KR101848292B1 - High-area, porous-type channel-embedded electrochemical electrodes and stacked electrolysis system having the same - Google Patents

High-area, porous-type channel-embedded electrochemical electrodes and stacked electrolysis system having the same Download PDF

Info

Publication number
KR101848292B1
KR101848292B1 KR1020170046280A KR20170046280A KR101848292B1 KR 101848292 B1 KR101848292 B1 KR 101848292B1 KR 1020170046280 A KR1020170046280 A KR 1020170046280A KR 20170046280 A KR20170046280 A KR 20170046280A KR 101848292 B1 KR101848292 B1 KR 101848292B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
space
electrode
discharge
electrolytic
supply
Prior art date
Application number
KR1020170046280A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김종훈
Original Assignee
주식회사 라이트브릿지
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 주식회사 라이트브릿지 filed Critical 주식회사 라이트브릿지
Priority to KR1020170046280A priority Critical patent/KR101848292B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101848292B1 publication Critical patent/KR101848292B1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/02—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
    • C25B11/03—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form perforated or foraminous
    • C25B11/031—Porous electrodes
    • C25B11/035—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C25B1/08—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B13/00—Diaphragms; Spacing elements
    • C25B13/02—Diaphragms; Spacing elements characterised by shape or form
    • C25B9/20—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
    • C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • Y02E60/366—

Abstract

The present invention relates to an electrochemical electrode installed between a conductive cover for receiving power and a separation membrane for dividing an electrolysis space filled with an electrolyte. More specifically, the present invention relates to a high-area and porous channel-embedded electrochemical electrode and a stacked electrolysis system including the same, which includes: a metal form including a plurality of through holes formed along a surface forming direction to provide a passage for the inflow of an electrolyte and the emission of gas; a porous part formed on a side of the metal form by compressing and sintering metal powder, and making surface contact with the separation membrane; and a connection part formed on the other side of the metal form by compressing and sintering metal powder, and making surface contact with the conductive cover by having the outer surface polished. According to the present invention, the present invention is capable of reducing costs and effort for manufacturing by making assembly convenient and simplifying a structure including a body part, a separation membrane, and an electrode; increasing durability and the efficiency of electrolysis by enhancing operational reliability; improving sealing force and uniform discharge of generated gas; easily changing the number of stacks for changing capacity; and stably supplying necessary power for electrolysis.

Description

고면적, 다공성 타입의 유로 내장형 전기화학적 전극 및 이를 가지는 스택형 전기분해 시스템{High-area, porous-type channel-embedded electrochemical electrodes and stacked electrolysis system having the same}BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to a high-area, porous type channel-embedded electrochemical electrode and a stacked electrolysis system having the same,

본 발명은 고면적, 다공성 타입의 유로 내장형 전기화학적 전극 및 이를 가지는 스택형 전기분해 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제작이 간단하면서도 저렴하고, 용량의 변경이 용이하며, 집적도를 향상시키도록 하는 고면적, 다공성 타입의 유로 내장형 전기화학적 전극 및 이를 가지는 스택형 전기분해 시스템에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a high-area and porous type channel-embedded electrochemical electrode and a stacked electrolytic system having the same. More particularly, the present invention relates to a stacked electrolytic system having a built- And a stacked electrolytic system having the electrochemical electrode.

일반적으로, 전기분해는 전기에너지를 이용하여 비자발적인 반응을 일으키는 것으로서, 전기분해시 (-)극에서는 (+)이온이 환원되고, (+)극에서는 (-)이온이 산화되며, (+)극은 산화반응이 일어나 산소를 얻을 수 있고, (-)극에서는 환원반응이 일어나 수소를 얻을 수 있다. Generally, electrolysis causes an involuntary reaction using electric energy. In electrolysis, (+) ion is reduced in the (-) electrode, (-) ion is oxidized in the (+ Poles can be oxidized to obtain oxygen, and at the (-) pole, a reduction reaction can take place to obtain hydrogen.

이와 같은 전기분해에 의해 물로부터 수소와 산소를 얻게 되는데, 전기분해에 의해 얻어진 수소 등은 다양한 용도로 사용될 수 있다. 예컨대 수소는 산업공정의 처리가스로서 또는 전기에너지의 다른 형태인 에너지 저장체로서 광범위한 용도에서 사용되는데, 구체적으로 식품, 화학, 금속, 조명, 용접, 탈취, 살균 등 산업체에서 주요한 원료 및 환원제 등의 용도로 사용되고, GC(gas chromatography)와 같은 가스분석장치에서 표준가스로도 사용되며, 저렴한 가격으로 공급되는 전력의 풍력, 태양력 같은 재생에너지로 얻어진 전력의 임시 저장체로도 사용될 수 있다.Hydrogen and oxygen are obtained from water by such electrolysis. Hydrogen and the like obtained by electrolysis can be used for various purposes. Hydrogen, for example, is used in a wide variety of applications as an energy storage, as a process gas in an industrial process or as another form of electrical energy. It is used in a wide variety of applications, such as food, chemistry, metals, lighting, welding, deodorization, sterilization, It can also be used as a standard gas in gas analyzers such as GC (Gas Chromatography). It can also be used as a temporary storage for electric power obtained from renewable energy such as wind power and solar power, which are supplied at low cost.

이와 같이 전력을 수소라는 임시 에너지 저장체로 변환할 경우, 물의 전기분해는 최적의 에너지 변환수단이 된다. 물을 전기분해하는 방법은 물과 접촉하는 두 전극에 직류전류를 통과시켜서 각 전극으로부터 수소가스와 산소가스를 제조하는 방법이다. 이 중에서 100 ℃ 이하의 상온에서 물을 전기분해하여 수소에너지를 제조하는 방법으로는 고분자막을 분리막으로 사용하는 전해법이 널리 사용된다. 고분자 전해법은 고체 고분자 전해질막을 산소전극(anode)와 수소전극(cathode) 사이에 배치하여 가스 이동은 막으면서 이온은 통과시키는 분리막으로 사용하는 물 전기분해 방법이다.Thus, when converting power to a temporary energy storage medium called hydrogen, electrolysis of water becomes the optimal energy conversion means. A method of electrolyzing water is a method of producing hydrogen gas and oxygen gas from each electrode by passing a direct current through two electrodes in contact with water. Among them, electrolysis of water using a polymer membrane as a separator is widely used as a method of producing hydrogen energy by electrolyzing water at room temperature below 100 ° C. The polymer electrolytic method is a water electrolysis method in which a solid polymer electrolyte membrane is disposed between an anode electrode and a hydrogen electrode, and is used as a membrane for passing ions while blocking gas movement.

상기한 전기분해 방법은 전해액으로 물 또는 알칼리 수용액을 사용할 수 있는데, 물을 사용할 경우에는 전극으로 고가의 백금전극을 사용하고, 분리막으로는 PEM(Polymer Electrlyte Membrane Electrolysis)과 같은 고가의 고분자막을 사용해야 하기 때문에 수소가스의 제조 단가가 높아진다. 이에 반하여 수산화나트륨 수용액 또는 수산화칼륨 수용액과 같은 알칼리 수용액을 전해액으로 사용하는 경우는 고가의 귀금속 촉매를 사용하지 않아도 되므로 수소가스의 제조단가를 낮출 수 있는 장점이 있는데, 이 경우 분리막으로 사용되는 고분자막은 기공의 직경이 1 ㎛ 이하인 PES(polyether sulfone), PTFE(polytetrafluoroethylene)와 같은 다공성 고분자막과, 이온 교환(ion-exchage)성 고분자막이 사용된다.In the electrolysis method described above, water or an alkaline aqueous solution may be used as an electrolytic solution. When water is used, an expensive platinum electrode is used as an electrode, and an expensive polymer membrane such as PEM (Polymer Electrolyte Membrane Electrolysis) Therefore, the manufacturing cost of the hydrogen gas is increased. On the other hand, when an alkaline aqueous solution such as an aqueous solution of sodium hydroxide or an aqueous solution of potassium hydroxide is used as an electrolytic solution, it is not necessary to use an expensive precious metal catalyst, which is advantageous in that the production cost of hydrogen gas can be reduced. In this case, A porous polymer membrane such as polyether sulfone (PES) or polytetrafluoroethylene (PTFE) having a pore diameter of 1 μm or less and an ion-exchage polymer membrane are used.

한편, 전극을 적층하여 제작되는 전기분해 스택의 경우, 종래기술로서 한국등록특허 제10-0388085호의 "전기분해장치에 사용되는 가스켓의 성형방법, 가스켓 및 전기 분해 장치"가 제시된 바 있는데, 이는 전해조 내부에 설치된 이온교환막에 의하여 구분되는 양이온실과 음이온실을 구비하고, 상기 양이온실과 음이온실 각각에 염수 및 순수를 공급한 후 상기 양이온실과 음이온실에 설치된 양극판과 음극판으로 전원을 인가하여 발생된 염소가스, 수소가스 및 가성소다 수용액을 분리하는 전기분해장치에 있어서, 상기 양극판이 안착되는 프레임의 중앙에 개구를 형성하고, 프레임의 좌측에 염수 이동을 위한 염수 관통구 및 순수 이동을 위한 순수 관통구가 형성되고, 우측에는 염소가스의 이동을 위한 염소가스 관통구 및 수소가스의 이동을 위한 수소가스 관통구가 형성되며, 상기 염수 관통구와 염소가스 관통구가 중앙 개구에 연통되도록 염수 관통구와 중앙 개구 사이에 염수 연결구가 경사지게 형성되고, 염소가스 관통구와 중앙 개구 사이에는 양극 가스켓의 길이 방향에 대해 평행한 가스 연결구가 형성되며, 상기 염수 관통구, 프레임의 중앙 개구 및 염소가스 관통구의 내측면을 따라 테프론이 접착되는 양극 가스켓; 상기 음극판이 안착되는 프레임의 중앙에 개구를 형성하고, 프레임의 좌측에 염수 이동을 위한 염수 관통구 및 순수이동을 위한 순수 관통구가 형성되고, 우측에는 염소가스의 이동을 위한 염소가스 관통구 및 수소가스의 이동을 위한 수소가스 관통구가 형성되며, 상기 순수 관통구와 수소가스 관통구가 중앙 개구에 연통되도록 순수 관통구와 중앙 개구 사이에 순수 연결구가 경사지게 형성되고, 수소가스 관통구와 중앙 개구 사이에는 음극 가스켓의 길이 방향에 대해 평행한 수소가스 연결구가 형성되며, 상기 염소 관통구 및 염소가스 관통구의 내측면을 따라 테프론이 접착되는 음극 가스켓; 상기 양극판의 외측에 배치되어 상기 이온교환막에 밀착되고, 중심부에는 형성된 개구의 내측면에 테프론 처리가 되는 시트 가스켓; 상기 염소가스 관통구와 연통되고, 상측에는 염소가스를 배출하는 배출구가 형성되며, 하측에는 폐염수 배출구와 순환구가 형성되는 염소가스 배출부; 상기 염소가스 배출부의 하측에 설치되어 염수 관통구에 연통되는 염수 공급관; 상기 수소가스 관통구와 연통되고, 상측에는 수소가스를 배출하는 수소가스 배출구가 형성되며, 하측에는 가성소다 배출구와 순환구가 형성되는 수소가스 배출부; 및 상기 수소가스 배출부의 하측에 설치되어 순수 관통구에 연통되는 순수 공급관을 포함한다. On the other hand, in the case of an electrolytic stack formed by stacking electrodes, Korean Patent No. 10-0388085 discloses a gasket forming method, a gasket and an electrolytic apparatus used in an electrolytic apparatus, And a cathode plate and an anode plate provided in the cation chamber and the anion chamber, respectively, after supply of salt water and pure water to the cation chamber and the anion chamber, respectively, and a chlorine gas , An electrolytic apparatus for separating a hydrogen gas and a caustic soda aqueous solution, characterized in that an opening is formed at the center of the frame in which the positive electrode plate is seated, and a salt water through hole for salt water movement and a pure water through hole for pure water movement A chlorine gas through hole for transferring chlorine gas and a hydrogen gas for transferring hydrogen gas are formed on the right side, Wherein a brine connection port is formed between the salt water through hole and the central opening such that the salt water through hole and the chlorine gas through hole are communicated with the center opening and between the chlorine gas through hole and the center opening, A positive gasket in which a parallel gas connection port is formed and Teflon is adhered along the inner surface of the salt water through hole, the center opening of the frame and the chlorine gas through hole; A salt water through hole for salt water movement and a pure water through hole for pure water movement are formed on the left side of the frame and a chlorine gas through hole for the movement of chlorine gas is formed on the right side of the frame. A pure connection port is formed between the pure through hole and the central opening such that the pure through hole and the hydrogen gas through hole are communicated with the center opening, and a hydrogen connection hole is formed between the hydrogen through hole and the center opening A cathode gasket in which a hydrogen gas connection port parallel to the longitudinal direction of the cathode gasket is formed, and Teflon is adhered along the inner surface of the chlorine through-hole and the chlorine gas through-hole; A sheet gasket disposed on the outer side of the positive electrode plate and adhered to the ion exchange membrane and subjected to Teflon treatment on the inner surface of the opening formed in the center portion; A chlorine gas discharge unit communicating with the chlorine gas through-hole, an outlet for discharging chlorine gas on the upper side, and a discharge port and a circulation port on the lower side; A salt water supply pipe provided below the chlorine gas discharge unit and communicating with the salt water through hole; A hydrogen gas discharge port communicating with the hydrogen gas through hole and having a hydrogen gas discharge port for discharging hydrogen gas and a caustic soda discharge port and a circulation port being formed at the lower side; And a pure water supply pipe disposed below the hydrogen gas discharge unit and communicating with the pure water through hole.

그러나, 이와 같은 종래 기술은 구조적으로 복잡하여, 제작 및 조립이 어렵고, 제작 비용이 증가하며, 전기분해의 효율 증대와 생성가스의 균일한 배출 및 밀봉의 신뢰성을 만족시키는데 한계가 있으며, 스택 갯수의 변경에 따른 용량 가변이 불편하다는 문제점을 가지고 있었다. 또한 종래 기술은 전기분해에 필요한 전원을 안정적으로 공급하기 위한 기술적 사상이 제시되어 있지 않음으로써 이를 개선시킬 필요가 있었다.However, such a conventional technique is structurally complicated, which makes it difficult to manufacture and assemble, increases manufacturing costs, increases the efficiency of electrolysis, limits the uniform discharge of the generated gas and reliability of the sealing, It is inconvenient to change the capacity depending on the change. Further, the prior art does not disclose a technical idea for stably supplying power required for electrolysis, and it has been necessary to improve it.

상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 구조적으로 간단하여 제작 및 조립이 용이하고, 제작 비용을 줄이며, 전기분해의 효율 증대에 유리하고, 생성가스의 균일한 배출 및 밀봉의 신뢰성을 향상시키며, 스택 갯수의 변경에 따른 용량 가변이 용이하도록 하고, 전기분해에 필요한 전원의 공급이 안정적으로 이루어지도록 하는데 목적이 있다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention is structurally simple and easy to manufacture and assemble, to reduce the manufacturing cost, to increase the efficiency of electrolysis, to uniformly discharge the generated gas, It is an object of the present invention to improve the reliability, to easily change the capacity according to the change in the number of stacks, and to provide a stable supply of power required for electrolysis.

본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시례에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention will become readily apparent from the following description of the embodiments.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에 따르면, 분리막과 전원이 공급되는 도전커버 사이에 설치되는 전기화학적 전극으로서, 용액의 유입과 가스의 배출을 위한 경로를 제공하는 다수의 통과홀이 면의 형성방향을 따라 형성되는 메탈폼; 상기 메탈폼의 일측면에 메탈파우더의 압축 및 소결에 의해 형성되고, 상기 분리막에 면접촉되는 다공부; 및 상기 메탈폼의 타측면에 메탈파우더의 압축 및 소결에 의해 형성되고, 외측면이 폴리싱되어 상기 도전커버에 면접촉되는 접속부;를 포함하는, 고면적, 다공성 타입의 유로 내장형 전기화학적 전극이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electrochemical electrode provided between a separator and a conductive cover to which power is supplied, comprising: a plurality of electrodes for providing a path for introducing a solution and discharging a gas; A metal foam in which a through hole is formed along a forming direction of the surface; A dome formed by compression and sintering of a metal powder on one side of the metal foam and in surface contact with the separation membrane; And a connecting portion formed by compression and sintering of a metal powder on the other side of the metal foam and having an outer surface polished and in surface contact with the conductive cover, do.

