KR101863186B1

KR101863186B1 - 고체염 역전기투석 장치

Info

Publication number: KR101863186B1
Application number: KR1020150132056A
Authority: KR
Inventors: 김찬수; 정남조; 황교식; 김한기; 한지형; 전강민
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2015-09-18
Filing date: 2015-09-18
Publication date: 2018-06-04
Also published as: KR20170036832A

Abstract

본 발명은 역전기투석 장치에 관한 것으로, 특히 고체염을 포함하는 고체염 역전기투석 장치에 관한 것이다. 본 발명의 한 실시예에 따른 고체염 역전기투석 장치는 서로 마주보는 애노드와 캐소드, 상기 애노드와 캐소드 사이에 교대로 설치되어 고체염 채널과 용액 채널을 번갈아 형성하는 양이온 교환막과 음이온 교환막으로 이루어진 셀 스택, 및 상기 애노드 및 캐소드와 상기 셀 스택의 말단의 사이에 각각 형성된 산화채널 및 환원 채널을 포함하고, 상기 산화 채널 및 환원 채널과 고체염 채널 중 적어도 어느 하나에 고체염을 포함한다.

Description

고체염 역전기투석 장치 {SOLID SALT REVERSE ELECTRODIALYSIS DEVICE}

본 발명은 역전기투석(Reverse Electrodialysis, 이하 RED) 장치에 관한 것으로, 특히 고체염 RED 장치에 관한 것이다.

RED는 전기를 이용해 용액상의 이온을 제거하는 전기투석의 원리를 역으로 이용하여 전기를 생산하는 기술이다. RED 장치는 동작을 위해서 고농도의 이온이 포함된 매체를 필요로 한다. 고농도의 이온이 포함된 매체로는 해수 혹은 고농도 염을 포함하는 인위적 용액이 사용되고 있다.

RED를 이용하여 발전을 할 경우, 대량의 고농도 용액(해수)과 담수를 사용하기 때문에 이를 위한 취수시설, 전처리 시설, 보관시설(용액 보관 탱크) 등 인프라 구축이 선결되어야 하며, 많은 투자비용이 필요하다. 또한, 기존 RED는 각 셀에 고농도 용액(해수)와 담수를 번갈아 공급하기 때문에 이를 위한 펌프, 유량계, 전도도계, 압력계 등이 각각 필요하며, RED 셀의 구조 또한 복잡한 형태를 하고 있다. 따라서, 기존 RED 장치는 설치규모가 클 수 밖에 없는 단점을 가지고 있으며, 소형 또는 휴대형 발전장치를 만드는데 한계성을 가지고 있다.

캠핑 등 다양한 아웃도어 활동, 군인들의 야외 훈련이나 조난 사고 발생시와 같이 비상용 전력이 필요한 경우가 점차 증가하면서 소형으로 휴대가 가능하면서 발전 효율이 높은 발전 장치에 대한 요구가 증대하고 있다.

따라서, 본 발명이 해결하고 하는 과제는 취수 시설, 전처리 시설, 보관 시설 등 복잡한 인프라 구조가 필요 없고, 펌프, 유량계, 전도계, 압력계 등의 복잡한 조절 장치의 생략이 가능하여 소형화 및 휴대가 가능한 고체염 RED 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 고체염 RED 장치는 서로 마주보는 애노드와 캐소드, 상기 애노드와 캐소드 사이에 교대로 설치되어 고체염 채널과 용액 채널을 번갈아 형성하는 양이온 교환막과 음이온 교환막으로 이루어진 셀 스택 및 상기 애노드 및 캐소드와 상기 셀 스택의 말단의 사이에 각각 형성된 산화채널 및 환원 채널을 포함하고, 상기 산화 채널 및 환원 채널과 고체염 채널 중 적어도 어느 하나에 고체염을 포함할 수 있다.

상기 고체염의 표면은 다공성 물질로 코팅될 수 있다.

상기 용액 채널과 상기 고체염 채널에 스페이서가 설치되고 상기 고체염 채널에 설치된 스페이서에 상기 고체염이 제공될 수 있다.

상기 고체염은 상기 양이온 교환막 및 상기 음이온 교환막 중 적어도 어느 하나에 제공될 수 있다.

상기 양이온 교환막 및 상기 음이온 교환막은 표면에 층상의 유로 채널이 형성되고 상기 고체염은 상기 양이온 교환막 및 상기 음이온 교환막의 상기 유로 채널에 제공될 수 있다.

상기 산화 채널과 환원 채널에 전극 스페이서가 설치되고, 상기 전극 스페이서에 상기 고체염이 제공될 수 있다.

상기 고체염은 상기 애노드와 캐소드 표면에 제공될 수 있다.

상기 용액 채널에 공급되는 용액은 상기 고체염보다 염 농도가 낮은 저염 또는 무염 용액일 수 있다.

상기 고체염은 일가의 양이온과 일가의 음이온을 생성할 수 있는 고체염일 수 있다.

상기 애노드와 캐소드는 서로 다른 재질로 이루어질 수 있다.

상기 셀 스택 또는 단위 셀은 카트리지 형태로 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면 고농도의 이온용액, 예컨대 해수의 공급을 필요로 하지 않으므로 취수시설, 전처리 시설, 보관시설(용액 보관 탱크) 등 주변 장치를 최소화할 수 있으며, 펌프, 유량계, 전도계, 압력계 등의 복잡한 조절 장치의 생략이 가능하여 작고 휴대하기가 간편해진다.

또한 발전을 위해서 다른 부가 요소를 필요로 하지 않고 용액을 고체염이 없는 통로에 흘려주기만 하면 단시간 내에 발전을 할 수 있는 편리성 또한 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 고체염 RED는 고농도의 고체염을 사용하기 때문에 고출력 발생이 가능할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 고체염 RED 장치의 개략도이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고체염 RED 장치의 개략도이고,
도 3 내지 도 6은 고체염이 코팅, 증착, 흡착된 이온교환막을 포함하는 고체염 RED 장치의 개략도이고,
도 7은 산화 채널과 환원채널에 고체염을 포함하는 고체염 RED 장치의 개략도이고,
도 8은 고체염을 달리하고 셀의 개수를 달리하면서 측정한 출력 밀도와 종래의 해수를 사용하는 경우의 출력 밀도를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명의 한 실시예에 따른 고체염 RED 장치(100)를 도 1을 참조하여 설명한다.

고체염 RED 장치(100)은 서로 마주보는 애노드(110)와 캐소드(120) 사이에 교대로 설치되어 고체염 채널(130)과 용액 채널(140)을 번갈아 형성하는 양이온 교환막(150)과 음이온 교환막(160)으로 이루어진 셀 스택을 포함한다. 셀 스택의 일측 말단의 교환막(150)과 애노드(110) 사이에는 산화 채널(170)이 셀 스택의 타측 말단의 교환막(150)과 캐소드(120) 사이에는 환원 채널(180)이 형성된다. 도 1에서는 셀이 두 개의 단위 셀(원형 표시)로 이루어진 경우를 예시하고 있으나 실제 구현되는 고체염 RED 장치는 원하는 발전 출력 및 휴대성을 함께 고려하여 셀의 수를 다양하게 변경할 수 있다.

산화 채널(170)에는 산화 반응을 하여 전자를 공급하는 애노드 용액(anolyte)(170A)을 환원 채널(180)에는 환원 반응을 하여 전자를 받는 캐소드 용액(catholyte)(180A)을 포함할 수 있다. 애노드 용액(170A)과 캐소드 용액(180A)이 순환을 할 경우에는 애노드 용액(170A)과 캐소드 용액(180A)을 동일한 물질을 사용한다. 그러나, 비순환형으로 구성할 경우에는 애노드 용액(170A)은 산화 반응이 잘 일어나는 물질로 캐소드 용액(180A)은 환원 반응이 잘 일어나는 물질로 각각 다른 물질을 사용할 수도 있다.

고체염 채널(130)에는 양이온(C⁺)과 음이온(A^-)을 생성할 수 있는 압축된 고체염(140A)이 삽입된다. 용액 채널(140)에는 고체염(140A)보다 염 농도가 낮은 저염 또는 무염 용액이 공급되어 고체염(140A)과 저염 또는 무염 용액 사이의 화학적 포텐셜이 생기도록 한다. 저염 또는 무염 용액이 양이온 교환막(150)과 음이온 교환막(160)을 통해 흘러서 고체염(140A)으로 전달되면 고체염(140A)이 양이온(C⁺)과 음이온(A^-)으로 해리되고 해리된 양이온(C⁺)과 음이온(A^-)은 각각 양이온교환막(150)과 음이온교환막(160)을 통해 용액 채널(140)로 이동한다. 그 결과 용액 채널(140)을 통해 배출되는 배출액의 염 농도는 처음 공급되는 저염 또는 무염 용액보다 염 농도가 높고, 고체염 채널(140)을 통해 배출되는 배출액의 염농도는 고체염(140A)의 원 염 농도보다 낮다.

화학적 포텐셜에 의해 양이온(C⁺)과 음이온(A^-)이 각 양이온교환막(150)과 음이온교환막(160)을 통해 이동하면 각 양이온교환막(150)과 음이온교환막(160)에 전압이 생성되며, 이와 같이 생성된 전압에 기인한 전기적 포텐셜로 인해 산화 채널(170) 내에서의 산화 반응과 환원 채널(180) 내에서의 환원 반응에 의해 전자의 흐름이 발생하여 전기가 발생한다.

고체염(140A)은 양이온(C⁺)과 음이온(A^-)을 생성할 수 있는 고체염이라면 어느 고체염이라도 사용가능하다. 다만 종래의 양이온교환막(150)과 음이온교환막(160)이 일가의 양이온(C⁺)과 음이온(A^-)의 교환에 선택적으로 최적화된 제품이 많으므로 일가의 양이온(C⁺)과 음이온(A^-)을 생성할 수 있는 고체염이 바람직할 수 있다.

고체염(140A)의 염 농도가 워낙 높기 때문에 종래의 해수를 사용하던 RED에 비해 고출력 발전이 가능하다. 또한, 고체염(140A)의 염 농도가 워낙 높기 때문에 채널(140)에 공급하는 저염 용액은 선택의 폭이 넓다. 예를 들면, 종래의 염수(또는 해수)와 담수를 공급하던 RED에 사용되던 담수를 그대로 적용해도 되고, 종래의 담수보다 염 농도가 더 높더라도 고체염(140A)보다 농도가 낮아서 충분한 화학적 포텐셜만 제공할 수 있다면 어떠한 용액이라도 사용 가능하기 때문에 야외의 응급 상황에서도 쉽게 발전을 할 수 있다. 일반적으로 '염수(해수)'란 염 농도가 35,000 mg/L 이상을 가지는 용액을 지칭하며 '담수'란 염 농도가 0~1,000 mg/L 를 가지는 용액을 지칭한다.

염 농도가 0 인 순수보다는 소량의 염을 포함하는 용액을 사용하는 것이 삼투압에 의해 이온의 흐름이 방해되는 것을 감소시켜 출력을 향상시키는 데 도움이 될 수 있다.

한편, 용액의 유속을 조정함으로써 고체염(140A)이 녹는 속도를 조절할 수 있다. 따라서, 용액의 유속을 조정함으로써 발전량의 제어가 가능할 수 있다.

또한, 고체염(140A)의 표면을 다공성 물질로 코팅하여 사용함으로써 고체염(140A)의 용해 속도를 조절할 수 있다. 특히 염 농도가 증가하면 이온교환막(150, 160)이 오염되거나 부식될 수 있으므로 다공성 코팅 물질은 내오염성 또는 내부식성이 높은 물질이 적합하다. 예를 들면 다공성 코팅 물질로는 다공성 탄소계 물질(amorphous carbon, grapheme 등), 전도성 폴리머 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 전도성 폴리머의 경우에는 고체염(140A)의 전기저항을 줄여주는 효과가 있다.

애노드(110)와 캐소드(120)는 애노드 용액(anolyte)(170A)과 캐소드 용액(catholyte)(180A)에 대해 내부식성을 가지는 물질로 이루어질 수 있다. 애노드(110)와 캐소드(120)는 상이한 재질 또는 동일한 재질로 형성될 수 있다.

단기간 또는 일회용으로 사용하는 RED 일 경우에는 애노드(110)와 캐소드(120)는 각각의 산환 환원 반응을 최적화할 수 있는 서로 다른 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 애노드(110)는 이리듐(Ir)으로 캐소드는 루테늄(Ru)으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

RED가 수차례에 걸쳐서 사용하도록 제조된 경우에는 애노드(110)와 캐소드(120)가 동일한 재질로 형성되는 것이 운전시 극성 변화가 일어나더라도 성능이 그대로 유지되도록 할 수 있다. 예를 들면 애노드(110)와 캐소드(120)는 티타늄(Ti) 베이스 위에 백금족 촉매 물질(Pt, Ir, Ru, Pd 등)이 코팅된 전극으로 이루어질 수 있다.

한편, 애노드(110)와 캐소드(120)는 다공성 물질로 형성되어 비표면적을 넓혀 주어서 많은 반응 사이트를 제공하는 것이 바람직하다. 또한 내부식성을 향상시키고 용량을 향상시킬 수 있는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 애노드(110)와 캐소드(120)는 금속 지지체 위에 다공성 구조 물질층, 예를 들면 카본 클로스(carbon cloth), 카본 펠트(carbon felt) 등이 형성된 용량성 전극으로 이루어질 수 있다. 금속 지지체는 Ti, Nb, Ta 메쉬 일 수 있다.

애노드 용액(170A)과 캐소드 용액(180A)은 고체염과 동일한 물질의 용액 또는 산화환원쌍(Redox couple)을 이루는 물질이 사용될 수 있다.

산화환원쌍은 Fe(CN)₆ ^3-/ Fe(CN)₆ ^4-, Fe² ⁺/ Fe³ ⁺착화물 중 어느 하나일 수 있으며, 황산 나트륨을 더 포함할 수 있다. 애노드 용액(170A)과 캐소드 용액(180A)은 침전 문제가 있는 다가이온(Al³⁺, Mg²⁺등)을 포함하지 않는 것이 좋다.

애노드 용액(170A)과 캐소드 용액(180A)는 순환형 또는 비순환형으로 구성될 수 있다. 애노드 용액(170A)과 캐소드 용액(180A)을 순환형으로 구성할 경우 용액의 순환을 위한 펌프 등이 필요하여 휴대용에는 적합하지 않을 수 있다. 따라서 애노드 용액(170A)과 캐소드 용액(180A)을 비순환형으로 구성할 수 있다.

양이온교환막(150)과 음이온교환막(160)은 저항(Resistance)과 두께는 낮추고 투과도(permselectivity)는 높일 수 있는 물질 또는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 용액 채널(140)에는 스페이서(190)가 삽입될수 있다. 스페이서는 양이온교환막(150)과 음이온교환막(160) 사이의 간격을 일정하게 기계적으로 유지하도록 하고 공급되는 용액의 난류 등을 일으켜 채널(140) 전 영역에 걸쳐 용액이 잘 공급되도록 하기 위해 삽입될 수 있다. 따라서 스페이서(190)는 기공율이 큰 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 스페이서(190)는 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌으로 이루어진 망체로 구성될 수 있다.

고체염 채널(130)에는 압축된 고체염(140A)이 삽입되므로 스페이서의 설치가 생략될 수 있다.

또한, 필요에 따라서는 산화채널(170) 및 환원채널(180)에도 전극 스페이서(미도시)가 설치될 수 있다. 전극 스페이서가 삽입됨으로써 전기저항을 높일 수 있기 때문에 전극 스페이서는 전기전도도가 좋은 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 전극 스페이서에는 Pt 등의 금속이 코팅되어 전기전도도가 향상될 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고체염 RED 장치(200)의 일부를 나타내는 개략도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 고체염 유로(130)에 고체염이 제공된 스페이서(220)가 설치된다는 점에서 도 1에 예시되어 있는 고체염 RED 장치(100)와 차이가 있다. 이하 본 발명의 실시예들에서 고체염이 제공된다는 것은 고체염이 대상물에 충진, 코팅, 부착, 압축, 흡착 등이 된 경우를 모두 포괄하는 의미로 사용한다.

도 1과 같이 고체염 유로(130)에 고체염(140A)만을 삽입할 경우, 발전이 장시간 진행될 경우 고체염(140A)이 녹아 나와 양이온교환막(150)과 음이온교환막(160) 사이의 간격이 일정하게 유지되지 않을 수 있다. 따라서 셀 스택의 형태를 유지하기 위해서는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 망체 형태에 고체염이 충진, 코팅 또는 압축된 스페이서(220)를 적용할 수 있다.

즉, 도 1에 예시된 RED 장치(100)는 일회성 또는 단시간 발전용인 경우에 적용 가능한 실시예이고, 도 2에 예시된 RED 장치(200)는 여러 번 또는 장시간 발전용인 경우에 적용 가능한 실시예이다.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 고체염 RED 장치(300, 400, 500, 600)의 일부를 나타내는 개략도이다.

도 3은 양이온 교환막(150)에 고체염(340)이 제공되어 양이온교환막(150)과 일체형으로 구성된 경우를, 도 4는 음이온교환막(160)에 고체염(440)이 제공되어 음이온 교환막(160)과 일체형으로 구성된 경우를 각각 나타낸다.

도 3과 도 4에 예시된 고체염(340, 440)은 모두 양이온(C⁺)과 음이온(A^-)을 생성할 수 있는 고체염이라면 어느 고체염이라도 사용가능하다. 다만 종래의 양이온교환막(150)과 음이온교환막(160)이 일가의 양이온(C⁺)과 음이온(A^-)의 교환에 선택적으로 최적화된 제품이 많으므로 일가의 양이온(C⁺)과 음이온(A^-)을 생성할 수 있는 고체염이 바람직할 수 있다.

도 5는 양이온교환막(150)과 음이온교환막(160) 각각에 고체염(540C, 540A)이 별개로 제공된 경우를 예시한다. 이 경우에는 양이온교환막(150)과 음이온교환막(160) 각각에 최적화된 이온을 제공할 수 있는 고체염(540C, 540A)을 서로 다르게 적용하여 동작 효율을 높일 수 있다. 또한, 양이온교환막(150) 상의 고체염(540C)은 양이온교환막(150)이 선택적으로 통과시킬 수 있는 일가의 양이온을 생성하고 음이온교환막(160)은 통과하지 않는 다가의 음이온을 생성하는 고체염(540C)이고, 음이온교환막(160)의 고체염(540A)는 음이온교환막(160)이 선택적으로 통과시킬 수 있는 일가의 음이온을 생성하고 양이온교환막(150)은 통과하지 않는 다가의 양이온을 생성하는 고체염(540A)인 경우에 적용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, Na₂S, Na₂SO₄, Na₂CO₃, K₂S, K₂SO₄, K₂CO₃, (NH₄)₂S, (NH₄)₂SO₄, (NH₄)₂CO₃, Mg(NO₃)₂, MgCl₂, Ba(NO₃)₂, BaCl₂, Ca(NO₃)₂, CaCl₂, Pb(NO₃)₂, PbCl₂, Ag₂S, Ag₂SO₄, Ag₂CO₃ 등을 예로 들 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

이온교환막(150, 160)에의 고체염 제공은 부착 방식으로 진행될 수 있다. 구체적으로 이온교환막(150, 160)에 고체염이 코팅 또는 흡착될 수 있다.

도 6은 도 3 내지 도 5에 예시된 바와 같이 양이온교환막(150)과 음이온교환막(160)이 평탄한 표면을 가진 경우와 달리, 이온교환막(150, 160)이 층상의 유로 채널(laminar flow channel)이 형성되도록 표면이 라인 앤 스페이서 형태로 패턴된 경우를 예시한다. 고체염(640)은 도면에 예시된 바와 같이, 이온교환막(150, 160)의 표면의 유로 채널에 충진, 코팅, 또는 흡착되어 제공될 수 있다. 도 6에서는 고체염(640)의 표면과 이온교환막(150, 160)의 표면이 동일한 경우를 예시하였으나 고체염(640)의 표면이 이온교환막(150, 160)의 표면보다 더 돌출되도록 형성될 수도 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고체염 RED 장치(700)의 일부를 나타내는 개략도이다.

도 1에 예시된 고체염 RED 장치(100)와 달리 산화채널(170)과 환원채널(180)에 애노드 용액(170A) 및 캐소드 용액(180A)가 공급되는 것이 아니라 산화채널(170)과 환원채널(180)에 고체염(775, 785)을 포함한다. 따라서, 용액을 사용하는 경우 대비 고체염 RED 장치(700)를 보다 더 간소화할 수 있다.

고체염(775, 785)은 고체 산화환원(Redox couple) 물질일 수 있다.

고체염(775, 785)은 도 1 및 도 6에서 설명한 바와 같이 압축 고체염 자체, 표면에 다공성 물질로 코팅된 압축 고체염, 전극 스페이서에 충진된 고체염, 애노드(110) 및 캐소드(120) 표면에 코팅된 형태로 제공될 수 있다.

고체 산화환원(Redox couple) 물질(775, 785)은 고체염 중 산화/환원반응이 가능한 물질이라면 어느 것이라도 적용될 수 있다.

도 1 내지 도 7에 예시된 본 발명의 실시예들에 따른 RED 장치에서는 셀 스택, 단위 셀 등을 하나의 카트리지로 구성하여 장치의 유지 보수가 보다 용이하도록 할 수 있다

실험예

애노드와 캐소드 전극으로 두께 0.5mm의 Pt 코팅된 Ti 전극을 사용하고, 스페이서로는 0.1mm 두께의 Black 130 스페이서를 사용하고, 애노드 용액과 캐소드 용액으로는 0.5M Fe(CN)₆ ^3-/ Fe(CN)₆ ^4-와 0.5M의 Na₂SO₄ 용액을 사용하고, 저염 용액으로는 0.017M의 NaCl 수용액을 사용하여 10cm×10 cm의 RED 장치를 구성하였다. 고체염은 3.14mm 두께의 압축 고체염을 사용하였다.

실험군 1은 NaCl 고체염을 고체염 유로에 삽입하여 RED 장치를 구성하되 각각 1셀, 2셀의 서로 다른 RED 장치를 구성하고 출력밀도(Power density)를 측정하였다.

실험군 2는 KBr 고체염을 고체염 유로에 삽입하여 RED 장치를 구성하되 각각 1셀의 RED 장치를 구성하고 출력밀도를 측정하였다.

실험군 3은 종래의 해수와 담수를 적용하는 RED 장치를 구성하되 각각 1셀의 RED 장치를 구성하고 출력밀도를 측정하였다.

그 결과 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 1 셀의 측정된 값을 비교한 결과 고체염을 적용한 경우가 해수를 적용한 경우에 비해 출력 밀도(W/m²)가 거의 3.37~3.54 배 정도 증가했음을 알 수 있다.

한편, NaCl 고체염을 적용한 경우 1셀 보다는 2셀의 경우 출력값이 상승함을 알 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

110: 애노드 120: 캐소드
130: 고체염 채널 140: 용액 채널
150: 양이온교환막 160: 음이온교환막
170: 산화채널 180: 환원채널

Claims

서로 마주보는 애노드와 캐소드;
상기 애노드와 캐소드 사이에 교대로 설치되어 고체염 채널과 용액 채널을 번갈아 형성하는 양이온 교환막과 음이온 교환막으로 이루어진 셀 스택; 및
상기 애노드 및 캐소드와 상기 셀 스택의 말단의 사이에 각각 형성된 산화채널 및 환원 채널을 포함하고,
상기 고체염 채널에 고체염을 포함하며,
상기 용액 채널에만 상기 고체염보다 염 농도가 낮은 저염 또는 무염 용액이 공급되는 휴대용 고체염 역전기투석 장치.
제1 항에 있어서, 상기 고체염의 표면은 다공성 물질로 코팅된 휴대용 고체염 역전기투석 장치.
제1 항에 있어서, 상기 용액 채널과 상기 고체염 채널에 스페이서가 설치되고 상기 고체염 채널에 설치된 스페이서에 상기 고체염이 제공된 휴대용 고체염 역전기투석 장치.
제1 항에 있어서, 상기 고체염은 상기 양이온 교환막 및 상기 음이온 교환막 중 적어도 어느 하나에 제공된 휴대용 고체염 역전기투석 장치.
제4 항에 있어서, 상기 양이온 교환막 및 상기 음이온 교환막은 표면에 층상의 유로 채널이 형성되고 상기 고체염은 상기 양이온 교환막 및 상기 음이온 교환막의 상기 유로 채널에 제공되는 휴대용 고체염 역전기투석 장치.
제1 항에 있어서, 상기 산화 채널과 환원 채널에 전극 스페이서가 설치되고, 상기 전극 스페이서에 상기 고체염이 제공된 휴대용 고체염 역전기투석 장치.
제1 항에 있어서, 상기 고체염은 상기 애노드와 캐소드 표면에 제공된 휴대용 고체염 역전기투석 장치.
제1 항에 있어서, 상기 산화 채널과 환원 채널에도 상기 고체염이 제공된 휴대용 고체염 역전기투석 장치.
제1 항에 있어서, 상기 고체염은 일가의 양이온과 일가의 음이온을 생성할 수 있는 고체염인 휴대용 고체염 역전기투석 장치.
제1 항에 있어서, 상기 애노드와 캐소드는 서로 다른 재질로 이루어진 휴대용 고체염 역전기투석 장치.
제1 항 내지 10항 중 어느 한항에 있어서, 상기 셀 스택 또는 단위 셀은 카트리지 형태로 제공되는 휴대용 고체염 역전기투석 장치.