KR101930771B1 - Energy storage device using electrolysis and method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 물을 전기 분해하여 생성된 결과물을 통해 전력을 생성할 수 있는 전기분해를 이용한 에너지 저장 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전기분해를 이용한 에너지 저장 장치는 물을 전기분해하여 음이온이 포함된 제1 수용액과, 양이온이 포함된 제2 수용액을 생성하는 전해부, 전해부로부터 제1 수용액을 전달받아 저장하는 제1 탱크, 전해부로부터 제2 수용액을 전달받아 저장하는 제2 탱크, 제1 탱크의 제1 수용액과, 제2 탱크의 제2 수용액을 전기적으로 연결하여 전력을 생성하는 전력 생성부를 포함한다.The present invention relates to an apparatus and a method for energy storage using electrolysis capable of generating electric power through a product produced by electrolysis of water. An energy storage device using electrolysis according to the present invention includes a first aqueous solution containing anions by electrolyzing water, an electrolytic unit generating a second aqueous solution containing a cation, and a second aqueous solution containing electrolytes, And a power generator for generating electric power by electrically connecting the first aqueous solution of the first tank and the second aqueous solution of the second tank to each other.

Description

전기분해를 이용한 에너지 저장 장치 및 방법{Energy storage device using electrolysis and method thereof}[0001] The present invention relates to an energy storage device using electrolysis,

본 발명은 에너지 저장 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물을 전기 분해하여 생성된 결과물을 통해 전력을 생성할 수 있는 전기분해를 이용한 에너지 저장 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an energy storage device, and more particularly, to an energy storage device and method using electrolysis capable of generating electric power through a product produced by electrolyzing water.

IT나 바이오 등의 신기술이 세계적인 규모로 전개되는 시대가 되었지만, 그러한 상황에 있어서도 에너지 산업은 매우 중요한 기간산업으로 지속적인 연구개발이 이루어지고 있다.The new technologies such as IT and bio have been developed on a global scale, but the energy industry is still a very important key industry, and research and development are being carried out.

최근에는 지구 온난화 방지의 필요성에 대한 인식이 커지면서 이른바 신에너지의 개발에 대한 기대가 고조되고 있다. 신에너지는 환경성에 부가해서 전력 수요가에 근접해서 분산형으로 생산할 수 있기 때문에, 송전 손실 면과 전력 공급의 보장 면에서도 장점이 있다.In recent years, as the awareness of the need for prevention of global warming increases, expectations for the development of so-called new energy are rising. New energy has advantages in terms of transmission loss and power supply, because it can be produced in a distributed fashion in close proximity to electric power demand in addition to environmental friendliness.

또한, 신에너지의 개발은 새로운 주변 산업을 창출하는 부차적 효과도 기대할 수 있게 하는데, 신에너지에 대한 대처는 약 30년 전의 석유위기를 계기로 해서 본격화하여 현재는 태양광 발전 등의 재생가능 에너지, 폐기물 발전 등의 리사이클 에너지, 연료 전지 등의 고효율 에너지, 및 청정에너지 자동차를 대표로 하는 신 분야 에너지 등과 같은 에너지의 개발이 실용화 단계에 이르고 있다.In addition, the development of new energy is expected to have a secondary effect of creating new peripheral industries. In response to the oil crisis of about 30 years ago, Development of energy such as recycling energy such as waste power generation, high efficiency energy such as fuel cell, and new field energy representing clean energy car is reaching practical use stage.

그 중에서도 연료전지는 업계에서 가장 주목받는 에너지의 하나인데, 천연가스나 메탄올 등과 수증기를 반응시켜 만든 수소와, 대기 중 산소의 전기화학반응에 의해 전기를 생성하는 것으로, 발전에 의한 부산물이 물 뿐이어서 유해성분을 전혀 배출하지 않을 뿐만 아니라, 저출력 영역에서도 고효율이고, 더욱이 발전이 기후에 영향을 받지 않고 안정적이라는 장점이 있다.Among them, fuel cells are one of the most remarkable energies in the industry. They produce electricity by the electrochemical reaction between hydrogen produced by reacting natural gas or methanol with water vapor and oxygen in the atmosphere. By- It is advantageous not only to discharge no harmful components at all, but also to be highly efficient even in a low output region and to be stable without being influenced by the climate.

그러나 이러한 수소와 산소를 이용한 연료전지는 수소와 산소를 생성하기 위한 전기분해에 많은 에너지를 필요로 하기 때문에, 산소와 수소를 생성하는데 필요로 하는 에너지 대비 효율이 적은 문제점이 있었다.However, such a fuel cell using hydrogen and oxygen has a problem in that it requires a lot of energy for electrolysis to generate hydrogen and oxygen, and thus has a low efficiency compared with the energy required for generating oxygen and hydrogen.

한국등록특허 제10-1199845호(2012.11.05)Korean Patent No. 10-1199845 (2012.11.05)

따라서 본 발명의 목적은 전기분해를 통하여 전력을 생산하는 데 있어서, 전력 생산 효율을 극대화 시킬 수 있는 전기분해를 이용한 에너지 저장 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an energy storage device and method using electrolysis capable of maximizing power production efficiency in producing electric power through electrolysis.

본 발명에 따른 전기분해를 이용한 에너지 저장 장치는 물을 전기분해하여 음이온이 포함된 제1 수용액과, 양이온이 포함된 제2 수용액을 생성하는 전해부, 상기 전해부로부터 상기 제1 수용액을 전달받아 저장하는 제1 탱크, 상기 전해부로부터 상기 제2 수용액을 전달받아 저장하는 제2 탱크, 상기 제1 탱크의 상기 제1 수용액과, 상기 제2 탱크의 상기 제2 수용액을 전기적으로 연결하여 전력을 생성하는 전력 생성부를 포함한다.An energy storage device using electrolysis according to the present invention includes an electrolytic unit for electrolyzing water to generate a first aqueous solution containing an anion, an electrolytic unit generating a second aqueous solution containing a cation, A second tank for receiving and storing the second aqueous solution from the electrolytic unit; a second tank for electrically connecting the first aqueous solution of the first tank and the second aqueous solution of the second tank And a power generating unit for generating the power.

본 발명에 따른 전기분해를 이용한 에너지 저장 장치에 있어서, 상기 제1 수용액은 H+ 이온을 포함하고, 상기 제2 수용액은 OH- 이온을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the energy storage device using electrolysis according to the present invention, the first aqueous solution contains H + ions, and the second aqueous solution contains OH - ions.

본 발명에 따른 전기분해를 이용한 에너지 저장 장치에 있어서, 상기 제1 및 제2 탱크는 상기 제1 및 제2 수용액에 함침된 다공성 전극을 각각 포함하는 것을 특징으로 한다.In the energy storage device using electrolysis according to the present invention, the first and second tanks each include a porous electrode impregnated in the first and second aqueous solutions.

본 발명에 따른 전기분해를 이용한 에너지 저장 장치에 있어서, 상기 전력 생성부는 상기 제1 및 제2 탱크의 상기 다공성 전극을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 한다.In the energy storage device using electrolysis according to the present invention, the electric power generating unit electrically connects the porous electrodes of the first and second tanks.

본 발명에 따른 전기분해를 이용한 에너지 저장 장치에 있어서, 상기 전력 생성부는 상기 제1 및 제2 수용액의 전위차에 의해 전기적 연결만으로 전력을 생성하는 것을 특징으로 한다.In the energy storage device using electrolysis according to the present invention, the electric power generating unit generates electric power only by electrical connection by a potential difference between the first and second aqueous solutions.

본 발명에 따른 전기분해를 이용한 에너지 저장 장치에 있어서, 상기 전해부로부터 산소 및 수소를 제공받아 전력을 생성하는 연료 전지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The energy storage device using electrolysis according to the present invention may further include a fuel cell unit that generates oxygen by supplying oxygen and hydrogen from the electrolytic unit and generates electric power.

본 발명에 따른 전기분해를 이용한 에너지 저장 방법은 물을 전기분해하여 음이온이 포함된 제1 수용액과, 양이온이 포함된 제2 수용액을 생성하는 단계, 상기 제1 수용액 및 상기 제2 수용액을 각각 저장하는 단계, 상기 제1 수용액과, 상기 제2 수용액을 전기적으로 연결하여 전력을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method for storing energy using electrolysis according to the present invention includes the steps of: electrolyzing water to produce a first aqueous solution containing anions and a second aqueous solution containing a cation; storing the first aqueous solution and the second aqueous solution separately And electrically connecting the first aqueous solution and the second aqueous solution to generate electric power.

본 발명에 따른 전기분해를 이용한 에너지 저장 장치는 물을 전기분해하여 음이온이 포함된 제1 수용액과, 양이온이 포함된 제2 수용액을 생성하고, 생성된 제1 수용액과 제2 수용액의 전위차를 이용하여 전기적 연결만으로 전력을 생산할 수 있기 때문에, 전력 생산을 위한 별도의 장비 없이도 전력을 생산할 수 있다.The energy storage device using electrolysis according to the present invention is a device for electrolyzing water to generate a first aqueous solution containing an anion and a second aqueous solution containing a cation, and using a potential difference between the first aqueous solution and the second aqueous solution Since electric power can be produced only by electrical connection, it is possible to produce electric power without any separate equipment for electric power production.

또한 본 발명에 따른 전기분해를 이용한 에너지 저장 장치는 물을 전기분해하여 생성된 산소와 수소를 통해 1차 전력을 생성하고, 전기 분해 과정에서 생성된 제1 및 제2 수용액을 이용하여 2차 전력을 생성하도록 구성하여, 전기분해를 통하여 전력을 생산하는 데 있어서, 전력 생산 효율을 극대화 시킬 수 있다.In addition, the energy storage device using electrolysis according to the present invention generates primary power through oxygen and hydrogen generated by electrolysis of water, and uses the first and second aqueous solutions produced in the electrolysis process to generate secondary power So as to maximize the power production efficiency in producing electric power through electrolysis.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기분해를 이용한 에너지 저장 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전해부의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전력 생성부의 전력 생성 구조를 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기분해를 이용한 에너지 저장 방법을 나타낸 순서도이다.1 is a block diagram showing a configuration of an energy storage device using electrolysis according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view showing a structure of an electrolytic unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram illustrating a power generation structure of a power generation unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating an energy storing method using electrolysis according to an embodiment of the present invention.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In the following description, only parts necessary for understanding the embodiments of the present invention will be described, and the description of other parts will be omitted so as not to obscure the gist of the present invention.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor is not limited to the meaning of the terms in order to describe his invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely preferred embodiments of the present invention, and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention, so that various equivalents And variations are possible.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기분해를 이용한 에너지 저장 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing a configuration of an energy storage device using electrolysis according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기분해를 이용한 에너지 저장 장치(100)는 전해부(10), 제1 탱크(20), 제2 탱크(30) 및 전력 생성부(40)를 포함한다. 그리고 연료 전지부(50)를 더 포함할 수 있다.1, an energy storage device 100 using electrolysis according to an embodiment of the present invention includes an electrolytic unit 10, a first tank 20, a second tank 30, and a power generation unit 40, . And may further include a fuel cell unit 50.

먼저 전해부(10)는 물을 전기분해 하여 음이온이 포함된 제1 수용액과, 양이온이 포함된 제2 수용액을 생성할 수 있다. 또한 전해부(10)는 전기분해 과정에서 제1 및 2 수용액과 더불어 수소 및 산소를 생성할 수 있다. 이때 전해부(10)는 심야 전기나 전기 수요가 적은 시기에 생산된 전기를 이용하여 전기분해를 수행할 수 있다. 전해부(10)는 생성된 제1 수용액을 제1 탱크(20)로 전달하며, 제2 수용액을 제2 탱크(20)로 전달할 수 있다. 또한 전해부(10)는 생성된 수소 및 산소를 연료 전지부(50)로 공급할 수 있다.First, the electrolytic unit 10 can electrolyze water to produce a first aqueous solution containing an anion and a second aqueous solution containing a cation. Further, the electrolytic section 10 can generate hydrogen and oxygen together with the first and second aqueous solutions during the electrolysis process. At this time, the electrolytic unit 10 can perform electrolysis using electricity produced in the late night or in a period when electricity demand is low. The electrolytic unit 10 can deliver the generated first aqueous solution to the first tank 20 and deliver the second aqueous solution to the second tank 20. Further, the electrolytic unit 10 can supply the generated hydrogen and oxygen to the fuel cell unit 50.

제1 탱크(20)는 전해부(10)로부터 음이온이 포함된 제1 수용액을 공급받아 저장한다. 여기서 제1 탱크(20)는 절연체로 형성되어 음이온이 포함된 제1 수용액을 저장할 수 있다. 또한 제1 탱크(20)는 제1 수용액에 함침된 상태로 제1 수용액에 포함된 음이온을 저장하는 전극을 포함할 수 있다. 여기서 전극은 다공성이 높고 외부면에 주름이 형성되어, 제1 수용액의 음이온과의 표면적을 높일 수 있다. 또한 전극은 집전체와 연결된다. 집전체는 전력 생성부(40)를 통해 제2 탱크(30)와 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서 제1 수용액은 H+ 이온을 포함할 수 있다.The first tank 20 receives and stores the first aqueous solution containing the negative ions from the electrolytic unit 10. Here, the first tank 20 may be formed of an insulator to store a first aqueous solution containing an anion. Further, the first tank 20 may include an electrode for storing the anions contained in the first aqueous solution in a state of being impregnated in the first aqueous solution. Here, the electrode has high porosity and wrinkles on the outer surface, so that the surface area of the first aqueous solution with the anion can be increased. The electrode is also connected to the current collector. The current collector may be electrically connected to the second tank 30 through the power generation unit 40. [ Wherein the first aqueous solution may comprise H + ions.

제2 탱크(30)는 전해부(10)로부터 양이온이 포함된 제2 수용액을 공급받아 저장한다. 여기서 제2 탱크(30)는 절연체로 형성되어 양이온이 포함된 제2 수용액을 저장할 수 있다. 또한 제2 탱크(30)는 제2 수용액에 함침된 상태로 제2 수용액에 포함된 양이온을 저장하는 전극을 포함할 수 있다. 여기서 전극은 다공성이 높고 외부면에 주름이 형성되어, 제2 수용액의 양이온과의 표면적을 높일 수 있다. 또한 전극(31)은 집전체와 연결된다. 집전체는 전력 생성부(40)를 통해 제1 탱크(20)와 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서 제2 수용액은 OH- 이온을 포함할 수 있다.The second tank 30 receives and stores the second aqueous solution containing the positive ions from the electrolytic unit 10. Here, the second tank 30 may be formed of an insulator to store a second aqueous solution containing cations. The second tank 30 may include an electrode for storing the cations contained in the second aqueous solution while being impregnated in the second aqueous solution. Here, the electrode has high porosity and wrinkles on the outer surface, so that the surface area of the second aqueous solution with the cation can be increased. The electrode 31 is connected to the current collector. The current collector may be electrically connected to the first tank 20 through the power generation unit 40. [ Wherein the second aqueous solution may comprise OH - ions.

전력 생성부(40)는 제1 탱크(20)의 전극과 각각 연결된다. 여기서 전력 생성부(40)는 전력생산이 필요할 경우 제1 탱크(20)와 제2 탱크(30)를 전기적으로 연결하고, 전력생산이 필요하지 않은 경우에는 제1 탱크(20)와 제2 탱크(30)를 전기적으로 분리시킬 수 있다.The power generation unit 40 is connected to the electrodes of the first tank 20, respectively. Here, the electric power generating unit 40 electrically connects the first tank 20 and the second tank 30 when electric power production is required, and when the electric power production is not required, the first tank 20 and the second tank 30, (30) can be electrically disconnected.

한편 제1 탱크(20)에는 음이온이 포함된 제1 수용액이 포함되어 있고, 제2 탱크(30)에는 양이온이 포함된 제2 수용액이 포함되어 있다. 이에 따라 제1 수용액의 전위는 1100 ~ 1300mV 가 될 수 있고, 제2 수용액의 전위는 -800 ~ -1000mV 가 될 수 있다. 즉 제1 수용액과 제2 수용액 사이에는 1 ~ 5V의 전위차가 발생되게 된다. Meanwhile, the first tank 20 contains a first aqueous solution containing anions, and the second tank 30 contains a second aqueous solution containing cations. Accordingly, the potential of the first aqueous solution may be 1100 to 1300 mV, and the potential of the second aqueous solution may be -800 to -1000 mV. That is, a potential difference of 1 to 5 V is generated between the first aqueous solution and the second aqueous solution.

따라서 전력 생성부(40)는 제1 수용액과 제2 수용액을 별도의 연료전지가 필요없이 전기적 연결만으로 전력을 생산할 수 있다.Therefore, the power generating unit 40 can generate electric power by electrically connecting the first aqueous solution and the second aqueous solution to each other without requiring a separate fuel cell.

연료 전지부(50)는 전해부(10)로부터 전기분해에 의해 생성된 수소 및 산소를 전달받아, 수소와 산소를 통해 전력을 생산할 수 있다. 이러한 연료 전지부(50)는 산소가 공급되는 산소 공급단에 형성되는 공기극(+)과 수소가 공급되는 수소 공급단에 형성되는 연료극(-)과, 연료극과 공기극 사이에 개제되는 전해질을 포함하여 구성될 수 있다. 수소가 연료극 방향에 공급되고, 공기극 방향에는 산소가 공급되면, 연료극에서 수소를 수소이온(2H+)과 전자(2e-)로 분리하고, 공기극에서 산소를 1/2O2로 분리하게 된다. 또한 연료극에서 분리된 전자가 공기극으로 이동하면서 전기가 발생되고, 수소이온과 산소가 결합하여 물이 배출된다. 이러한 연료 전지부는 전해부(10)로부터 전달받은 수소와 산소를 화학적 에너지 형태로 압축기에 의해 압축하여 탱크에 저장하였다가 전력소모량이 많을 경우, 전력을 생산하여 공급할 수 있다.The fuel cell unit 50 can receive hydrogen and oxygen generated by electrolysis from the electrolytic unit 10, and can generate electric power through hydrogen and oxygen. The fuel cell unit 50 includes a cathode (+) formed at the oxygen supply end to which oxygen is supplied, a fuel electrode (-) formed at the hydrogen supply end to which hydrogen is supplied, and an electrolyte disposed between the fuel electrode and the air electrode Lt; / RTI > When hydrogen is supplied in the direction of the fuel electrode and oxygen is supplied in the direction of the air electrode, hydrogen is separated into hydrogen ions (2H +) and electrons (2e-) in the fuel electrode and oxygen is separated into 1 / 2O 2 in the air electrode. In addition, electrons separated from the fuel electrode move to the air electrode to generate electricity, and hydrogen ions and oxygen combine to discharge water. In this fuel cell unit, hydrogen and oxygen delivered from the electrolytic unit 10 are compressed by a compressor in the form of chemical energy and stored in a tank. When the power consumption is large, the fuel cell unit can generate and supply electric power.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 전기분해를 이용한 에너지 저장 장치(100)는 물을 전기분해하여 음이온이 포함된 제1 수용액과, 양이온이 포함된 제2 수용액을 생성하고, 생성된 제1 수용액과 제2 수용액의 전위차를 이용하여 전기적 연결만으로 전력을 생산할 수 있기 때문에, 전력 생산을 위한 별도의 장비 없이도 전력을 생산할 수 있다.As described above, the energy storage device 100 using electrolysis according to the embodiment of the present invention electrolyzes water to generate a first aqueous solution containing an anion and a second aqueous solution containing a cation, And the electric potential difference of the second aqueous solution can be used to produce electric power only by electrical connection. Therefore, electric power can be produced without any separate equipment for electric power production.

또한 본 발명의 실시예에 따른 전기분해를 이용한 에너지 저장 장치(100)는 물을 전기분해하여 생성된 산소와 수소를 통해 1차 전력을 생성하고, 전기 분해 과정에서 생성된 제1 및 제2 수용액을 이용하여 2차 전력을 생성하도록 구성하여, 전기분해를 통하여 전력을 생산하는 데 있어서, 전력 생산 효율을 극대화 시킬 수 있다.In addition, the energy storage device 100 using electrolysis according to the embodiment of the present invention generates primary power through oxygen and hydrogen generated by electrolyzing water, and generates first and second aqueous solutions So as to maximize the power generation efficiency in producing electric power through electrolysis.

이하 본 발명의 실시예에 따른 전해부(10)에 대하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the electrolytic unit 10 according to the embodiment of the present invention will be described in more detail.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전해부의 구조를 나타낸 모식도이다.2 is a schematic view showing a structure of an electrolytic unit according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전해부(10)는 양극(11a)이 설치된 양극실(11)과, 음극(12a)이 설치된 음극실(12) 및 양극실(11)과 음극실(12)을 구분하면서 양극실(11) 내의 양이온 성분이 음극실(12)로 이동 가능한 이온 교환막(13)으로 구성된다.2, an electrolytic unit 10 according to an embodiment of the present invention includes an anode chamber 11 provided with an anode 11a, a cathode chamber 12 and an anode chamber 11 provided with a cathode 12a, And an ion exchange membrane (13) capable of moving a cation component in the anode chamber (11) to the cathode chamber (12) while separating the cathode chamber (12).

양극실(11)에는 전기분해를 수행하기 전 물을 공급받는 제1 공급로(11b)와, 전기분해에 의해 생성된 제1 수용액을 제1 탱크(20)로 배출하는 제1 배출로(11c)가 구비될 수 있다. 또한 양극실(11)에는 도시되지는 않지만 전기분해에 의해 생성된 산소를 연료 전지부로 공급하는 가스배출로가 설치될 수 있다.The anode chamber 11 is provided with a first supply path 11b for receiving water before electrolysis and a first discharge path 11c for discharging the first aqueous solution produced by the electrolysis to the first tank 20 May be provided. The anode chamber 11 may be provided with a gas discharge path, not shown, for supplying oxygen generated by electrolysis to the fuel cell unit.

음극실(12)에는 전기분해를 수행하기 전 물을 공급받는 제2 공급로(12b)와, 전기분해에 의해 생성된 제2 수용액을 제2 탱크(30)로 배출하는 제2 배출로(12c)가 구비될 수 있다. 또한 음극실(12)에는 전기분해에 의해 생성된 수소를 연료 전지부로 공급하는 가스배출로가 설치될 수 있다.The cathode chamber 12 is provided with a second supply path 12b for supplying water before electrolysis and a second discharge path 12c for discharging the second aqueous solution produced by the electrolysis to the second tank 30 May be provided. Further, the cathode chamber 12 may be provided with a gas discharge path for supplying hydrogen generated by electrolysis to the fuel cell unit.

이온 교환막(13)은 음이온은 이동이 불가능하고, 양이온 즉, 수소이온은 이동이 가능하며, 온도에 대한 내열성과 전기화학적인 산화환원 분위기에서 내구성을 가져야 한다. 예컨대 이온 교환막(13)은 탄화수소(hydrocarbon)계 재질 또는 탄화불소(fluorocarbon)계 재질의 고분자에 양이온(cation)이 선택적으로 이동 가능 하도록 이온 전달 그룹인 설폰닉(sulfonic), 카복실릭(carboxylic) 및 포스포릭(phosphoric)계 산성그룹(acidic groups)을 가지는 고분자 구조체로 형성될 수 있다.In the ion exchange membrane 13, the anions can not move, the cations, that is, the hydrogen ions, can move, have heat resistance to temperature, and have durability in an electrochemical redox atmosphere. For example, the ion exchange membrane 13 may include sulfonic groups such as a sulfonic group, a carboxylic acid group, and a sulfonic acid group so that cations can be selectively transferred to a polymer of a hydrocarbon-based material or a fluorocarbon- And may be formed of a polymeric structure having phosphoric acidic groups.

이러한 전해부(10)는 양극(11a) 및 음극(12a)에 직류전압을 걸어주면 전자의 이동에 의하여 양극(11a) 쪽은 수소 이온이 함유된 제1 수용액을 생성하고, 음극(12a) 쪽은 수산 이온이 함유된 제2 수용액을 생성한다. 여기서 생성된 제1 수용액은 제1 배출로(11a)를 통해 제1 탱크(20)로 공급되어 저장되고, 제2 수용액은 제2 배출로(12a)를 통해 제2 탱크(30)로 공급되어 저장될 수 있다. 또한 양극실(11)에서 생성된 산소와 음극실(12)에서 생성된 수소는 각각 연료 전지부로 공급될 수 있다.When the DC voltage is applied to the anode 11a and the cathode 12a, the electrolytic unit 10 generates a first aqueous solution containing hydrogen ions on the anode 11a by the movement of electrons, Produces a second aqueous solution containing the hydroxide ion. The first aqueous solution generated here is supplied to and stored in the first tank 20 through the first discharge passage 11a and the second aqueous solution is supplied to the second tank 30 through the second discharge passage 12a Lt; / RTI > Also, the oxygen generated in the anode chamber 11 and the hydrogen generated in the cathode chamber 12 can be supplied to the fuel cell unit, respectively.

이하 본 발명의 실시예에 따른 전력 생성부의 전력 생성 구조에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a power generation structure of a power generation unit according to an embodiment of the present invention will be described.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전력 생성부의 전력 생성 구조를 나타낸 모식도이다.3 is a schematic diagram illustrating a power generation structure of a power generation unit according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 제1 탱크(20)는 제1 전극(21)과, 제1 전극(21)에 연결되어 전기적 연결을 위한 제1 집전체(22)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the first tank 20 may include a first electrode 21 and a first current collector 22 connected to the first electrode 21 for electrical connection.

그리고 제2 탱크(30)는 제2 전극(31)과, 제2 전극(31)에 연결되어 전기적 연결을 위한 제2 집전체(32)를 포함할 수 있다.The second tank 30 may include a second electrode 31 and a second current collector 32 connected to the second electrode 31 for electrical connection.

여기서 전력 생성부(40)는 제1 탱크(20)의 집전체(22)와 제2 탱크(30)의 집전체(32)와 각각 연결된다. 여기서 전력 생성부(40)는 전력 생산이 필요할 경우 제1 탱크(20)와 제2 탱크(30)를 전기적으로 연결하고, 전력생산이 필요하지 않은 경우에는 제1 탱크(20)와 제2 탱크(30)를 전기적으로 분리시킬 수 있다.Here, the electric power generator 40 is connected to the current collector 22 of the first tank 20 and the current collector 32 of the second tank 30, respectively. Here, the electric power generating unit 40 electrically connects the first tank 20 and the second tank 30 when electric power production is required, and when the electric power production is not required, the first tank 20 and the second tank 30, (30) can be electrically disconnected.

한편 제1 탱크(20)에는 음이온이 포함된 제1 수용액이 포함되어 있고, 제2 탱크(30)에는 양이온이 포함된 제2 수용액이 포함되어 있다. 이에 따라 제1 수용액의 전위는 1100 ~ 1300mV 가 될 수 있고, 제2 수용액의 전위는 -800 ~ -1000mV 가 될 수 있다. 즉 제1 수용액과 제2 수용액 사이에는 1 ~ 5V의 전위차가 발생되게 된다. Meanwhile, the first tank 20 contains a first aqueous solution containing anions, and the second tank 30 contains a second aqueous solution containing cations. Accordingly, the potential of the first aqueous solution may be 1100 to 1300 mV, and the potential of the second aqueous solution may be -800 to -1000 mV. That is, a potential difference of 1 to 5 V is generated between the first aqueous solution and the second aqueous solution.

따라서 전력 생성부(40)는 제1 수용액과 제2 수용액을 별도의 연료전지가 필요없이 전기적 연결만으로 전력을 생산할 수 있다.Therefore, the power generating unit 40 can generate electric power by electrically connecting the first aqueous solution and the second aqueous solution to each other without requiring a separate fuel cell.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 전기분해를 이용한 에너지 저장 장치(100)는 물을 전기분해하여 음이온이 포함된 제1 수용액과, 양이온이 포함된 제2 수용액을 생성하고, 생성된 제1 수용액과 제2 수용액의 전위차를 이용하여 전기적 연결만으로 전력을 생산할 수 있기 때문에, 전력 생산을 위한 별도의 장비 없이도 전력을 생산할 수 있다.As described above, the energy storage device 100 using electrolysis according to the embodiment of the present invention electrolyzes water to generate a first aqueous solution containing an anion and a second aqueous solution containing a cation, And the electric potential difference of the second aqueous solution can be used to produce electric power only by electrical connection. Therefore, electric power can be produced without any separate equipment for electric power production.

이하 본 발명의 실시예에 다른 전기분해를 이용한 에너지 저장 방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, an energy storage method using electrolysis according to an embodiment of the present invention will be described.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기분해를 이용한 에너지 저장 방법을 나타낸 순서도이다.4 is a flowchart illustrating an energy storing method using electrolysis according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 먼저 S10 단계에서 물을 전기 분해하여 제1 수용액 및 제2 수용액과, 산소 및 수소를 생성한다.Referring to FIG. 4, first, in step S10, water is electrolyzed to generate a first aqueous solution and a second aqueous solution, and oxygen and hydrogen.

다음으로 S20 단계에서 S10 단계에서 생성된 제1 수용액은 제1 탱크에 저장하며, 제2 수용액은 제2 탱크에 저장할 수 있다. 그리고 생성된 산소 및 수소는 연료 전지부로 전달하여 저장할 수 있다.Next, in step S20, the first aqueous solution generated in step S10 may be stored in the first tank, and the second aqueous solution may be stored in the second tank. The generated oxygen and hydrogen can be transferred to the fuel cell unit for storage.

그리고 S30 단계에서 연료 전지부는 저장된 산소와 수소를 이용하여 1차 전력을 생성한다. 그리고 전력 생성부는 제1 수용액과 제2 수용액을 이용하여 2차 전력을 생성한다.In step S30, the fuel cell unit generates the primary power using stored oxygen and hydrogen. The power generation unit generates the secondary power using the first aqueous solution and the second aqueous solution.

또한 본 발명의 실시예에 따른 따른 전기분해를 이용한 에너지 저장 방법은 물을 전기분해하여 생성된 산소와 수소를 통해 1차적으로 전력을 생성하고, 전기 분해 과정에서 생성된 제1 및 제2 수용액을 이용하여 2차적으로 전력을 생성하도록 구성하여, 전기분해를 통하여 전력을 생산하는 데 있어서, 전력 생산 효율을 극대화 시킬 수 있다.Also, according to an embodiment of the present invention, there is provided an energy storing method using electrolysis, which comprises: firstly generating electric power through oxygen and hydrogen generated by electrolysis of water; and supplying first and second aqueous solutions So that the power generation efficiency can be maximized in producing electric power through electrolysis.

한편, 본 도면에 개시된 실시예는 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments disclosed in the drawings are merely examples of specific examples for the purpose of understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

10 : 전해부 11 : 양극실
11a : 양극 11b : 제1 공급로
11c : 제1 배출로 12 : 음극실
12a : 음극 12b : 제2 공급로
12c : 제2 배출로 20: 제1 탱크
21 : 제1 전극 22 : 제1 집전체
30 : 제2 탱크 31 : 제2 전극
32 : 제2 집전체 40 : 전력 생성부10: electrolytic part 11: anode chamber
11a: anode 11b: first supply path
11c: first discharge passage 12: cathode chamber
12a: cathode 12b: second supply path
12c: second exhaust passage 20: first tank
21: first electrode 22: first current collector
30: second tank 31: second electrode
32: second current collector 40: power generating unit

Claims (7)

물을 전기분해하여 음이온이 포함된 제1 수용액과, 양이온이 포함된 제2 수용액을 생성하는 전해부;
상기 전해부로부터 상기 제1 수용액을 전달받아 저장하는 제1 탱크;
상기 전해부로부터 상기 제2 수용액을 전달받아 저장하는 제2 탱크;
상기 제1 탱크의 상기 제1 수용액과, 상기 제2 탱크의 상기 제2 수용액을 전기적으로 연결하여 전력을 생성하는 전력 생성부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기분해를 이용한 에너지 저장 장치.Electrolysis of water to produce a first aqueous solution containing anions and a second aqueous solution containing cations;
A first tank for receiving and storing the first aqueous solution from the electrolytic part;
A second tank for receiving and storing the second aqueous solution from the electrolytic part;
A power generator for generating electric power by electrically connecting the first aqueous solution of the first tank and the second aqueous solution of the second tank;
And an energy storage device for storing energy. 제1항에 있어서,
상기 제1 수용액은 H+ 이온을 포함하고,
상기 제2 수용액은 OH- 이온을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기분해를 이용한 에너지 저장 장치.The method according to claim 1,
Wherein the first aqueous solution comprises H & lt ; + & gt ; ions,
Wherein the second aqueous solution comprises OH < - & gt ; ions. 제2항에 있어서,
상기 제1 및 제2 탱크는 상기 제1 및 제2 수용액에 함침된 다공성 전극을 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 전기분해를 이용한 에너지 저장 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the first and second tanks each include a porous electrode impregnated in the first and second aqueous solutions. 제3항에 있어서,
상기 전력 생성부는 상기 제1 및 제2 탱크의 상기 다공성 전극을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 전기분해를 이용한 에너지 저장 장치.The method of claim 3,
Wherein the power generating unit electrically connects the porous electrodes of the first and second tanks. 제4항에 있어서,
상기 전력 생성부는 상기 제1 및 제2 수용액의 전위차에 의해 전기적 연결만으로 전력을 생성하는 것을 특징으로 하는 전기분해를 이용한 에너지 저장 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the power generating unit generates electric power only by electrical connection by a potential difference between the first and second aqueous solutions. 제1항에 있어서,
상기 전해부로부터 산소 및 수소를 제공받아 전력을 생성하는 연료 전지부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기분해를 이용한 에너지 저장 장치.The method according to claim 1,
A fuel cell unit that receives oxygen and hydrogen from the electrolytic unit to generate electric power;
Wherein the energy storage device further comprises: 물을 전기분해하여 음이온이 포함된 제1 수용액과, 양이온이 포함된 제2 수용액을 생성하는 단계;
상기 제1 수용액을 제1 탱크에 저장하고, 상기 제2 수용액을 제2 탱크에 각각 저장하는 단계;
상기 제1 수용액과, 상기 제2 수용액을 전기적으로 연결하여 전력을 생성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기분해를 이용한 에너지 저장 방법.Electrolyzing water to produce a first aqueous solution containing an anion and a second aqueous solution containing a cation;
Storing the first aqueous solution in a first tank and storing the second aqueous solution in a second tank, respectively;
Generating electric power by electrically connecting the first aqueous solution and the second aqueous solution;
≪ / RTI > wherein the energy storage method comprises the steps of:
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