상기 메탈폼은, 한 쌍의 메탈폼플레이트가 서로 이격되어 나란한 상태에서 마주보는 측면 중 어느 일면로부터 일체로 돌출되게 형성되어 다른 일면에 부착되는 다수의 격리돌기가 상기 메탈폼플레이트 사이의 공간을 다수로 격리하여 상기 통과홀이 다수로 형성되도록 할 수 있다. The metal foam is formed such that a pair of metal foam plates are integrally protruded from one side of the opposite side in a state of being spaced apart from each other and a plurality of separating protrusions attached to the other side of the metal foam plate So that a plurality of the through-holes can be formed.

상기 메탈폼은, 양쪽 끝단으로부터 중심부로 갈수록 전체 폭이 증가하도록 형성됨으로써, 상기 통과홀이 입구측과 출구측으로 중심부로 갈수록 폭이 증가하게 형성될 수 있다.The metal foams are formed so that the entire width of the metal foils increases from both ends to the center, so that the width of the through holes increases toward the center of the inlet and outlet.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 전해공간이 전후로 개방되도록 형성되는 본체부; 상기 전해공간을 제 1 및 제 2 공간으로 양분하도록 설치되는 분리막; 상기 분리막을 사이에 두고 그 양측에 각각 위치하도록 상기 제 1 및 제 2 공간 내에 각각 설치되고, 산소전극과 수소전극 중 어느 하나와 다른 하나에 각각 해당되며, 본 발명의 일측면에 따른 고면적, 다공성 타입의 유로 내장형 전기화학적 전극으로 이루어지는 제 1 및 제 2 전극; 상기 제 1 및 제 2 전극 각각에 전기적으로 접속되어 전원을 공급함과 아울러, 상기 전해공간을 밀봉시키도록 상기 본체부의 양측에 각각 설치되는 도전커버; 상기 제 1 및 제 2 공간 각각에 전해액을 공급하도록 형성되는 공급유로부; 및 상기 제 1 및 제 2 공간 각각으로부터 생성되는 가스를 배출시키도록 형성되는 배출유로부;를 포함하는, 스택형 전기분해 시스템이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a plasma display panel comprising: a main body portion formed to open and close an electrolytic space; A separation membrane installed to divide the electrolytic space into first and second spaces; And a second electrode disposed on the first and second spaces, respectively, the first electrode and the second electrode being disposed on both sides of the separation membrane, A first electrode and a second electrode formed of a porous type channel-embedded electrochemical electrode; A conductive cover which is electrically connected to each of the first and second electrodes to supply power and is disposed on both sides of the main body so as to seal the electrolytic space; A supply passage portion formed to supply an electrolyte solution to each of the first and second spaces; And a discharge channel portion formed to discharge gas generated from each of the first and second spaces, respectively.

상기 도전커버 사이에, 상기 분리막과 상기 제 1 및 제 2 전극이 각각 설치되는 본체부가 다수로 적층되도록 설치됨으로써 각 층에 해당하는 상기 공급유로부 및 상기 배출유로부가 서로 연결되며, 상기 본체부의 적층에 의해 서로 대향하는 상기 제 1 및 제 2 전극을 전기적으로 연결시키도록 상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 접속부재가 개재될 수 있다.And a plurality of body portions, in which the separation membrane and the first and second electrodes are respectively installed, are stacked in a plurality of layers so that the supply passage portion and the discharge passage portion corresponding to each layer are connected to each other, A connecting member may be interposed between the first and second electrodes so as to electrically connect the first and second electrodes which are opposed to each other.

상기 본체부는, 상기 전해공간이 양측으로 개방되는 개구로 이루어지고, 상기 분리막의 가장자리를 지지하도록 상기 전해공간의 내측면 둘레를 따라 걸림턱이 형성될 수 있다.The body portion may include an opening through which the electrolytic space is opened to both sides, and a latching jaw may be formed along an inner circumferential surface of the electrolytic space to support the edge of the separating membrane.

상기 공급유로부는, 상기 도전커버의 하부에 각각 형성되는 제 1 및 제 2 공급홀; 상기 제 1 및 제 2 공급홀 각각에 연결되도록 상기 본체부에서 상기 전해공간의 하부에 전후로 개방되도록 각각 형성되고, 상기 도전커버에 의해 전후로 차단되는 제 1 및 제 2 공급공간; 상기 제 1 공급공간과 상기 제 1 공간을 연결시키도록 상기 본체부의 일측면에 형성되는 제 1 공급유로; 및 상기 제 2 공급공간과 상기 제 2 공간을 연결시키도록 상기 본체부의 타측면에 형성되는 제 2 공급유로;를 포함할 수 있다. The supply passage portion may include first and second supply holes formed in a lower portion of the conductive cover, respectively; First and second supply spaces formed to be opened to the front and rear sides of the electrolytic space in the main body so as to be connected to the first and second supply holes, respectively; A first supply passage formed on one side surface of the main body to connect the first supply space and the first space; And a second supply passage formed on the other side of the main body to connect the second supply space and the second space.

상기 배출유로부는, 상기 본체부에서 상기 전해공간의 상부에 전후로 개방되도록 각각 형성되고, 상기 도전커버에 의해 전후로 차단되는 제 1 및 제 2 배출공간; 상기 제 1 공간과 상기 제 1 배출공간을 연결시키도록 상기 본체부의 일측면에 형성되는 제 1 배출유로; 상기 제 2 공간과 상기 제 2 배출공간을 연결시키도록 상기 본체부의 타측면에 형성되는 제 2 배출유로; 및 상기 제 1 및 제 2 배출공간 각각에 연결되도록 상기 도전커버의 상부에 각각 형성되는 제 1 및 제 2 배출홀;을 포함할 수 있다The discharge passage portion includes first and second discharge spaces each formed to be open to the front and rear at an upper portion of the electrolytic space in the main body portion, the first and second discharge spaces being blocked forward and backward by the conductive cover; A first discharge passage formed at one side of the main body to connect the first space and the first discharge space; A second exhaust passage formed on the other side of the main body to connect the second space and the second exhaust space; And first and second discharge holes respectively formed on the conductive cover to be connected to the first and second discharge spaces, respectively

본 발명에 따른 고면적, 다공성 타입의 유로 내장형 전기화학적 전극 및 이를 가지는 스택형 전기분해 시스템에 의하면, 본체부, 분리막, 전극 등의 구조적 단순화와 조립의 편의성이 뛰어나도록 하여, 제작에 소요되는 비용과 노력을 줄일 수 있고, 동작의 신뢰성을 증대시킴으로써 전기분해의 효율 및 내구성을 증대시킬 수 있으며, 생성가스의 균일한 배출과 밀봉력을 향상시킬 수 있고, 용량 가변을 위한 스택 갯수의 변경이 용이하도록 하며, 전기분해에 필요한 전원이 안정적으로 공급되도록 한다.According to the electrochemical electrode having built-in high-area and porous type of flow path of the present invention and the stacked electrolysis system having the same, it is possible to simplify the structure of the main body, the separator, It is possible to increase the efficiency and durability of the electrolysis by increasing the reliability of the operation, improve the uniform discharge of the generated gas and the sealing force, and make it easy to change the number of stacks for changing the capacity And the power required for electrolysis is supplied stably.

도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 스택형 전기분해 시스템을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 스택형 전기분해 시스템을 정면 측에서 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 스택형 전기분해 시스템을 배면 측에서 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 A-A선에 따른 단면도이다.
도 5는 도 1의 B-B선에 따른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시례에 따른 고면적, 다공성 타입의 유로 내장형 전기화학적 전극의 구조를 설명하기 위한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시례에 따른 고면적, 다공성 타입의 유로 내장형 전기화학적 전극을 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시례에 따른 스택형 전기분해 시스템의 다층 구조를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시례에 따른 스택형 전기분해 시스템의 다층 구조를 도시한 분해 사시도이다.1 is a perspective view illustrating a stacked electrolysis system according to one embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view showing a stacked electrolysis system according to one embodiment of the present invention, viewed from the front side.
3 is an exploded perspective view showing the stacked electrolytic system according to one embodiment of the present invention from the rear side.
4 is a sectional view taken along the line AA in Fig.
5 is a sectional view taken along line BB in Fig.
6 is a schematic view for explaining the structure of a high-area and porous type channel-embedded electrochemical electrode according to an embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view of a high-area, porous type channel-embedded electrochemical electrode according to an embodiment of the present invention.
8 is a perspective view illustrating a multi-layer structure of a stacked electrolytic system according to one embodiment of the present invention.
9 is an exploded perspective view showing a multi-layer structure of a stacked electrolytic system according to one embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다. The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in detail in the drawings. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but is to be understood to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention, And the scope of the present invention is not limited to the following examples.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 스택형 전기분해 시스템을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 스택형 전기분해 시스템을 정면 측에서 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 스택형 전기분해 시스템을 배면 측에서 도시한 분해 사시도이다.FIG. 1 is a perspective view showing a stacked electrolysis system according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view showing a stacked electrolysis system according to one embodiment of the present invention, Is an exploded perspective view showing the stacked electrolysis system according to one embodiment of the present invention from the rear side.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 스택형 전기분해 시스템(100)은 본체부(110), 분리막(120), 제 1 및 제 2 전극(130,140), 도전커버(150), 공급유로부(160) 및 배출유로부(170)를 포함할 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 고면적, 다공성 타입의 유로 내장형 전기화학적 전극은 제 1 및 제 2 전극(130,140)으로서, 이에 대해서는 제 1 및 제 2 전극(130,140)에 대한 설명으로 대신하기로 한다.1 to 3, a stacked electrolytic system 100 according to one embodiment of the present invention includes a body 110, a separator 120, first and second electrodes 130 and 140, a conductive cover (not shown) 150, a supply passage portion 160, and a discharge passage portion 170. Meanwhile, the high-area and porous type channel-embedded electrochemical electrode according to the present invention is a first and a second electrode 130 and 140, and the first and second electrodes 130 and 140 will be described.

본체부(110)는 전해액이 저장되는 전해공간(111)이 형성되고, 제 1 및 제 2 전극(130,140)간의 절연을 위하여 절연재질로 이루어질 수 있다. 본체부(110)는 전해공간(111)이 양측으로 개방되는 개구로 이루어지고, 분리막(120)의 가장자리를 지지하도록 전해공간(111)의 내측면 둘레를 따라 걸림턱(112)이 형성될 수 있다. 여기서 전해공간(111)에는 전해액으로서 일례로 수산화칼륨 수용액이 저장될 수 있는데, 이에 한하지 않고 다양한 종류의 전해액이 사용될 수 있다. The body 110 has an electrolytic space 111 in which an electrolytic solution is stored and may be made of an insulating material for insulation between the first and second electrodes 130 and 140. The main body 110 is formed with an opening through which the electrolytic space 111 is opened to both sides and a stop 112 may be formed along the inner surface of the electrolytic space 111 to support the edge of the separator 120 have. Here, the electrolytic space 111 may be filled with an aqueous solution of potassium hydroxide, for example, but not limited thereto, various kinds of electrolytic solutions can be used.

분리막(120)은 전해공간(111)을 제 1 및 제 2 공간(111a,111b)으로 전후 양분하도록 설치된다. 분리막(120)은 제 1 및 제 2 공간(111a,111b; 도 4 및 도 5에 도시) 각각으로부터 생성되는 가스, 예컨대 산소가스나 수소가스의 통과를 허용하지 않도록 함으로써 산소가스와 수소가스의 혼합을 방지하되, 이온의 통과를 허용하도록 하며, 이를 위해 다공성 고분자막 또는 알칼리성 이온교환수지 고분자막 등으로 이루어질 수 있다. The separation membrane 120 is installed so as to bisect the electrolytic space 111 into the first and second spaces 111a and 111b. The separation membrane 120 does not allow the passage of gases, such as oxygen gas or hydrogen gas, generated from each of the first and second spaces 111a and 111b (shown in FIGS. 4 and 5) But permits the passage of ions. For this purpose, a porous polymer membrane or an alkaline ion-exchange resin polymer membrane may be used.

제 1 및 제 2 전극(130,140)은 분리막(120)을 사이에 두고 그 양측에 각각 위치하도록 제 1 및 제 2 공간(111a,111b) 내에 각각 설치되고, 전기화학적 전극으로서, 예컨대 산소전극과 수소전극 중 어느 하나와 다른 하나에 각각 해당된다. 따라서 제 1 전극(130)은 산소전극과 수소전극 중 어느 하나가 되고, 제 2 전극(140)은 산소전극과 수소전극 중 다른 하나가 되게 된다. 산소전극의 경우, (+)극으로서, 산화반응이 일어나 산소를 얻을 수 있고, 수소전극의 경우 (-)극으로서, 환원반응이 일어나 수소를 얻을 수 있다.The first and second electrodes 130 and 140 are respectively installed in the first and second spaces 111a and 111b so as to be located on both sides of the separation membrane 120, Electrode, respectively. Accordingly, the first electrode 130 may be one of an oxygen electrode and a hydrogen electrode, and the second electrode 140 may be one of an oxygen electrode and a hydrogen electrode. In the case of the oxygen electrode, the oxidation reaction occurs to obtain oxygen as the (+) electrode, and in the case of the hydrogen electrode, the reduction reaction occurs as the (-) electrode to obtain hydrogen.

제 1 및 제 2 전극(130,140)은 분리막(120)과 전원이 공급되는 도전커버(150) 사이에 설치되는 본 발명의 일 실시례에 따른 고면적, 다공성 타입의 유로 내장형 전기화학적 전극으로서, 예컨대 본 실시례에서처럼 전기분해용 전극일 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시례에 따른 고면적, 다공성 타입의 유로 내장형 전기화학적 전극에 대해서는 제 1 및 제 2 전극(130,140)에 대한 설명으로 대신하기로 한다.The first and second electrodes 130 and 140 are electrochemical electrodes of high area and porous type, which are installed between the separator 120 and the conductive cover 150 to which power is supplied, according to an embodiment of the present invention. It may be an electrode for electrolysis as in this embodiment. Therefore, the first and second electrodes 130 and 140 will be replaced with a high-area, porous type channel-embedded electrochemical electrode according to an embodiment of the present invention.

도 6 및 도 7을 참조하면, 제 1 및 제 2 전극(130,140)은 용액, 예컨대 전해액의 유입과 가스의 배출을 위한 경로를 제공하는 다수의 통과홀(131a,141a)이 면의 형성방향을 따라 형성되는 메탈폼(131,141)과, 메탈폼(131,141)의 일측면에 메탈파우더의 압축 및 소결에 의해 형성되고, 분리막(120; 도 2 및 도 3에 도시)에 면접촉되는 다공부(132,142)와, 메탈폼(131,141)의 타측면에 메탈파우더의 압축 및 소결에 의해 형성되고, 외측면이 폴리싱되어 도전커버(150)에 면접촉되는 접속부(133,143)를 포함할 수 있다. 6 and 7, the first and second electrodes 130 and 140 include a plurality of through holes 131a and 141a for providing a path for introducing a solution, for example, an electrolyte, and a gas, The metal foams 131 and 141 are formed by compression and sintering of metal powder on one side of the metal foils 131 and 141 and are connected to the separators 132 and 142 which are in surface contact with the separator 120 And connecting portions 133 and 143 which are formed by compression and sintering of metal powder on the other side of the metal foils 131 and 141 and whose outer surfaces are polished and brought into surface contact with the conductive cover 150.

메탈폼(131,141)은 한 쌍의 메탈폼플레이트(131b,141b)가 서로 이격되어 나란한 상태에서 마주보는 측면 중 어느 일면로부터 일체로 돌출되게 형성되어 다른 일면에 부착되는 다수의 격리돌기(131c,141c)가 메탈폼플레이트(131b,141b) 사이의 공간을 다수로 격리하여 통과홀(131a,141a)이 다수로 형성되도록 할 수 있다. 이러한 메탈폼(131,141)은 일례로 서로 마주 대하는 면에 다수의 격리돌기(131c,141c)가 각각 형성되는 한 쌍의 메탈폼플레이트(131b,141b)를 격리돌기(131c,141c)가 지그재그로 배치되도록 서로 적층시켜서 압축 및 소결 등에 의해 서로 부착되도록 하여 형성될 수 있으며, 제 1 및 제 2 공간(111a,111b) 각각의 내측에서 통과홀(131a,141a) 각각이 공급유로부(150)와 배출유로부(170)를 서로 연결시키는 매개 역할을 할 수 있다. 메탈폼(131,141)은 예컨대 다공성의 메탈재질로 이루어질 수 있고, 프레싱에 의해 변형되는 특성을 가질 수 있으며, 이로 인해 프레싱에 의해 격리돌기(131c,141c)가 각각 형성될 수 있다. 메탈폼(131,141)은 예컨대 통과홀(131a,141a)의 폭이 20㎛ ~ 2mm일 수 있고, 두께가 1 ~ 5mm일 수 있으며, 압축된 후에도 액체와 기체의 수송이 원활한 공극 구조를 유지하도록 한다.The metal foams 131 and 141 are formed so that a pair of metal foam plates 131b and 141b are integrally protruded from one side of the opposite side in a state where the pair of metal foam plates 131b and 141b are spaced apart from each other, The plurality of through holes 131a and 141a may be formed by isolating a plurality of spaces between the metal foam plates 131b and 141b. The metal foams 131 and 141 are formed by arranging a pair of metal foam plates 131b and 141b in which the isolation protrusions 131c and 141c are formed in a zigzag manner And the through holes 131a and 141a may be formed in the first and second spaces 111a and 111b respectively by stacking the first and second spaces 111a and 111b with each other by pressing and sintering. And can serve as an intermediary for connecting the flow paths 170 to each other. The metal foams 131 and 141 may be made of, for example, a porous metal material, and may have a characteristic of being deformed by pressing, whereby the isolation protrusions 131c and 141c can be formed by pressing. For example, the metal foils 131 and 141 may have a width of 20 to 2 mm and a thickness of 1 to 5 mm, so that even after the compression, the liquid and the gas are transported smoothly to maintain a void structure .

메탈폼(131,141)은 전해액의 수용력을 높이면서도 전기분해 효율 증대를 위하여, 양쪽 끝단으로부터 중심부로 갈수록 전체 폭이 증가하도록 형성됨으로써, 통과홀(131a,141a)이 입구측과 출구측으로부터 중심부로 갈수록 폭이 증가하게 형성될 수 있다. 또한 메탈폼(131,141)은 방향성을 쉽게 알 수 있도록 다각형의 판상구조를 가질 수 있다. The metal foils 131 and 141 are formed so as to increase the overall width from both ends to the central portion in order to increase the electrolytic efficiency while increasing the capacity of the electrolytic solution. As the through holes 131a and 141a are moved from the inlet side and the outlet side to the center The width can be increased. In addition, the metal foams 131 and 141 may have a polygonal plate-like structure so that the orientation can be easily recognized.

도 2, 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하면, 제 1 및 제 2 전극(130,140)은 각각의 통과홀(131a,141a) 형성 방향이 서로 대각선 방향을 이루도록 전해공간(111) 내에 전후로 배치될 수 있으며, 이에 따라 공급유로부(160) 및 배출유로부(170) 역시 전후 대각선 방향으로 교차하는 경로를 제공할 수 있다. 2, 3, 4 and 5, the first and second electrodes 130 and 140 are disposed in the electrolytic space 111 in the forward and backward directions such that the through-holes 131a and 141a are formed diagonally to each other So that the supply passage portion 160 and the discharge passage portion 170 can also provide a path that crosses in the back-and-forth diagonal direction.

도전커버(150)는 제 1 및 제 2 전극(130,140) 각각에 전기적으로 접속되어 전원을 공급함과 아울러, 전해공간(111)을 밀봉시키도록 본체부(110)의 양측에 각각 설치된다. 도전커버(150)는 본체부(110)에 형성되는 체결홀(113)을 통해서 고정볼트(181; 도 1에 도시) 및 고정너트(182; 도 1에 도시)로 결합되도록 모서리부분에 체결홀(151)이 형성될 수 있다.The conductive cover 150 is electrically connected to each of the first and second electrodes 130 and 140 to supply electric power and is installed on both sides of the body 110 so as to seal the electrolytic space 111. 1) and the fixing nut 182 (shown in FIG. 1) through the fixing hole 113 formed in the main body 110 of the conductive cover 150, (151) may be formed.

도전커버(150)는 외부로부터 공급되는 전기분해용 전원을 제 1 및 제 2 전극(130,140) 각각에 전달하는 역할을 하는데, 이를 위해 도전성 재질로 이루어질 수 있고, 본체부(110)와의 고정을 위한 고정볼트(181; 도 1에 도시) 또는 고정너트(182; 도 1에 도시)에 전기케이블이나 전원단자에 연결되거나, 별도의 단자나 커넥터를 통해서 전기케이블 또는 전원단자에 연결될 수 있다. 또한 도전커버(150)는 본체부(110)와의 사이나 그 밖의 부재와의 사이에 누설을 방지하기 위하여 오링이 설치될 수 있는데, 이때 오링의 유동을 제한하도록 오링 설치 부위에 오링장착홈이 형성될 수 있다.The conductive cover 150 serves to transmit an electric power for electrolysis supplied from the outside to each of the first and second electrodes 130 and 140. For this purpose, the conductive cover 150 may be made of a conductive material, It may be connected to an electric cable or a power terminal or to an electric cable or a power terminal through a separate terminal or connector to a fixing bolt 181 (shown in FIG. 1) or a fixing nut 182 (shown in FIG. 1). The conductive cover 150 may be provided with an O-ring to prevent leakage between the O-ring 110 and the other members. In order to restrict the flow of O-rings, .

공급유로부(160)는 제 1 및 제 2 공간(111a,111b) 각각에 전해액을 공급하도록 형성된다. 공급유로부(160)는 일례로 도전커버(150)의 하부에 각각 형성되는 제 1 및 제 2 공급홀(161,162)과, 제 1 및 제 2 공급홀(161,162) 각각에 연결되도록 본체부(110)에서 전해공간(111)의 하부에 전후로 개방되도록 각각 형성되고, 도전커버(150)에 의해 전후로 차단되는 제 1 및 제 2 공급공간(163,164)과, 제 1 공급공간(163)과 제 1 공간(111a)을 연결시키도록 본체부(110)의 일측면에 형성되는 제 1 공급유로(165)와, 제 2 공급공간(164)과 제 2 공간(111b)을 연결시키도록 본체부(110)의 타측면에 형성되는 제 2 공급유로(166)를 포함할 수 있다. The supply passage portion 160 is formed to supply an electrolyte solution to each of the first and second spaces 111a and 111b. The supply path portion 160 includes first and second supply holes 161 and 162 respectively formed at the lower portion of the conductive cover 150 and first and second supply holes 161 and 162 connected to the main body portion 110 and the second supply hole 161, First and second supply spaces 163 and 164 formed so as to open frontward and rearward at a lower portion of the electrolytic space 111 in the first space 163 and blocked by the conductive cover 150 forward and backward, A first supply passage 165 formed on one side surface of the main body 110 to connect the first space 111a with the first space 111b and a second space 111b connecting the second space 164 with the second space 111b, And a second supply passage 166 formed on the other side of the second supply passage 166.

배출유로부(170)는 제 1 및 제 2 공간(111a,111b) 각각으로부터 생성되는 가스를 배출시키도록 형성된다. 배출유로부(170)는 일례로 본체부(110)에서 전해공간(111)의 상부에 전후로 개방되도록 각각 형성되고, 도전커버(150)에 의해 전후로 차단되는 제 1 및 제 2 배출공간(171,172)과, 제 1 공간(111a)과 제 1 배출공간(171)을 연결시키도록 본체부(110)의 일측면에 형성되는 제 1 배출유로(173)와, 제 2 공간(111b)과 제 2 배출공간(172)을 연결시키도록 본체부(110)의 타측면에 형성되는 제 2 배출유로(174)와, 제 1 및 제 2 배출공간(171,172) 각각에 연결되도록 도전커버(150)의 상부에 각각 형성되는 제 1 및 제 2 배출홀(175,176)을 포함할 수 있다. The discharge passage portion 170 is formed to discharge gas generated from each of the first and second spaces 111a and 111b. The discharge passage portion 170 is formed to be open to the front and rear of the upper portion of the electrolytic space 111 in the main body portion 110. The discharge passage portion 170 includes first and second discharge spaces 171 and 172 which are blocked forward and backward by the conductive cover 150, A first discharge passage 173 formed at one side of the main body 110 to connect the first space 111a and the first discharge space 171, A second discharge passage 174 formed on the other side of the main body 110 to connect the spaces 172 to the first and second discharge spaces 171 and 172, And may include first and second discharge holes 175 and 176, respectively.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시례에 따른 스택형 전기분해 시스템(200)은 다층 구조를 이루기 위하여, 도전커버(150) 사이에, 분리막(120; 도 2 및 도 3에 도시)과 제 1 및 제 2 전극(130,140; 도 2 및 도 3에 도시)이 각각 설치되는 본체부(110)가 다수로 적층되도록 설치됨으로써 각 층에 해당하는 공급유로부(160) 및 배출유로부(170)가 서로 연결될 수 있으며, 본체부(110)의 적층에 의해 서로 대향하는 제 1 및 제 2 전극(130,140; 도 2 및 도 3에 도시)을 전기적으로 연결시키도록 제 1 및 제 2 전극(130,140; 도 2 및 도 3에 도시) 사이에 접속부재(190)가 개재될 수 있다. 여기서 접속부재(190)는 공급유로부(160)와 배출유로부(170)의 확보를 위하여 하부와 상부에 한 쌍의 공급개구(191)와 한 쌍의 배출개구(192)가 각각 형성될 수 있다. 또한, 본체부(110)의 다수 적층시, 도전커버(150)에 형성되는 제 1 및 제 2 공급홀(161,162)과 제 1 및 제 2 배출홀(175,176)은 공통적으로 사용되되, 본체부(110) 각각에 형성되는 제 1 공급공간(163) 각각이 서로 연결되고, 제 2 공급공간(164) 각각이 서로 연결되며, 제 1 배출공간(171) 각각이 서로 연결되고, 제 2 배출공간(172) 각각이 서로 연결된다. 8 and 9, the stacked electrolytic system 200 according to another embodiment of the present invention includes a separator 120 (see FIGS. 2 and 3) between the conductive covers 150, The main body 110 having the first and second electrodes 130 and 140 (shown in FIGS. 2 and 3) is stacked so that a plurality of the main body 110 are stacked, The first and second electrodes 130 and 140 (shown in FIGS. 2 and 3) are electrically connected to each other by the stacking of the body portion 110. The first and second electrodes 130 and 140 A connecting member 190 may be interposed between the electrodes 130 and 140 (shown in Figs. 2 and 3). The connection member 190 may be formed with a pair of supply openings 191 and a pair of discharge openings 192 on the lower and upper sides respectively in order to secure the supply flow passage portion 160 and the discharge flow passage portion 170 have. The first and second supply holes 161 and 162 formed in the conductive cover 150 and the first and second discharge holes 175 and 176 are commonly used when a plurality of the body portions 110 are stacked, Each of the first supply spaces 163 is connected to each other and the second supply spaces 164 are connected to each other and the first discharge spaces 171 are connected to each other, 172 are connected to each other.

이와 같은 실시례에 따르면, 도전커버(150) 사이의 분리막(120)과 제 1 및 제 2 전극(130,140)이 조립된 본체부(110)의 개수를 늘리거나 줄임으로써 스택 갯수에 따른 전기분해의 용량을 조절할 수 있다. 이때, 최외곽에 위치하는 제 1 및 제 2 전극(130,140)은 도전커버(150)를 통해서 전압이 인가되며, 최외곽에 위치하는 제 1 및 제 2 전극(130,140) 사이에 위치하는 내측의 제 2 전극(140) 및 제 1 전극(130)은 접속부재(190)에 의해 서로 전기적으로 접속되되, 내측의 제 2 전극(140) 및 제 1 전극(130)은 전해액을 매개로 하여, 마치 커패시터에서와 같이, 전위차가 발생하여 전기분해에 필요한 전원을 공급받게 된다. According to this embodiment, by increasing or decreasing the number of the main body portions 110 in which the separation membrane 120 between the conductive covers 150 and the first and second electrodes 130 and 140 are assembled, Capacity can be adjusted. At this time, the first and second electrodes 130 and 140 located at the outermost portion are applied with a voltage through the conductive cover 150, and the inner and outer electrodes 130 and 140 located between the outermost first and second electrodes 130 and 140, The second electrode 140 and the first electrode 130 are electrically connected to each other by a connecting member 190. The inner second electrode 140 and the first electrode 130 are electrically connected to each other through an electrolyte, A potential difference is generated, and power required for electrolysis is supplied.

이와 같은 본 발명에 따른 고면적, 다공성 타입의 유로 내장형 전기화학적 전극 및 이를 가지는 스택형 전기분해 시스템의 작용을 설명하기로 한다.The operation of the high-area, porous type channel-embedded electrochemical electrode according to the present invention and the stacked electrolysis system having the electrochemical electrode will be described.

공급유로부(160)를 통해서 제 1 및 제 2 공간(111a,111b) 각각으로 전해액, 예컨대 수산화칼륨 수용액이 공급되도록 한다. 그리고, 도전커버(150)를 통해서 제 1 및 제 2 전극(130,140)에 전압이 인가되면, 전기분해에 의해 제 1 및 제 2 전극(130,140) 중에서 산소전극은 (+)극으로서 산화반응이 일어나 산소가스를 발생시키고, 수소전극은 (-)극으로서 환원반응이 일어나 수소가스를 발생시키게 된다. The aqueous solution of potassium hydroxide, for example, is supplied to each of the first and second spaces 111a and 111b through the supply passage portion 160. [ When a voltage is applied to the first and second electrodes 130 and 140 through the conductive cover 150, the oxygen electrode of the first and second electrodes 130 and 140 is oxidized as a positive electrode by electrolysis Oxygen gas is generated, and the hydrogen electrode is subjected to a reduction reaction as a (-) electrode to generate hydrogen gas.

제 1 및 제 2 공간(111a,111b) 각각에서 생성되는 산소가스와 수소가스는 배출유로부(170)를 통해서 서로 나뉘어져서 외부로 배출되고, 배출되는 산소가스와 수소가스는 배출튜브와 수집탱크를 통해서 각각 수집될 수 있다.The oxygen gas and hydrogen gas generated in each of the first and second spaces 111a and 111b are separated from each other through the discharge passage portion 170 and discharged to the outside. Respectively.

이와 같은 본 발명에 따르면, 본체부, 분리막, 전극 등의 구조적 단순화와 조립의 편의성이 뛰어나도록 하여, 제작에 소요되는 비용과 노력을 줄일 수 있고, 동작의 신뢰성을 증대시킴으로써 전기분해의 효율 및 내구성을 증대시킬 수 있으며, 생성가스의 균일한 배출과 밀봉력을 향상시킬 수 있고, 용량 가변을 위한 스택 갯수의 변경이 용이하도록 하며, 전기분해에 필요한 전원이 안정적으로 공급되도록 한다.As described above, according to the present invention, it is possible to simplify the structure of the main body, the separator, the electrode, and the convenience of assembly, thereby reducing the cost and effort required for fabrication and increasing the reliability of operation, The uniform discharge and sealing force of the generated gas can be improved, the number of stacks for changing the capacity can be easily changed, and the power required for electrolysis can be stably supplied.

이와 같이 본 발명에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시례에 한정되어서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.

110 : 본체부 111 : 전해공간
111a : 제 1 공간 111b : 제 2 공간
112 : 걸림턱 113 : 체결홀
120 : 분리막 130 : 제 1 전극
131 : 메탈폼 131a : 통과홀
131b : 메탈폼플레이트 131c : 격리돌기
132 : 다공부 133 : 접속부
140 : 제 2 전극 141 : 메탈폼
141a : 통과홀 141b : 메탈폼플레이트
141c : 격리돌기 142 : 다공부
143 : 접속부 150 : 도전커버
151 : 체결홀 160 : 공급유로부
161 : 제 1 공급홀 162 : 제 2 공급홀
163 : 제 1 공급공간 164 : 제 2 공급공간
165 : 제 1 공급유로 166 : 제 2 공급유로
170 : 배출유로부 171 : 제 1 배출공간
172 : 제 2 배출공간 173 : 제 1 배출유로
174 : 제 2 배출유로 175 : 제 1 배출홀
176 : 제 2 배출홀 181 : 고정볼트
182 : 고정너트 190 : 접속부재
191 : 공급개구 192 : 배출개구110: main body 111: electrolytic space
111a: first space 111b: second space
112: engaging jaw 113: fastening hole
120: separator 130: first electrode
131: metal foam 131a: through hole
131b: Metal foam plate 131c: Isolation projection
132: Multipurpose 133: Connection
140: second electrode 141: metal foam
141a: Through hole 141b: Metal foam plate
141c: Isolation projection 142:
143: connection part 150: conductive cover
151: fastening hole 160:
161: first supply hole 162: second supply hole
163: first supply space 164: second supply space
165: first supply passage 166: second supply passage
170: discharge channel part 171: first discharge space
172: second exhaust space 173: first exhaust passage
174: second exhaust passage 175: first exhaust hole
176: Second discharge hole 181: Fixing bolt
182: fixing nut 190: connecting member
191: Feed opening 192: Discharge opening

Claims (8)

분리막과 전원이 공급되는 도전커버 사이에 설치되는 전기화학적 전극으로서,
용액의 유입과 가스의 배출을 위한 경로를 제공하는 다수의 통과홀이 면의 형성방향을 따라 형성되는 메탈폼;
상기 메탈폼의 일측면에 메탈파우더의 압축 및 소결에 의해 형성되고, 상기 분리막에 면접촉되는 다공부; 및
상기 메탈폼의 타측면에 메탈파우더의 압축 및 소결에 의해 형성되고, 외측면이 폴리싱되어 상기 도전커버에 면접촉되는 접속부;
를 포함하는, 고면적, 다공성 타입의 유로 내장형 전기화학적 전극.An electrochemical electrode provided between a separator and a conductive cover to which power is supplied,
A metal foam having a plurality of through holes formed along the forming direction of the surface to provide a path for the inflow of the solution and the discharge of the gas;
A dome formed by compression and sintering of a metal powder on one side of the metal foam and in surface contact with the separation membrane; And
A connection part formed by compression and sintering of a metal powder on the other side of the metal foam and having an outer surface polished and in surface contact with the conductive cover;
A porous electrode of high porosity type. 청구항 1에 있어서,
상기 메탈폼은,
한 쌍의 메탈폼플레이트가 서로 이격되어 나란한 상태에서 마주보는 측면 중 어느 일면로부터 일체로 돌출되게 형성되어 다른 일면에 부착되는 다수의 격리돌기가 상기 메탈폼플레이트 사이의 공간을 다수로 격리하여 상기 통과홀이 다수로 형성되도록 하는, 고면적, 다공성 타입의 유로 내장형 전기화학적 전극.The method according to claim 1,
The metal foam,
A pair of metal foam plates are integrally protruded from one side of the opposite side in a state where they are spaced apart from each other, and a plurality of separating protrusions attached to the other side separates a space between the metal foam plates in a plurality, Hole-type electrochemical electrode of high area and porous type, in which a plurality of holes are formed. 청구항 1에 있어서,
상기 메탈폼은,
양쪽 끝단으로부터 중심부로 갈수록 전체 폭이 증가하도록 형성됨으로써, 상기 통과홀이 입구측과 출구측으로 중심부로 갈수록 폭이 증가하게 형성되는, 고면적, 다공성 타입의 유로 내장형 전기화학적 전극.The method according to claim 1,
The metal foam,
Wherein the through hole is formed so as to have an overall width increasing from both ends to a central portion, thereby increasing the width of the through hole from the inlet side to the outlet side toward the central portion. 전해공간이 전후로 개방되도록 형성되는 본체부;
상기 전해공간을 제 1 및 제 2 공간으로 양분하도록 설치되는 분리막;
상기 분리막을 사이에 두고 그 양측에 각각 위치하도록 상기 제 1 및 제 2 공간 내에 각각 설치되고, 산소전극과 수소전극 중 어느 하나와 다른 하나에 각각 해당되며, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 청구항에 기재된 고면적, 다공성 타입의 유로 내장형 전기화학적 전극으로 이루어지는 제 1 및 제 2 전극;
상기 제 1 및 제 2 전극 각각에 전기적으로 접속되어 전원을 공급함과 아울러, 상기 전해공간을 밀봉시키도록 상기 본체부의 양측에 각각 설치되는 도전커버;
상기 제 1 및 제 2 공간 각각에 전해액을 공급하도록 형성되는 공급유로부; 및
상기 제 1 및 제 2 공간 각각으로부터 생성되는 가스를 배출시키도록 형성되는 배출유로부;
를 포함하는, 스택형 전기분해 시스템.A body portion formed so that the electrolytic space is opened to the front and rear;
A separation membrane installed to divide the electrolytic space into first and second spaces;
Wherein the first electrode and the second electrode are respectively provided in the first and second spaces so as to be located on both sides of the separation membrane, respectively, and correspond to one of the oxygen electrode and the hydrogen electrode and the other one of the oxygen electrode and the hydrogen electrode, A first electrode and a second electrode formed of a high-area, porous type channel-embedded electrochemical electrode,
A conductive cover which is electrically connected to each of the first and second electrodes to supply power and is disposed on both sides of the main body so as to seal the electrolytic space;
A supply passage portion formed to supply an electrolyte solution to each of the first and second spaces; And
A discharge flow path formed to discharge gas generated from each of the first and second spaces;
Wherein the stacked electrolytic system is a stacked electrolytic system. 청구항 4에 있어서,
상기 도전커버 사이에, 상기 분리막과 상기 제 1 및 제 2 전극이 각각 설치되는 본체부가 다수로 적층되도록 설치됨으로써 각 층에 해당하는 상기 공급유로부 및 상기 배출유로부가 서로 연결되며, 상기 본체부의 적층에 의해 서로 대향하는 상기 제 1 및 제 2 전극을 전기적으로 연결시키도록 상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 접속부재가 개재되는, 스택형 전기분해 시스템.The method of claim 4,
And a plurality of body portions, in which the separation membrane and the first and second electrodes are respectively installed, are stacked in a plurality of layers so that the supply passage portion and the discharge passage portion corresponding to each layer are connected to each other, Wherein a connection member is interposed between said first and second electrodes so as to electrically connect said first and second electrodes facing each other by said first and second electrodes. 청구항 4에 있어서,
상기 본체부는,
상기 전해공간이 양측으로 개방되는 개구로 이루어지고, 상기 분리막의 가장자리를 지지하도록 상기 전해공간의 내측면 둘레를 따라 걸림턱이 형성되는, 스택형 전기분해 시스템.The method of claim 4,
Wherein,
Wherein the electrolytic space comprises openings that open to both sides, and a latching jaw is formed along an inner circumferential surface of the electrolytic space to support an edge of the electrolytic cell. 청구항 4에 있어서,
상기 공급유로부는,
상기 도전커버의 하부에 각각 형성되는 제 1 및 제 2 공급홀;
상기 제 1 및 제 2 공급홀 각각에 연결되도록 상기 본체부에서 상기 전해공간의 하부에 전후로 개방되도록 각각 형성되고, 상기 도전커버에 의해 전후로 차단되는 제 1 및 제 2 공급공간;
상기 제 1 공급공간과 상기 제 1 공간을 연결시키도록 상기 본체부의 일측면에 형성되는 제 1 공급유로; 및
상기 제 2 공급공간과 상기 제 2 공간을 연결시키도록 상기 본체부의 타측면에 형성되는 제 2 공급유로;
를 포함하는, 스택형 전기분해 시스템.The method of claim 4,
The supply passage portion
First and second supply holes respectively formed in the lower portion of the conductive cover;
First and second supply spaces formed to be opened to the front and rear sides of the electrolytic space in the main body so as to be connected to the first and second supply holes, respectively;
A first supply passage formed on one side surface of the main body to connect the first supply space and the first space; And
A second supply passage formed on the other side of the main body to connect the second supply space and the second space;
Wherein the stacked electrolytic system is a stacked electrolytic system. 청구항 4에 있어서,
상기 배출유로부는,
상기 본체부에서 상기 전해공간의 상부에 전후로 개방되도록 각각 형성되고, 상기 도전커버에 의해 전후로 차단되는 제 1 및 제 2 배출공간;
상기 제 1 공간과 상기 제 1 배출공간을 연결시키도록 상기 본체부의 일측면에 형성되는 제 1 배출유로;
상기 제 2 공간과 상기 제 2 배출공간을 연결시키도록 상기 본체부의 타측면에 형성되는 제 2 배출유로; 및
상기 제 1 및 제 2 배출공간 각각에 연결되도록 상기 도전커버의 상부에 각각 형성되는 제 1 및 제 2 배출홀;
을 포함하는, 스택형 전기분해 시스템.The method of claim 4,
The discharge-
First and second discharge spaces formed in the main body to be opened frontward and rearward at an upper portion of the electrolytic space, the first and second discharge spaces being blocked by the conductive cover;
A first discharge passage formed at one side of the main body to connect the first space and the first discharge space;
A second exhaust passage formed on the other side of the main body to connect the second space and the second exhaust space; And
First and second discharge holes respectively formed on the conductive cover to be connected to the first and second discharge spaces, respectively;
Wherein the stacked electrolytic system is a stacked electrolytic system.
KR1020170046280A 2017-04-10 2017-04-10 High-area, porous-type channel-embedded electrochemical electrodes and stacked electrolysis system having the same KR101848292B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170046280A KR101848292B1 (en) 2017-04-10 2017-04-10 High-area, porous-type channel-embedded electrochemical electrodes and stacked electrolysis system having the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170046280A KR101848292B1 (en) 2017-04-10 2017-04-10 High-area, porous-type channel-embedded electrochemical electrodes and stacked electrolysis system having the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101848292B1 true KR101848292B1 (en) 2018-04-12

Family

ID=61969201

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170046280A KR101848292B1 (en) 2017-04-10 2017-04-10 High-area, porous-type channel-embedded electrochemical electrodes and stacked electrolysis system having the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101848292B1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019240312A1 (en) * 2018-06-14 2019-12-19 다온기전 주식회사 Brown's gas generating device
WO2019240311A1 (en) * 2018-06-14 2019-12-19 다온기전 주식회사 Hydrogen generating device
WO2019240314A1 (en) * 2018-06-14 2019-12-19 다온기전 주식회사 Brown's gas generating device
WO2019240313A1 (en) * 2018-06-14 2019-12-19 다온기전 주식회사 Hydrogen generating device
WO2020004676A1 (en) * 2018-06-25 2020-01-02 다온기전 주식회사 Apparatus for generating brown gas
KR20210010231A (en) * 2019-07-19 2021-01-27 이엠솔루션 주식회사 Alkali electrolyzer stack

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004332108A (en) 2003-04-15 2004-11-25 Permelec Electrode Ltd Diamond electrode for electrolysis
JP2005515604A (en) 2002-01-15 2005-05-26 ナムローゼ・フェンノートシャップ・ベーカート・ソシエテ・アノニム Metal laminate for fuel cell or electrolyzer

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005515604A (en) 2002-01-15 2005-05-26 ナムローゼ・フェンノートシャップ・ベーカート・ソシエテ・アノニム Metal laminate for fuel cell or electrolyzer
JP2004332108A (en) 2003-04-15 2004-11-25 Permelec Electrode Ltd Diamond electrode for electrolysis

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190141454A (en) * 2018-06-14 2019-12-24 다온기전 주식회사 Hydrogen generating device
KR102228568B1 (en) * 2018-06-14 2021-03-15 다온기전 주식회사 Hydrogen generating device
WO2019240314A1 (en) * 2018-06-14 2019-12-19 다온기전 주식회사 Brown's gas generating device
WO2019240313A1 (en) * 2018-06-14 2019-12-19 다온기전 주식회사 Hydrogen generating device
KR20190141452A (en) * 2018-06-14 2019-12-24 다온기전 주식회사 Hydrogen generating device
KR20190141453A (en) * 2018-06-14 2019-12-24 다온기전 주식회사 Hydrogen generating device
WO2019240311A1 (en) * 2018-06-14 2019-12-19 다온기전 주식회사 Hydrogen generating device
KR102228564B1 (en) * 2018-06-14 2021-03-15 다온기전 주식회사 Hydrogen generating device
WO2019240312A1 (en) * 2018-06-14 2019-12-19 다온기전 주식회사 Brown's gas generating device
KR102228567B1 (en) * 2018-06-14 2021-03-15 다온기전 주식회사 Hydrogen generating device
KR20190141455A (en) * 2018-06-14 2019-12-24 다온기전 주식회사 Hydrogen generating device
KR102228566B1 (en) * 2018-06-14 2021-03-15 다온기전 주식회사 Hydrogen generating device
WO2020004676A1 (en) * 2018-06-25 2020-01-02 다온기전 주식회사 Apparatus for generating brown gas
KR20210010231A (en) * 2019-07-19 2021-01-27 이엠솔루션 주식회사 Alkali electrolyzer stack
KR102266282B1 (en) * 2019-07-19 2021-06-17 이엠솔루션 주식회사 Alkali electrolyzer stack

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101848292B1 (en) High-area, porous-type channel-embedded electrochemical electrodes and stacked electrolysis system having the same
US6855450B2 (en) Proton exchange membrane electrochemical cell system
KR100405163B1 (en) Electrolyser
JP2008536015A (en) Electrochemical cell structure
US8894829B2 (en) Water electrolysis apparatus
CN114174558A (en) Modular electrolyzer cell and method for converting carbon dioxide to gaseous products at elevated pressure with high conversion rate
JP2016527396A (en) Alkaline solution electrolysis cell
US10273586B2 (en) Electrochemical cell
WO2015126748A1 (en) Electrochemical cell with protector gasket arrangement
WO2021045614A1 (en) Compact electrochemical stack using corrugated electrodes
US6878244B2 (en) Filter-press type electrochemical reactor with bush inserts
JP6001646B2 (en) Electrochemical cell with gasket frame as an alternative to sealing material to prevent electrolyte from leaching to the edge
CA2441623C (en) Fuel cell with a seal member defining a reactant gas flow field
JP2010216007A (en) Water electrolyzer
KR101720559B1 (en) Stack type electrolysis system
CA2329672C (en) Bifurcated electrode of use in electrolytic cells
KR200285556Y1 (en) Electrolyzer
KR20140133301A (en) The membrane electrdoe assembly for an electrochemical cell
JP6306879B2 (en) Manifold unit and electrolytic cell
KR102131237B1 (en) Alkaline electrolysis cell assembly
JP4838879B2 (en) Water electrolysis equipment
KR20060095177A (en) Electrochemical unit cell and electrochemical cell assembly with non-conductive separator
KR200241572Y1 (en) Electrolyser
JP5095715B2 (en) Water electrolysis equipment
CN220685252U (en) Novel alkaline water electrolysis tank

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant