after the first electrode catalyst layer 600 and the second electrode catalyst layer 700 are formed, (-) electrode may be applied to the second electrode 300 and a (+) electrode may be applied to the third electrode 500 in order to generate the used water.

특히 수소수의 생성이 완료되었다고 판단되는 경우 자동으로 전원공급을 차단하는 기능 또한 고려해 볼 수 있는 것은 당연하다.In particular, it is natural to consider the function of automatically shutting off the power supply when it is judged that the generation of water is completed.

이상 본 발명의 실시예에 따른 수소수 생성을 위한 전극 어셈블리의 각 구성에 대해서 살펴보았다. 이하 본 발명의 실시예에 따른 전극 어셈블리를 통해 수소수가 생성되는 과정과 전극에 형성되는 이물질층의 제거 메커니즘에 대해서 살펴본다.The configuration of the electrode assembly for generating hydrogen water according to the embodiment of the present invention has been described above. Hereinafter, a process of generating hydrogen through the electrode assembly according to an embodiment of the present invention and a mechanism for removing a foreign material layer formed on the electrode will be described.

도 6는 수소수 생성과정을 설명하기 위한 모식도이다.6 is a schematic diagram for explaining a process of generating hydrogen water.

본 발명의 실시예에 따른 전극 어셈블리의 제2전극(300)에 (-)전극이 인가되고, 제3전극(500)에 (+)전극이 인가되면, 제2전극촉매층(600)을 경계로 상부에 있던 물이 전해질막(400)의 확산현상에 의해서 제3전극(500)방향으로 이동한다. 제3전극(500)의 상부에 형성되어 있는 제2전극촉매층(700)에서의 산화반응에 의해 앞서 언급한 바와 같이 산소, 수소이온, 전자가 발생하고, 수소이온은 전기장에 의해 전해질막(400), 제1전극촉매층(600)으로 이동하여 환원반응이 일어나서 수소가스가 발생한다.When the negative electrode is applied to the second electrode 300 of the electrode assembly according to the embodiment of the present invention and the positive electrode is applied to the third electrode 500, The water in the upper part moves in the direction of the third electrode 500 due to the diffusion phenomenon of the electrolyte membrane 400. As described above, oxygen, hydrogen ions, and electrons are generated by the oxidation reaction in the second electrode catalyst layer 700 formed on the third electrode 500, and hydrogen ions are generated by the electric field in the electrolyte membrane 400 , The hydrogen gas moves to the first electrode catalyst layer 600 and a reduction reaction occurs to generate hydrogen gas.

이와 같은 물의 전기분해에 의해서 생성되는 수소가스는 제2전극촉매층(700) 상부에 있는 물에 녹아 수소수를 형성하게 되고, 제2전극촉매층(700)에서 생산된 산소가스(O2) 또는 오존(O3)은 제3전극(500)의 홀을 통해서 빠져나가게 된다.The hydrogen gas generated by the electrolysis of water is dissolved in the water in the upper part of the second electrode catalyst layer 700 to form hydrogen water and the oxygen gas O 2 produced in the second electrode catalyst layer 700 or ozone (O 3 ) passes through the hole of the third electrode 500.

이러한 일련의 과정은 물의 전기분해과정으로서, 이 과정을 통해서 전극, 특히 제2전극(300)에 이물질의 침착이 발생하게 된다. 이러한 이물질은 물속에 있는 미네랄 성분, 각종 무기, 유기물질 등이며, 전기분해가 거듭 될수록 이러한 이물질들이 전극에 침착되는 현상이 벌어진다.This series of processes is an electrolysis process of water. Through this process, foreign substances are deposited on the electrode, particularly the second electrode 300. These foreign substances are minerals in the water, various inorganic and organic substances, and as the electrolysis is repeated, these foreign substances are deposited on the electrodes.

도 7은 실제 전극에 침착이 일어난 사진이다.Fig. 7 is a photograph showing deposition on the actual electrode.

이와 같은 이물질 침착현상은 전극표면에서 이를 제거하지 않고 계속 사용할 경우, 수소수 생성효율이 감소하고, 결국에는 전극에 형성되어 있는 홀을 막아 물이나 이온의 이동을 원천적으로 봉쇄하게 되어 전극 어셈블리의 기능을 상실케 하는 주요 요인이 된다.When such a foreign matter depositing phenomenon is continued without removing it from the surface of the electrode, the efficiency of generating water decreases, and eventually the hole formed in the electrode is closed to essentially block the movement of water or ions, It is a major factor to lose.

본 발명의 실시예에 따른 수소수를 생성하는 전극 어셈블리는 전극에 침착되어 있는 이물질을 제거한다. The electrode assembly for generating hydrogen according to an embodiment of the present invention removes foreign matter deposited on the electrode.

먼저, 제2전극(300)상에 형성되어 있는 이물질을 제거하기 위해서, 제1전극(100)에 (-)극을 인가하고, 제2전극(300)에 (+)극을 인가한다. 기존 수소수를 생성하기 위해 제2전극(300)에 가해졌던 극성과 다른 극성을 인가함으로서, 인가중에 발생하는 진동과 물의 이동경로가 제2전극(300)에서 제1전극(100)으로 전환됨으로서, 발생하는 외력에 의해서 제2전극(300)상에 형성되어 있던 이물질을 쉽게 제거된다. First, a negative (-) electrode is applied to the first electrode 100 and a (+) electrode is applied to the second electrode 300 in order to remove foreign substances formed on the second electrode 300. By applying the polarity different from the polarity applied to the second electrode 300 in order to generate the existing number of water, the vibration path and the movement path of the water during the application are switched from the second electrode 300 to the first electrode 100 , Foreign substances formed on the second electrode 300 due to an external force generated are easily removed.

또한, 이 과정에서 제3전극(500)에는 (-)극을 인가하거나 전압을 인가하지 않음으로서, 제2전극(300)에 형성되어 있는 이물질을 제거할 수 있다.Also, in this process, the negative electrode formed on the second electrode 300 can be removed by applying the negative (-) electrode or not applying the voltage to the third electrode 500.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전극 어셈블리의 이물질 제거과정을 거친 제2전극의 실제사진이다.FIG. 8 is an actual photograph of a second electrode that has undergone a foreign substance removing process of the electrode assembly according to the embodiment of the present invention.

도 8에 도시된 제2전극(300)은 실제 8개월을 사용한 전극으로서, 제1전극(100)과 제2전극(300)을 이용하여 이물질 제거과정을 거친 전극이다. 앞선 도 7과 같은 표면상의 이물질을 찾아볼 수 없다. The second electrode 300 shown in FIG. 8 is an electrode using 8 months in actual use, and is an electrode that has undergone a foreign substance removal process using the first electrode 100 and the second electrode 300. Foreign substances on the surface as shown in FIG. 7 can not be found.

또한, 제2전극(300)에 형성되어 있는 이물질을 제거하기 위해서 제2전극(300)에 (+)를 인가하고, 제1전극(100)에 (-)를 인가함으로서, 앞서와 같이 물의 전기분해가 일어나게 되고, 물의 전기분해는 전해질막(400)과 제1, 제2전극촉매층(600, 700)이 관여하지 않는 무격막방식의 전기분해이고, 이 방식의 경우 격막방식에 비해 적은 양의 수소와 산소, 오존이 발생한다. In order to remove foreign substances formed on the second electrode 300, positive (+) is applied to the second electrode 300 and negative (-) is applied to the first electrode 100, And the electrolysis of water is a non-diaphragm type electrolysis in which the electrolyte membrane 400 and the first and second electrode catalyst layers 600 and 700 are not involved. In this method, Hydrogen, oxygen and ozone are generated.

이 과정에서 발생하는 산소, 오존은 제2전극(300)에서 발생하게 되고, 제2전극(300)에서 발생하는 극소 미량의 산소, 오존은 물에 녹아들어 살균작용을 하게 된다.Oxygen and ozone generated in this process are generated in the second electrode 300, and the minute amounts of oxygen and ozone generated in the second electrode 300 are dissolved in water and sterilized.

또한, 제1전극(100)에서 발생하는 미량의 수소는 물속에 녹아들어 수소수를 지속적으로 생성한다. 결국, 제1전극(100)에 (-)를 인가하고, 제2전극(300)에 (+)를 인가함으로서, 제2전극(300)상에 형성되어 있는 이물질을 제거할 수 있으며, 특히 제2전극(300)에서 발생하는 산소와 오존에 의해서 물의 살균작용을 동시에 할 수 있다.Also, the minute amount of hydrogen generated in the first electrode 100 is dissolved in water to continuously generate hydrogen water. As a result, foreign substances formed on the second electrode 300 can be removed by applying (-) to the first electrode 100 and applying (+) to the second electrode 300, The sterilizing action of water can be performed simultaneously by the oxygen and ozone generated in the two electrodes 300. [

이 과정에서 제1전극(100)에 다시 이물질의 침착이 일어날 수 있고, 제1전극(100)에 생긴 이물질을 제거하기 위해 제1전극(100)에 (+)를 인가하고, 제2전극(300)에 (-)를 인가함으로서, 제거할 수 있으며, 이때도 앞서와 같이 제1전극(100)에는 산소와 오존이 발생하여 살균작용을 하고 제2전극(300)에는 수소가 발생된다.In this process, a foreign substance may be deposited on the first electrode 100 again. In order to remove a foreign substance from the first electrode 100, (+) is applied to the first electrode 100, The oxygen and ozone are generated in the first electrode 100 and the sterilizing action is generated in the first electrode 100 and the hydrogen is generated in the second electrode 300. In this case,

만일 수소수를 생성하기 위한 제2전극(-)(300)과 제3전극(+)(500)의 극성을 이물질을 제거하기 위해서 뒤바꾼 경우, 제2전극(300)과 제3전극(500) 사이에 형성되어 있는 제1전극촉매층(600), 제2전극촉매층(700)에 의해서 다량의 산소, 오존이 발생하게 되고, 이는 물속에 녹아 있는 수소와 재결합하여 수소수의 생성효율을 크게 떨어뜨리게 된다.If the polarities of the second electrode 300 and the third electrode 500 for generating hydrogen are reversed in order to remove the foreign substance, A large amount of oxygen and ozone are generated by the first electrode catalyst layer 600 and the second electrode catalyst layer 700 formed between the first electrode catalyst layer 600 and the second electrode catalyst layer 700. This causes recombination with hydrogen dissolved in water, do.

결국, 본 발명의 실시예에 따른 전극 어셈블리에 의하면 수소수를 생성하는 과정에서 발생할 수 있는 이물질의 전극 내 침착 문제를 근본적으로 해결할 수 있으며, 이를 통해서 휴대용 수소수 발생장치의 수명을 길게 연장시킬 수 있음과 동시에 미량의 산소와 오존에 의해서 물을 살균하는 작용을 한다. As a result, according to the electrode assembly according to the embodiment of the present invention, it is possible to fundamentally solve the problem of deposition of foreign substances in the electrode, which may occur during the process of generating hydrogen water, and thus the service life of the portable water- At the same time, it acts to sterilize water by a small amount of oxygen and ozone.

100 제1전극 200 보호막
300 제2전극 400 전해질막
500 제3전극 600 제1전극촉매층
700 제2전극촉매층 800 스위칭 장치
900 직류전원
100 Protective layer of first electrode 200
300 Second electrode 400 Electrolyte membrane
500 Third electrode 600 First electrode catalyst layer
700 Second electrode catalyst layer 800 Switching device
900 DC power source

Claims (7)

전원에 연결되어 수소수를 생성하는 전극 어셈블리로서,
제1전극;
상기 제1전극의 하부에 형성되는 보호막;
상기 보호막의 하부에 형성되는 제2전극;
상기 제2전극 하부에 형성되는 전해질막;
상기 전해질막 하부에 형성되는 제3전극; 및
상기 제1전극, 제2전극 및 제3전극에 연결되어 인가되는 전압의 극성을 조절하는 스위칭 장치를 포함하며,
상기 제1전극, 보호막 및 제2전극은 액체에 담지된 상태이고,
상기 보호막은 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이의 통전을 막는 부도체이고,
상기 제1전극, 제2전극 및 상기 보호막에는 액체가 이동가능하도록 형성된 복수개의 홀을 포함하고,
상기 스위칭 장치는 수소수 생성을 위해서 제2전극에 (-)극을 인가하고, 제3전극에 (+)극을 인가하며, 상기 제1전극 또는 제2전극의 표면에 형성되어 있는 이물질을 제거하기 위해서 제1전극에 (-) 또는 (+)극을 인가하고 제2전극에 상기 제1전극과 반대극을 인가하며 제3전극에는 전압을 인가하지 않으며,
상기 스위칭 장치는 상기 제2전극상에 형성되어 있는 이물질을 제거하는 경우 상기 제1전극에 (-)극을 인가하고, 상기 제2전극에 (+)극을 인가하며, 상기 제1전극상에 형성되어 있는 이물질을 제거하는 경우 상기 제1전극에 (+)극을 인가하고, 상기 제2전극에 (-)극을 인가하는 것을 특징으로 하는 전극 어셈블리.
An electrode assembly connected to a power source to generate hydrogen water,
A first electrode;
A protective layer formed under the first electrode;
A second electrode formed under the passivation layer;
An electrolyte membrane formed under the second electrode;
A third electrode formed under the electrolyte membrane; And
And a switching device connected to the first electrode, the second electrode, and the third electrode to adjust a polarity of a voltage applied thereto,
Wherein the first electrode, the protective film, and the second electrode are in a state of being supported on a liquid,
Wherein the protective film is a nonconductor which prevents current flow between the first electrode and the second electrode,
Wherein the first electrode, the second electrode, and the protective film include a plurality of holes formed to allow liquid to move,
The switching device applies a negative (-) electrode to the second electrode to generate hydrogen water, applies a (+) electrode to the third electrode, removes foreign matter formed on the surface of the first electrode or the second electrode (-) or (+) electrode is applied to the first electrode, the opposite electrode is applied to the second electrode, and the voltage is not applied to the third electrode,
The switching device applies a negative (-) electrode to the first electrode, applies a positive (+) electrode to the second electrode when removing foreign substances formed on the second electrode, (+) Electrode is applied to the first electrode and the negative (-) electrode is applied to the second electrode when the formed foreign substance is removed.
제1항에 있어서,
상기 제2전극과 상기 전해질막 사이에 형성되는 제1전극촉매층; 및
상기 제3전극과 상기 전해질막 사이에 형성되는 제2전극촉매층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 어셈블리.
The method according to claim 1,
A first electrode catalyst layer formed between the second electrode and the electrolyte membrane; And
And a second electrode catalyst layer formed between the third electrode and the electrolyte membrane.
제2항에 있어서,
상기 제1전극촉매층과 상기 제2전극촉매층은 백금(Pt)촉매층인 것을 특징으로 하는 전극 어셈블리.
3. The method of claim 2,
Wherein the first electrode catalyst layer and the second electrode catalyst layer are platinum (Pt) catalyst layers.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항의 전극 어셈블리를 포함하는 휴대용 수소수 제조장치.
An apparatus for manufacturing portable water, comprising the electrode assembly of claim 1.
KR1020160014810A 2016-02-05 2016-02-05 Electrode assembly to generate hydrogen water and portable hydrogen water generating device comprising the same KR101822465B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160014810A KR101822465B1 (en) 2016-02-05 2016-02-05 Electrode assembly to generate hydrogen water and portable hydrogen water generating device comprising the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160014810A KR101822465B1 (en) 2016-02-05 2016-02-05 Electrode assembly to generate hydrogen water and portable hydrogen water generating device comprising the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170093433A KR20170093433A (en) 2017-08-16
KR101822465B1 true KR101822465B1 (en) 2018-03-08

Family

ID=59752545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160014810A KR101822465B1 (en) 2016-02-05 2016-02-05 Electrode assembly to generate hydrogen water and portable hydrogen water generating device comprising the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101822465B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200076801A (en) 2018-12-19 2020-06-30 그래메디스 주식회사 Hydrogen water manufacturing electrode and manufacturing method thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015131295A (en) * 2014-01-13 2015-07-23 ソルゴ バイオメディカル カンパニーリミテッド Portable hydrogen water production device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015131295A (en) * 2014-01-13 2015-07-23 ソルゴ バイオメディカル カンパニーリミテッド Portable hydrogen water production device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200076801A (en) 2018-12-19 2020-06-30 그래메디스 주식회사 Hydrogen water manufacturing electrode and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170093433A (en) 2017-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI535894B (en) Electrolysis system and electrolysis method for the same
Pak Ti plate with TiO2 nanotube arrays as a novel cathode for nitrate reduction
KR101812008B1 (en) An electrolyzer having a porous 3-dimensional mono-polar electrodes, and water treatment method using the electrolyzer having the porous 3-dimensional mono-polar electrodes
US20110108437A1 (en) Disinfection method and disinfection device
KR101278455B1 (en) The portable water generator containing hydrogen gas or containing oxygen gas
JP2017014587A (en) Electrolytic apparatus and electrolytic ozone water production apparatus
TWI652374B (en) Electrolytic cell equipped with concentric electrode pairs
KR101610045B1 (en) Electrolytic bath for manufacturing acid water and the using method of the water
JP4399221B2 (en) Hydrogen water supply equipment
US20220356589A1 (en) Electrolytic cell equipped with microelectrodes
KR101896263B1 (en) Manufacturing apparatus of hydrogen water
KR100756662B1 (en) Instantaneous sterilizing water generating apparatus
JP4637885B2 (en) Ozone water generator
JP2019503270A (en) Electrochemical cell for wastewater treatment with increased contaminant removal rate
JP2011131118A (en) Method and apparatus for preparing spray water for plant
JP5282201B2 (en) Electrolyzed water generator
KR101822465B1 (en) Electrode assembly to generate hydrogen water and portable hydrogen water generating device comprising the same
FR2851560B1 (en) METHOD AND DEVICE FOR ELECTROCHEMICAL DISINFECTION OF WATER
US20160040308A1 (en) Electrolysis cell and method for operating an electrolysis cell
KR20200110535A (en) A desalination system
JP6847477B1 (en) Electrolyzed water production equipment and method for producing electrolyzed water using this
EP4371946A1 (en) A water treatment process incorporating a split cell electrochemical reactor
CN214991891U (en) Ozone water preparation facilities
CN113148959A (en) Ozone water preparation facilities
KR20150063306A (en) Bipolar electrondes and seawater disalination apparatus and method using same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant