KR101944730B1 - Electrolysis apparatus having easy electrode connecting structure and electrolyte flow guide structure - Google Patents

Electrolysis apparatus having easy electrode connecting structure and electrolyte flow guide structure Download PDF

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김정식
신현수
현순택
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(주) 테크윈
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Abstract

The present invention relates to an electrolysis apparatus including a simple electrode combination structure and an electrolyte flow guide structure. The purpose is to provide an electrolysis apparatus including a reaction cell, capable of applying power by conveniently combining electrodes, which have various shapes and are made of various materials, with an electrode plate through an electric connection terminal. A barrier type electrolysis apparatus including a reaction cell making an oxidation reaction or reduction reaction, a barrier, an internal bipolar electrode, and a spacer comprises: an elastic electric connection terminal or nonelastic electric connection terminal fixing an electrode to an electrode plate to apply electricity; and a reaction cell including a flow groove part which is placed on a side of the electrode plate and discharges a gaseous substance, which is generated after a reaction to the electrode, while guiding the flow of the electrolyte.

Description

간편한 전극 체결 구조와 전해액 유동 가이드 구조를 구비한 전기분해장치{Electrolysis apparatus having easy electrode connecting structure and electrolyte flow guide structure}[0001] The present invention relates to an electrolytic apparatus having an electrode fastening structure and an electrolyte flow guide structure,

본 발명은 간편한 전극 체결 구조와 전해액 유동 가이드 구조를 구비한 전기분해장치에 관한 것으로, 자세하게는 전극 체결 구조를 전극의 형태나 소재에 상관없이 전기 연결 단자대를 이용하여 체결함과 동시에 전해액의 유동을 가이드할 수 있는 반응셀과, 가이드 핀을 이용하여 유입되는 전해액의 유동을 골고루 분포시키는 스페이서와, 고정핀을 이용하여 하나의 전극판에 양극과 음극 전극을 모두 배치시킬 수 있는 바이폴라 전극을 구비한 유격막방식 전기분해장치 기술에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to an electrolytic device having a simple electrode fastening structure and an electrolyte flow guide structure. More particularly, the present invention relates to an electrode fastening structure for fastening an electrode fastening structure using an electric connection terminal block, A spacer for uniformly distributing the flow of the electrolyte flowing through the guide pin, and a bipolar electrode capable of arranging both the positive electrode and the negative electrode in one electrode plate using a fixing pin Lt; RTI ID = 0.0 > electrolytic device. ≪ / RTI >

전기분해공정에 있어서 전해반응이 이루어지는 전기분해장치는 크게 유격막 방식과 무격막 방식으로 나뉘어지고, 다시 개방형 셀과 밀폐형 셀 방식으로 나누어진다.The electrolytic apparatus in which an electrolytic reaction is performed in an electrolytic process is divided into a gap film method and a non-diaphragm method, and again divided into an open cell type and a closed cell type.

일반적인 유격막 방식의 밀폐형 반응셀(에노드셀과 캐소드셀) 구조를 가지는 전기분해장치는 반응셀을 구성하는 양극과 음극 사이에 격막(멤브레인)이 설치되어 구획된 구성으로 이루어진다. 양극과 음극의 전극 형태는 보통 메쉬형 또는 타공형 전극을 사용하고, 양극과 음극 사이의 단위셀간 전압을 낮추기 위해 최대한 격막(멤브레인)에 근접하게 구성된다. 또한, 전기분해시에 발생되는 가스상 물질로 전압이 상승되는 것을 막기 위해 양극 또는 음극을 지지하는 전극판 뒤쪽으로 가스가 쉽게 빠져나갈 수 있게 공간을 구성하고 있다.An electrolytic apparatus having a general gasket type closed reaction cell (anode cell and cathode cell) structure is constituted such that a diaphragm (membrane) is partitioned by being disposed between an anode and a cathode constituting a reaction cell. The shape of the anode and cathode electrodes is usually a meshed or perforated electrode and is configured as close to the diaphragm (membrane) as possible to lower the unit cell voltage between the anode and the cathode. Further, in order to prevent the voltage from rising due to the gaseous substance generated during the electrolysis, the space is formed so that the gas can easily escape to the back side of the electrode plate supporting the anode or the cathode.

또한 다단으로 구성된 단위 셀의 구성을 설명하면 양측단에 설치되는 모노폴라 방식의 양극과 음극 그리고 필요한 단 수 만큼 양측단의 양극과 음극 사이에 하나 이상 다단 배열되어 설치되는 바이폴라전극이 구성된다. 다단 배열된 음극 및 양극 전극 사이에는 격막이 위치한다. 또한 격막과 각 전극 사이에는 내부 유동장을 포함하여 공간부를 형성하는 스페이서로 구성된다. 이 스페이서는 전해조로 유입되는 전해액이 이동하는 유로를 포함하며, 전극에서 전해반응이 일어나는 격실을 형성한다. 상기 양극과 음극 그리고 바이폴라전극은 용접, 볼팅 또는 본딩 등의 방법으로 전극판에 연결되어 고정된다. In addition, the structure of the unit cell composed of multi-stages will be described. A bipolar electrode is constructed by arranging one or more multi-stages between a positive electrode and a negative electrode of a monopolar type installed at both ends and a positive electrode and a negative electrode. A diaphragm is located between the cathode and anode electrodes arranged in multi-stages. And between the diaphragm and each electrode is formed a spacer including an internal flow field to form a space portion. The spacer includes a flow path through which the electrolytic solution flowing into the electrolytic bath moves, and forms a compartment in which an electrolytic reaction takes place in the electrode. The positive electrode, the negative electrode, and the bipolar electrode are connected to and fixed to the electrode plate by welding, bolting, bonding, or the like.

하지만 상기와 같은 종래 유격막 방식 밀폐형 셀 구조의 전기분해장치는 모노폴라전극 또는 바이폴라전극을 구성하는 전극의 형태나 소재에 따라서 전극판과 연결이 어려운 경우가 있다. 한 예시로, 전극이 메탈 폼(Foam)의 형태인 경우, 용접 등의 연결 방법이 매우 어렵기 때문에 전극을 전극판에 효율적으로 고정할 수 있는 방법 또는 장치가 없다는 구조적 단점이 있다.However, in the conventional electrolytic apparatus of a closed-cell type closed cell structure, it may be difficult to connect the electrode plate to the mono-polar electrode or the electrode plate depending on the shape and material of the electrode constituting the bipolar electrode. For example, when the electrode is in the form of a metal foam, there is a structural disadvantage that there is no method or apparatus capable of efficiently securing the electrode to the electrode plate because the connection method such as welding is very difficult.

또한 스페이서는 내부 유동장의 형상 또는 전해액의 유입 유량에 따라 편류 또는 정체 구간이 발생하고, 전기분해 시에 발생된 가스상 물질이 정체하여 전압이 상승하거나 전극의 전해 효율을 저하시키는 등의 문제가 발생한다.In addition, the spacer has a problem such that a drift or stagnation section occurs depending on the shape of the internal flow field or the flow rate of the electrolytic solution, the gaseous substances generated in the electrolysis are stagnated to raise the voltage or lower the electrolytic efficiency of the electrode .

한편, 전해반응에 사용되는 전기분해장치의 전압은 격막을 사이에 둔 양극과 음극 간의 전극 간격이 가장 큰 영향을 미친다. 그래서 전극과 전극판 사이에 도전성의 쿠션매트, 익스팬드 프레셔 플레이트, 스프링 등을 배치하여 격막을 사이에 두고 양극과 음극을 접촉시켜 전압을 낮추고 에너지 소비량을 줄이는 기술이 개시되어 있다. 이와 같은 기술을 사용한 전기분해장치를 제로-갭 전해조라고 한다.On the other hand, the voltage of the electrolytic apparatus used for the electrolysis reaction has the greatest influence on the electrode interval between the anode and the cathode with the diaphragm interposed therebetween. Thus, a conductive cushioning mat, an expanded pressure plate, a spring, and the like are disposed between the electrode and the electrode plate to bring the anode and the cathode in contact with each other with the diaphragm interposed therebetween to lower the voltage and reduce the energy consumption. The electrolytic apparatus using such a technique is referred to as a zero-gap electrolytic bath.

이러한 제로-갭 전해조에는 매트, 스프링 등 강성을 활용한 경우가 대부분이라 이온 교환막의 파손 또는 전극 손상, 단위셀 내부의 압력 변동과 진동, 고 전류밀도에서 전류효율 저하 등의 결점이 있다.Such a zero-gap electrolytic cell is often subjected to stiffness such as a mat and a spring. Therefore, there are disadvantages such as breakage of the ion exchange membrane or electrode damage, pressure fluctuation and vibration in the unit cell, and current efficiency drop at high current density.

한국 공개특허공보 공개번호 10-2005-0052516(2005.06.02.)Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2005-0052516 (Jun. 2005) 한국 등록특허공보 등록번호 10-0981585(2010.09.03.)Korean Patent Registration No. 10-0981585 (September 23, 2010) 한국 공개특허공보 공개번호 10-2014-0035687(2014.03.24.)Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2014-0035687 (April 24, 2014). 한국 등록특허공보 등록번호 10-1187435(2012.09.25.)Korean Registered Patent Publication No. 10-1187435 (September 25, 2012)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 다양한 형태와 소재로 이루어진 전극을 전기 연결 단자대를 이용하여 간편하고 쉽게 전극판에 체결하여 전원이 인가될 수 있도록 한 반응셀을 구비하는 전기분해장치를 제공하는데 있다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an electrolytic apparatus having an electrode having various shapes and materials, which can be easily and easily connected to an electrode plate using an electric connection terminal block, .

본 발명의 다른 목적은 유입된 전해액의 유동을 가이드하는 스페이서 기능을 포함하는 반응셀을 구비한 전기분해장치를 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide an electrolytic apparatus having a reaction cell including a spacer function for guiding the flow of an electrolytic solution introduced therein.

또한 본 발명의 다른 목적은 전해액이 이동하는 내부 유동장의 상부에 가스가 쉽게 빠져나갈 수 있는 유동 공간과 전해액의 흐름을 가이드 하는 유동 가이드핀을 구비하여 균일한 유동장을 형성할 수 있는 스페이서를 구비하는 전기분해장치를 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a fuel cell system including a spacer capable of forming a uniform flow field by providing a flow space through which gas easily escapes and a flow guide pin for guiding the flow of an electrolyte, And an electrolysis apparatus.

또한 본 발명의 다른 목적은 하나의 전극판에 양극과 음극 전극을 모두 배치하고, 전극 간격을 최소화 또는 전극 간격 유지가 가능한 고정핀을 구비하여 전압을 낮추고 높은 에너지 효율을 제공할 수 있는 바이폴라전극을 구비한 전기분해장치를 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a bipolar electrode capable of providing a high energy efficiency by providing both a positive electrode and a negative electrode on one electrode plate and having a fixing pin capable of minimizing an electrode interval or maintaining an electrode interval, And an electrolytic device provided with the electrolytic solution.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 산화반응 또는 환원 반응이 일어나는 반응셀, 격막, 내부의 바이폴라전극, 스페이서를 포함하는 유격막방식 전기분해장치에 있어서,In order to accomplish the above object and to achieve the object of eliminating the conventional drawbacks, the present invention provides a membrane-type electrolytic apparatus including a reaction cell, a diaphragm, an internal bipolar electrode and a spacer in which an oxidation reaction or a reduction reaction takes place As a result,

전극을 전극판에 고정시켜 전기를 인가시키는 탄성 전기 연결 단자대와 비탄성 전기 연결 단자대를 구비하고,An elastic electrical connection terminal block for fixing the electrode to the electrode plate to apply electricity, and an inelastic electrical connection terminal block,

전극판의 일측면에는 유입되는 전해액의 유동을 가이드하면서 전극과 반응후 발생한 가스상 물질을 배출시키는 유동홈부를 구비하는 반응셀을 포함하여 구성하되,And a reaction chamber provided on one side surface of the electrode plate and having a flow groove for guiding the flow of the electrolytic solution flowing therethrough and discharging the gaseous material generated after the reaction with the electrode,

상기 전극을 전극판에 고정시, 도전성 재질 플레이트의 일측으로 다수개의 도전성 로드가 형성되고, 타측으로는 탄성체로 연결된 또 다른 도전성 재질 플레이트가 형성된 탄성 전기 연결 단자대와;An elastic electrical connection terminal block having a plurality of conductive rods formed on one side of the conductive material plate when the electrode is fixed to the electrode plate and another conductive material plate connected to the other side by an elastic material;

도전성 재질 플레이트의 일측으로 다수개의 도전성 로드가 형성된 비탄성 전기 연결 단자대;를 이용하여 탄성적으로 고정 지지토록 구성한 것을 특징으로 하는 간편한 전극 체결 구조와 전해액 유동 가이드 구조를 구비한 전기분해장치를 제공함으로써 달성된다.

또한 본 발명은 다른 실시양태로,
산화반응 또는 환원 반응이 일어나는 반응셀, 격막, 내부의 바이폴라전극, 스페이서를 포함하는 유격막방식 전기분해장치에 있어서,
전극을 전극판에 고정시켜 전기를 인가시키는 탄성 전기 연결 단자대와 비탄성 전기 연결 단자대를 구비하고,
전극판의 일측면에는 유입되는 전해액의 유동을 가이드하면서 전극과 반응후 발생한 가스상 물질을 배출시키는 유동홈부를 구비하는 반응셀을 포함하여 구성하되,
The present invention provides an electrolytic device having a simple electrode fastening structure and an electrolyte flow guide structure, wherein the electrode fastening structure is elastically fixed using an inelastic electrical connection terminal block having a plurality of conductive rods formed on one side of a conductive material plate do.

The present invention also provides, in another embodiment,
A galvano-static electrolytic apparatus comprising a reaction cell in which an oxidation reaction or reduction reaction occurs, a diaphragm, an internal bipolar electrode, and a spacer,
An elastic electrical connection terminal block for fixing the electrode to the electrode plate to apply electricity, and an inelastic electrical connection terminal block,
And a reaction chamber provided on one side surface of the electrode plate and having a flow groove for guiding the flow of the electrolytic solution flowing therethrough and discharging the gaseous material generated after the reaction with the electrode,

상기 전극을 전극판에 고정시, 도전성 재질 플레이트의 일측으로 다수개의 도전성 로드가 형성된 비탄성 전기 연결 단자대;를 양측에서 위치시킨 후 체결부재로 체결하여 고정 지지토록 구성한 것을 특징으로 하는 간편한 전극 체결 구조와 전해액 유동 가이드 구조를 구비한 전기분해장치를 제공함으로써 달성된다.
Wherein the electrode assembly includes a plurality of conductive rods formed on one side of a conductive material plate when the electrode is fixed to the electrode plate, This is achieved by providing an electrolytic device having an electrolyte flow guide structure.

바람직한 실시예로, 상기 탄성 전기 연결 단자대 또는 비탄성 전기 연결 단자대는 구리, 티타늄, 알루미늄, SUS, 그라파이트 중에서 선택된 어느 하나 이상의 소재로 구성할 수 있다.In a preferred embodiment, the elastic electrical connection terminal block or the inelastic electrical connection terminal block may be made of at least one material selected from copper, titanium, aluminum, SUS, and graphite.

바람직한 실시예로, 상기 유동홈부는 전극판의 상부와 하부에 대칭되게 형성되고, 유동홈부에는 전해액 유로변경용 유동가이드핀과; 전해액 분배용 유동가이드핀;이 각각 돌출형성될 수 있다.In a preferred embodiment, the flow grooves are symmetrically formed on the top and bottom of the electrode plate, the flow grooves include flow guide pins for changing the electrolyte flow path; And a flow guide pin for distributing an electrolyte may be formed to protrude from each other.

바람직한 실시예로, 상기 유동홈부는 삼각형, 사각형, 원형 중 어느 하나의 형상으로 구성할 수 있다.In a preferred embodiment, the flow groove portion may be formed in any shape of a triangle, a quadrangle, or a circle.

바람직한 실시예로, 상기 전해액 유로변경용 유동가이드핀과; 전해액 분배용 유동가이드핀은 초입부가 전해액의 원활한 유동흐름을 형성하기 위하여 곡선형태로 구성할 수 있다.In a preferred embodiment, the flow guide pin for changing the electrolyte flow path; The flow guide pin for electrolyte distribution can be formed in a curved shape to form a smooth flow flow of the electrolyte.

바람직한 실시예로, 상기 바이폴라전극은 전극판을 사이에 두고 양측면에 위치한 음극 전극과 양극 전극을 도전성 고정핀부를 이용하여 고정시킬 수 있다.In a preferred embodiment, the bipolar electrode can be fixed by using the conductive fixing pin unit with the cathode electrode and the anode electrode located on both sides with the electrode plate interposed therebetween.

바람직한 실시예로, 상기 도전성 고정핀부는 음극과 전극판간을 지지하면서 도전시키는 음극 고정핀 및 전극판 고정핀과, 상기 음극 고정핀과 전극판 고정핀간을 체결하면서 양극을 지지하는 볼트로 구성할 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the conductive pin member may include a cathode fixing pin and an electrode plate fixing pin for supporting and supporting the cathode and the electrode plate, and a bolt for supporting the anode while fastening the anode fixing pin and the electrode plate fixing pin. have.

바람직한 실시예로, 상기 도전성 고정핀부는 금속 또는 전도성 물질로 구성되어 일정한 전극 간격을 유지하도록 길이를 조절하여 구성할 수 있다.In a preferred embodiment, the conductive pin portion is made of a metal or a conductive material, and may be configured to have a length adjusted to maintain a constant electrode interval.

바람직한 실시예로, 상기 반응셀 및 바이폴라전극의 전극판은 도전성 소재 또는 부반응을 줄이기 위해 PVC, PTFE, PP, PE 중에서 선택된 어느 하나의 수지로 이루어질 수 있다.In a preferred embodiment, the electrode plate of the reaction cell and the bipolar electrode may be made of any one resin selected from PVC, PTFE, PP and PE to reduce the conductive material or side reaction.

바람직한 실시예로, 상기 스페이서는 전극판의 일측면에는 유입되는 전해액의 유동을 가이드하면서 전극과 반응후 발생한 가스상 물질을 배출시키는 유동홈부가 상부와 하부에 대칭되게 형성되고, 유동홈부에는 전해액 유로변경용 유동가이드핀과; 전해액 분배용 유동가이드핀;이 각각 돌출 형성될 수 있다.In a preferred embodiment, the spacer is formed to have a flow groove portion for guiding the flow of the electrolytic solution introduced into one side of the electrode plate while discharging the gaseous material generated after the reaction with the electrode is symmetrical to the upper and lower portions, A flow guide pin; And a flow guide pin for distributing an electrolyte may be formed to protrude from each other.

바람직한 실시예로, 상기 유동홈부는 삼각형, 사각형, 원형 중 어느 하나의 형상으로 구성할 수 있다.In a preferred embodiment, the flow groove portion may be formed in any shape of a triangle, a quadrangle, or a circle.

바람직한 실시예로, 상기 전해액 유로변경용 유동가이드핀과; 전해액 분배용 유동가이드핀은 초입부가 전해액의 원활한 유동흐름을 형성하기 위하여 곡선형태로 구성할 수 있다.In a preferred embodiment, the flow guide pin for changing the electrolyte flow path; The flow guide pin for electrolyte distribution can be formed in a curved shape to form a smooth flow flow of the electrolyte.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명은 전기분해장치에서 전해반응을 하는 양극 또는 음극 반응셀에 있어서 전극판에 전극을 고정시 두개 이상의 도전성 재질 플레이트 사이에 스프링 등의 탄성체를 연결한 탄성 전기 연결 단자대 또는 비탄성 전기 연결 단자대를 조합 또는 단독 현태로 체결 후 전극을 끼워 탄성 전기 연결 단자대를 압축시킨 후 해제시켜 내부 공간부에 탄성적으로 고정하거나 체결수단을 이용해 고정토록 함으로써 용접, 볼팅 또는 본딩 등의 방법을 사용하지 않으면서 간편하게 전극을 고정할 수 있다는 장점과,The present invention having such characteristics as described above can be applied to an elastic electrical connection terminal block in which an elastic body such as a spring is connected between two or more conductive material plates when an electrode is fixed to an electrode plate in an anode or a cathode reaction cell, The method of welding, bolting or bonding by fixing the elastic electric connection terminal block by inserting the electrodes after the inelastic electric connection terminal block is assembled or in a single state, and then releasing the elastic connection terminal block to be elastically fixed to the internal space portion or fixing using the fastening means The electrode can be easily fixed without being used,

또한 양극 또는 음극 반응셀 구조를 탄성 전기 연결 단자대 또는 비탄성 전기연결 단자대를 이용해 전극이 고정되는 반응셀의 전극판에 가스상 물질이 정체되지 않고 쉽게 빠져나가도록 유동홈부와 이 유동홈부 공간에 돌출 형성된 다수의 유동 가이드핀이 돌출 형성된 스페이서 구조를 함께 구성함으로써 반응셀로 유입되는 전해액의 균일한 유동분포를 형성할 수 있고, 전기분해 반응으로 발생한 가스상 물질의 원활한 배출로 안정적인 전압을 확보하고, 반응유로에서 전기분해 반응 효율을 높였다는 장점과,Also, the positive electrode or negative electrode reaction cell structure is formed by using a resilient electrical connection terminal block or an inelastic electrical connection terminal block so that the gaseous material easily escapes to the electrode plate of the reaction cell where the electrode is fixed, A uniform flow distribution of the electrolyte flowing into the reaction cell can be formed by constructing the spacer structure in which the flow guide pins of the flow guide pin are protruded, a stable voltage can be secured by smooth discharge of the gaseous substances generated by the electrolysis reaction, The advantages of increased electrolytic reaction efficiency,

또한 스페이서 구조를 내부 유동장 공간과 함께 본체의 일부 영역에 유동홈부를 형성해 가스상 물질이 빠져나가기 쉬운 공간을 제공하고, 이러한 유동홈부에 복수개의 유로변경 및 균일한 배분용 유동 가이드핀을 돌출 형성시켜 유입되는 전해액의 균일한 유동분포를 형성할 수 있고, 전기분해 반응으로 발생한 가스상 물질의 원활한 배출로 안정적인 전압을 확보하고, 반응유로에서 전기분해 반응 효율을 높였다는 장점과,Further, it is also possible to provide a space in which the gaseous material easily escapes by forming a flow groove portion in a part of the main body together with the internal flow field space, and a plurality of flow path changing and uniform distribution flow guide pins are protruded and formed in the flow groove portion, The electrolytic reaction efficiency can be improved in the reaction channel and the stable voltage can be secured due to the smooth discharge of the gaseous substance generated by the electrolysis reaction,

또한 종래 제로-갭 전해조의 문제점을 개선하기 위하여 바이폴라전극 구조를 전극 간격 최소화 또는 전극 간격 유지가 가능하게 고정핀과 볼트를 이용하여 하나의 전극판을 사이에 두고 양측면에 각각 양극과 음극을 모두 배치함으로써 용접, 볼팅 또는 본딩 등의 방법을 사용하지 않으면서 간편하게 전극을 고정시킬 수 있도록 하였고, 이러한 결합을 통해 단위셀의 전극 간격을 최소화 하고, 전기분해장치의 전압을 낮추며, 높은 에너지 효율을 제공하였다는 장점과,In order to solve the problems of the conventional zero-gap electrolytic cell, the bipolar electrode structure is formed by arranging both the positive electrode and the negative electrode on both sides with one electrode plate interposed therebetween by using a fixing pin and a bolt This makes it possible to fix the electrode easily without using welding, bolting or bonding methods. Through this combination, the electrode interval of the unit cell is minimized, the voltage of the electrolytic device is lowered, and high energy efficiency is provided The advantages,

또한 전극판에 각각 양극, 음극 또는 바이폴라 전극을 고정시, 용접비, 전극판 소재비용 등의 비용절감과 함께 각 전극당 소모되는 전극판을 줄여, 전기분해장치의 전체 두께를 줄이고, 공간 활용률을 높여 고용량 및 고성능의 전기분해장치를 제공할 수 있다는 장점과,When the anode, cathode or bipolar electrode is fixed to the electrode plate, it is possible to reduce the cost such as the welding cost and the cost of the electrode plate material, reduce the thickness of the electrode plate consumed per electrode, reduce the total thickness of the electrolytic device, An electrolytic apparatus having a high capacity and a high performance can be provided,

또한, 전극판의 소재로 PVC, PTFE, PE, PP등 수지 플레이트를 소재로 사용함으로써, 부생반응을 줄여 전기분해 반응 효율을 높였다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.In addition, by using a resin plate such as PVC, PTFE, PE, PP as a material of the electrode plate as a material, it is a useful invention having advantage of increasing the efficiency of electrolysis reaction by reducing by-product reaction. .

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기분해장치의 분해사시도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 반응셀의 분해사시도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 반응셀의 평단면도이고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 바이폴라 전극의 분해사시도이고,
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 바이폴라 전극의 평면도 및 단면도이고,
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 스페이서의 사시도이고,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반응셀이 다단 구성된 전기분해장치의 분해사시도이다.
1 is an exploded perspective view of an electrolytic apparatus according to an embodiment of the present invention,
2 is an exploded perspective view of a reaction cell according to an embodiment of the present invention,
3 is a top cross-sectional view of a reaction cell according to an embodiment of the present invention,
4 is an exploded perspective view of a bipolar electrode according to an embodiment of the present invention,
5 is a plan view and a cross-sectional view of a bipolar electrode according to an embodiment of the present invention,
6 is a perspective view of a spacer according to an embodiment of the present invention,
7 is an exploded perspective view of a multi-stage electrolytic apparatus having a reaction cell according to another embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기분해장치의 분해사시도이다.1 is an exploded perspective view of an electrolytic apparatus according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같인 본 발명의 한 실시예에 따른 유격막방식 전기분해장치의 기본 구성은 양측에 산화반응 또는 환원 반응이 일어나는 양극 또는 음전극 중 어느 하나의 극성으로 선택된 반응셀(1, 1')이 각각 위치하고, 양측 반응셀(1, 1') 사이 중앙부에는 바이폴라전극(2)이 위치하고, 바이폴라전극(2)의 양측으로는 스페이서(3, 3')가 위치하고, 바이폴라전극(2)과 각 반응셀(1, 1') 사이에는 격막(멤브레인, 4, 4')이 위치하고, 각 격막의 양측면에는 가스켓(5. 5')이 위치하고, 이들을 감싸는 커버(6. 6')가 각각 양측단에 위치하여 구성된다. 양측 반응셀(1, 1')과 스페이서(3, 3')는 바이폴라전극(2)을 사이에 두고 마주보고 있기 때문에 개별 구성의 형상적 특징 때문에 서로 대칭된 형태로 위치하게 된다.As shown in the figure, the basic structure of the gallephone type electrolytic apparatus according to one embodiment of the present invention is that a reaction cell (1, 1 ') selected by polarity of either positive electrode or negative electrode in which oxidation reaction or reduction reaction occurs on both sides The bipolar electrode 2 is located at the center between the two reaction cells 1 and 1 'and the spacers 3 and 3' are located at both sides of the bipolar electrode 2. The spacers 3 and 3 ' A diaphragm (membrane 4, 4 ') is located between the cells 1, 1', a gasket 5. 5 'is located on each side of each diaphragm, and a cover 6.6' Respectively. Since the two reaction cells 1 and 1 'and the spacers 3 and 3' are opposed to each other with the bipolar electrode 2 therebetween, they are positioned symmetrically to each other due to the shape characteristics of the individual structures.

상기 반응셀, 바이폴라전극, 스페이서, 격막, 가스켓 및 커버는 기본 형상이 4각 형태의 플레이트 형상을 가지며, 각 플레이트는 4개의 모서리마다 각각 전해액 이동홀이 형성되어 전해액이 유입되어 배츨되는 기본 구성을 가진다. 결합방법은 각 플레이트의 둘레를 따라 복수개의 조립홀이 형성되어 일측단에서 커버에서 타측단 커버까지 면접촉된 상태에서 봉 등을 관통시킨 후 양단에서 체결함으로써 밀폐구조를 가진 전기분해장치를 구성하게 된다.The basic configuration of the reaction cell, the bipolar electrode, the spacer, the diaphragm, the gasket, and the cover has a basic shape of a quadrangular plate shape, and each plate has electrolyte holes for each four corners, I have. A plurality of assembly holes are formed along the peripheries of the respective plates, and the bar or the like is passed through from the cover to the other end cover in a state of being in surface contact from the cover to the other end cover, and then fastened at both ends to constitute an electrolytic device having a closed structure do.

이하에서는 설명의 편의상 도시된 바이폴라 전극 기준 왼쪽에 위치한 구성 위주로 설명한다.Hereinafter, for convenience of description, description will be made mainly on the configuration located on the left side of the reference of the bipolar electrode shown.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 반응셀의 분해사시도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 반응셀의 평단면도이다. FIG. 2 is an exploded perspective view of a reaction cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a top cross-sectional view of a reaction cell according to an embodiment of the present invention.

반응셀(1)은 전극판(11)과, 전극판(11)의 내부에 형성된 천공부(111)에 위치하는 전극(12)과, 전극을 전극판에 탄성 고정시켜 전기를 인가시키는 탄성 전기 연결 단자대(13)와 비탄성 전기 연결 단자대(14)를 구비한다. The reaction cell 1 includes an electrode plate 11, an electrode 12 positioned in the perforation 111 formed in the electrode plate 11, an elastic electric field And has a connection terminal block 13 and an inelastic electrical connection terminal block 14.

상기 전극의 형태는 다양한 형태와 소재로 이루어진 전극으로 구성될 수 있는데, 보통 형태는 메쉬형 또는 타공형 전극일 수 있고, 재질은 이산화티탄을 포함한 다양한 재질의 금속 또는 금속합금, 또는 이성질의 합금이 코팅된 금속 또는 금속합금일 수 있다. The shape of the electrode may be an electrode made of various shapes and materials. The shape of the electrode may be a mesh type or a perforated electrode. The material may be a metal or a metal alloy containing various materials including titanium dioxide, Coated metal or metal alloy.

탄성 전기 연결 단자대(13)는 도전성 재질 플레이트(131)의 일측으로 다수개의 도전성 로드(132)가 형성되고, 타측으로는 스프링 등의 탄성체(133)로 연결된 또 다른 도전성 재질 플레이트(134)가 구성된다.The elastic electrical connection terminal block 13 includes a plurality of conductive rods 132 formed on one side of the conductive material plate 131 and another conductive material plate 134 connected to the other side by an elastic body 133 such as a spring. do.

또한 비탄성 전기 연결 단자대(14)는 도전성 재질 플레이트(141)의 일측으로 다수개의 도전성 로드(142)가 형성된다.The inelastic electrical connection terminal block 14 includes a plurality of conductive rods 142 formed on one side of the conductive material plate 141.

탄성 전기 연결 단자대(13)와 비탄성 전기 연결 단자대(14)는 전극판(11) 내부에 형성된 천공부(111)를 통해 전극판의 양측단으로 각각 형성된 복수개의 로드삽입홀(114)에 각각의 도전성 로드(132, 142)가 삽입되게 된다. 이때 탄성 전기 연결 단자대(13) 2개의 탄성체(133)로 연결된 2개의 플레이트(131, 134)로 구성되기 때문에 천공부(111)가 형성된 일측면 전극판에 수납홈(115)가 구비되어 일측 플레이트(131)가 삽입되게 된다. 탄성체는 2개의 플레이트(131, 134)와 용접 또는 기타 체결방법으로 연결될 수 있다. The elastic electrical connection terminal block 13 and the inelastic electrical connection terminal block 14 are connected to a plurality of rod insertion holes 114 formed at both ends of the electrode plate through the perforations 111 formed in the electrode plate 11, The conductive rods 132 and 142 are inserted. At this time, since the elastic electrical connection terminal block 13 is composed of two plates 131 and 134 connected by two elastic members 133, the one side plate having the perforations 111 is provided with the receiving grooves 115, (131) is inserted. The elastic body may be connected to the two plates 131, 134 by welding or other fastening method.

탄성 전기 연결 단자대(13)와 비탄성 전기 연결 단자대(14)를 전극판에 설치한 후 전극으로 일측면에 접촉하는 탄성 전기 연결 단자대(13)를 압축하여 전극을 위치시킨후 천천히 압축을 해체하면 전극이 고정되어 장착이 완료되게 된다. 전극의 장차되면 전원이 양전극판의 양측면으로 각각 돌출된 로드(132, 142)를 통해 전극에 인가되게 된다.After the elastic electrical connection terminal block 13 and the inelastic electrical connection terminal block 14 are installed on the electrode plate, the elastic electrical connection terminal block 13 which contacts the one side surface with the electrode is compressed to position the electrode, Is fixed and the mounting is completed. When the electrodes are extended, a power source is applied to the electrodes through the rods 132 and 142 protruding from both sides of the positive electrode plate.

상기 탄성 전기 연결 단자대(13)와 비탄성 전기 연결 단자대(14)의 플레이트들은 전극측면에서 작용하는 탄성력으로 전극의 이탈을 막아주고, 전극과 단자대의 접촉면적을 최대화하여 전극 효율을 높여주고, 종래와 같은 구조의 전극판을 사용하지 않으므로 전기분해장치의 전체 두께를 줄여 효율적인 공간 활용이 가능하게 된다.The plates of the elastic electrical connection terminal block 13 and the inelastic electrical connection terminal block 14 prevent the electrode from being separated by the elastic force acting on the electrode side and maximize the contact area between the electrode and the terminal block, Since the electrode plate of the same structure is not used, the total thickness of the electrolytic apparatus can be reduced, and efficient space utilization becomes possible.

또한 상기 전극은 비탄성 전기 연결 단자대만으로 구성하여 반응셀 내부 천공부에 위치시켜 너트(도시 생략) 등의 체결부재로 체결하여 고정시키는 방식으로 전기를 연결하는 구성할 수도 있다.In addition, the electrode may be constituted by only the inelastic electrical connection terminal block and positioned in a perforation in the reaction cell, and the electrical connection may be established by fastening and fastening with a fastening member such as a nut (not shown).

상기 탄성 전기 연결 단자대(13)와 비탄성 전기 연결 단자대(14)는 구리, 티타늄, 알루미늄, SUS, 그라파이트 등 전기 전도성을 갖는 소재 중 어느 하나 이상으로 구성된다.The elastic electrical connection terminal block 13 and the inelastic electrical connection terminal block 14 are made of at least one of electrically conductive materials such as copper, titanium, aluminum, SUS, graphite, and the like.

상기 탄성 전기 연결 단자대(13)와 비탄성 전기 연결 단자대(14)의 폭은 전극소재의 두께(0.1~10 mm)에 해당하는 두께로 구성한다. 이와 같은 폭을 가지게 구성하는 이유는 밀폐현 전기분해장치의 플레이트인 전극판간의 면접촉에 방해되지 않도록 하기 위함이다.The width of the elastic electrical connection terminal block 13 and the non-elastic electrical connection terminal block 14 is set to a thickness corresponding to the thickness of the electrode material (0.1 to 10 mm). The reason for configuring such a width is to avoid interference with the surface contact between the electrode plates which are the plates of the closed-type electroacoustic transducer.

한편, 반응셀(1)은 커버(6)의 전해액 이동홀을 통해 유입되는 전해액이 전극판의 모서리에 4군데에 형성된 임의의 전해액 이동홀(112)로 유입되어 다른곳에 위치한 임의의 전해액 이동홀로 유입시 균일하게 분포된 유동흐름을 가질수 있도록 유동홈부(113)와 이 유동홈부에 돌출형성된 전해액 유로변경용 유동가이드핀(1131)과 전해액 분배용 유동가이드핀(1132)이 상부와 하부에 각각 형성된다. 상부와 하부에 각각 형성된 유동홈부의 형상은 상하가 서로 대칭된 형상을 가진다. 이 때문에 상부 또는 하부에 위치한 임의의 전해액 이동홀로 유입된 전해액의 유입된 방향과 대각선 방향에 위치한 전해액 이동홀로 이동하게 된다. 유동홈부의 형상은 삼각형, 사각형 또는 원형을 포함하는 다양한 형상으로 공간이 형성될 수 있다.Meanwhile, in the reaction cell 1, the electrolytic solution introduced through the electrolytic solution transfer hole of the cover 6 flows into any electrolytic solution transfer hole 112 formed at four corners of the electrode plate, A flow groove portion 113 and a flow guide pin 1131 for changing the electrolyte flow path and a flow guide pin 1132 for electrolyte distribution protruding from the flow groove portion are formed on the upper and lower portions respectively so as to have a uniformly distributed flow flow upon introduction do. The shapes of the flow grooves formed in the upper and lower portions are symmetrical in the vertical direction. Therefore, the electrolytic solution moves to the electrolytic solution transfer hole located diagonally to the direction in which the electrolytic solution introduced into any electrolytic solution transfer hole located at the upper portion or the lower portion. The shape of the flow groove portion may be formed in various shapes including a triangle, a square, or a circle.

또한 전해액 유로변경용 유동가이드핀(1131)과 전해액 분배용 유동가이드핀(1132)은 초입부의 형상이 곡선형태로 가공되어 전해액의 원활한 유동흐름을 형성하도록 구성된다.Further, the flow guide pin 1131 for changing the electrolyte flow path and the flow guide pin 1132 for distributing the electrolyte are formed so that the shape of the inlet portion is curved to form a smooth flow of the electrolyte solution.

도시된 한 실시예에 따른 도면을 기준으로 설명하면 삼각형으로 형성된 유동홈부의 하부 우측에 위치하는 전해액 이동홀을 통해 전해액이 유입되었을 경우 이와 대칭되게 상부에 형성된 삼각형상 유동홈부의 좌측 이동홀을 통해 이동 후 면접촉하고 있는 전기분해장치의 다음단 전해액 이동홀로 배출되게 된다. Referring to FIG. 1, when the electrolyte flows into the electrolytic solution transfer hole located at the lower right side of the triangular-shaped flow groove, the electrolytic solution flows through the left-side moving hole of the triangular- And is discharged to the next stage electrolytic solution transfer hole of the electrolytic apparatus contacting the surface after movement.

이와 같은 유동홈부의 전극판의 일측면 표면 일부를 가공하여 홈을 형성한 것으로 유입되는 전해액이 어느 한 지점에 적체되지 않으면서 골고루 전극 표면과 골고루 접촉하도록 하는 역할을 하는데 주된 목적은 하부에서 유입된 전해액이 전극과 반응하면서 발생하는 가스상 물질이 전극이 위치하는 유동장에 적체되어 전기분해 반응의 효율을 떨어뜨리지 않고 빨리 빠져나갈 수 있는 공간을 제공하는데 있다. A part of one side surface of the electrode plate of the flow groove is processed to form grooves, and the electrolyte flows into the electrode plate evenly without contacting the electrolyte at a certain point. And a gas-phase material generated when the electrolyte reacts with the electrode is filled in a flow field where the electrode is located, thereby providing a space that can quickly escape without reducing the efficiency of the electrolysis reaction.

이때 유입된 전해액 및 배출하는 전해액의 흐름이 일부 영역에 치우치지 않고 전극면적 전체 골고루 분포되어 공급된 후 배출되도록 유동홈부에 돌출형성된 전해액 유로변경용 유동가이드핀(1131)과 전해액 분배용 유동가이드핀(1132)이 구비되는데 전해액 유로변경용 유동가이드핀(1131)은 전해액 이동홀(112) 둘레를 따라 하나 이상이 형성되어 전해액의 유로방향을 나누는 역할을 하게 된다. 만약 이와 같은 전해액 유로변경용 유동가이드핀(1131)이 구비되지 않으면 유입되는 전해액의 주유동 압력에 의해 일방향으로만 유입되어 배출되는 경로를 가지게 되어 전해액의 유동경로가 아닌 전극면적에서는 전기분해 반응이 원활이 일어나지 않아 효율이 떨어질 수 있는데 이와 같은 구성을 구비함으로써 주유동 흐름을 여러 방향으로 나눌 수 있게 된다. At this time, the flow guide pin 1131 for changing the electrolyte flow path is formed so as to protrude from the flow groove portion so that the flow of the introduced electrolyte and the discharged electrolyte does not deviate to a certain region, And at least one flow guide pin 1131 for changing the electrolyte flow path is formed along the electrolyte flow hole 112 to divide the flow direction of the electrolyte. If the flow guide pin 1131 for changing the electrolyte flow path is not provided, the electrolyte flows in only one direction due to the main flow pressure of the flowing electrolyte, so that the electrolysis reaction does not occur at the electrode area, In this case, the main flow can be divided into several directions.

상기에서 전해액 이동홀(112)로 유입된 전해액은 일부는 내부 공간부를 통해 대각선 방향으로 이동하고 일부는 다음단의 전해액 이동홀로 이동하게 되어 2개의 유동흐름이 형성됨은 물론이다. The electrolyte flowing into the electrolyte solution transfer hole 112 is partially moved in the diagonal direction through the internal space and a part of the electrolyte solution is moved to the electrolyte solution transfer hole in the next stage so that two flow streams are formed.

또한 전해액 분배용 유동가이드핀(1132)은 복수개가 전극의 밑면을 따라 수평방향으로 배열되어 수직방향을 향하게 배치됨으로써 전해액 유로변경용 유동가이드핀(1131)에 의해 여러방향으로 나뉘어 유입되는 전해액을 골고루 전극에 공급하여 분포를 균일하게 하는 역할을 하게 된다. 이로인해 균일한 전해액이 공급된 전극에서 안정적인 균일한 전기분해가 일어나게 된다. A plurality of the flow guide pins 1132 for distributing electrolyte are arranged horizontally along the bottom surface of the electrodes so as to face the vertical direction so that the electrolyte is divided into several directions by the flow guide pins 1131 for changing the electrolyte flow path, And serves to uniformize the distribution by supplying it to the electrode. This results in stable and uniform electrolysis at the electrode supplied with a uniform electrolyte.

이로인해 반응셀은 안정적인 전압을 확보하고, 반응유로에서 전기분해 반응의 효율을 높일 수 있다.As a result, the reaction cell can secure a stable voltage and increase the efficiency of the electrolysis reaction in the reaction channel.

상기 반응셀을 구성하는 전극판의 재질은 PVC, PTFE, PE, PP 등의 수지 플레이트를 가공한 것으로, 전극 이외에서의 부생반응을 줄여 전기분해 반응의 효율을 높일 수 있다.The material of the electrode plate constituting the reaction cell is a resin plate made of PVC, PTFE, PE, PP or the like, and it is possible to reduce the byproduct reaction in addition to the electrode, thereby increasing the efficiency of the electrolysis reaction.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 바이폴라 전극의 분해사시도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 바이폴라 전극의 평면도 및 단면도이다.FIG. 4 is an exploded perspective view of a bipolar electrode according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a plan view and a cross-sectional view of a bipolar electrode according to an embodiment of the present invention.

바이폴라전극(2)은 종래 전기분해장치에서 발생하는 제로-갭 전해조의 문제점을 개선하기 위한 구성으로 다수의 고정핀 체결홈(212)이 형성된 전극판(21)과, 전극판의 일측면에 위치하는 복수개의 고정핀 체결홈(221)이 형성된 음극 전극(22)과 전극판의 타측면에 위치하고 복수개의 볼트 체결홀(231)이 형성된 양극 전극(23)과, 상기 음극과 전극판간을 지지하면서 도전시키는 음극 고정핀(24) 및 전극판 고정핀(25)과, 상기 음극 고정핀과 전극판 고정핀간을 체결하면서 양극을 지지하는 볼트(26)로 구성된 도전성 고정핀부로 이루어진다.The bipolar electrode 2 has a structure for improving the problem of the zero-gap electrolytic cell generated in the conventional electrolytic apparatus, and includes an electrode plate 21 having a plurality of fixing pin engagement grooves 212 formed therein, A cathode electrode 23 having a plurality of bolt fastening holes 231 located on the other side of the electrode plate and a cathode electrode 23 having a plurality of bolt fastening holes 221 formed thereon, And a bolt 26 for supporting the anode while fastening the anode fixing pin 24 and the electrode plate fixing pin 25 to each other and between the anode fixing pin and the electrode plate fixing pin.

상기 전극판(21)에 형성된 다수의 고정핀 체결홈(212)은 양측방면이 모두 단차진 형상을 가지게 형성되어 마찬가지로 각각 중앙부가 돌출되게 단차지게 형성된 음극 고정핀(24) 및 전극판 고정핀(25)이 중앙부를 통해 면접촉하지만 서로 다른측면으로 빠지지 않게 구성된다.The plurality of fixing pin engagement grooves 212 formed in the electrode plate 21 are formed to have both side surfaces of a stepped shape and are also formed with a cathode fixing pin 24 and an electrode plate fixing pin 25) is in surface contact through the center but not in the other side.

물론 상기 전극판과 음극 전극 및 양극 전극을 고정시키는 도전성 고정핀부는 소재에 따라 용접, 본딩 등의 방법으로 부착할 수도 있다.Of course, the conductive fixing pin portion for fixing the electrode plate, the cathode electrode, and the anode electrode may be attached by welding, bonding or the like depending on the material.

또한 전극판, 음극전극, 양극전극 및 도전성 고정핀부는 누수를 방지하기 위하여 오링, 가스켓, 몰딩 중 어느 하나의 누수 방지 수단을 구비할 수 있다.In addition, the electrode plate, the cathode electrode, the anode electrode, and the conductive fixing pin may be provided with any one of o-rings, gaskets, and molding to prevent water leakage.

상기 전극판의 각 모서리에는 전해액 이동홀(211)이 형성된다.Electrolyte transfer holes 211 are formed at the corners of the electrode plate.

상기 전극의 형태는 다양한 형태와 소재로 이루어진 전극으로 구성될 수 있는데, 보통 형태는 메쉬형 또는 타공형 전극일 수 있고, 재질은 이산화티탄을 포함한 다양한 재질의 금속 또는 금속합금, 또는 이성질의 합금이 코팅된 금속 또는 금속합금일 수 있다. The shape of the electrode may be an electrode made of various shapes and materials. The shape of the electrode may be a mesh type or a perforated electrode. The material may be a metal or a metal alloy containing various materials including titanium dioxide, Coated metal or metal alloy.

또한 상기 전극은 메쉬형을 사용할 경우 고정핀이 지지할 홈 구조를 형성할 수 없을 경우 걸쳐진 형태로 구성해도 충분하다. 물론 외부에서 전극을 고정핀 또는 볼트를 이용하여 지지하게 구성할 수도 있지만 돌출부위 때문에 인접하는 스페이서나 격막과의 접촉이 발생할 수 있으므로 복수개의 볼트에 의해 걸쳐지게 구성하여 지지시켜도 충분한 고정력이 생기므로 강제적으로 가압하는 방식으로 체결하지 않아도 충분하다. In addition, when the mesh-type electrode is used, it is sufficient that the electrode is formed so as to extend when the groove structure for supporting the fixing pin can not be formed. Of course, the electrode may be supported from the outside by using a fixing pin or a bolt. However, since the protruding portion may cause contact with the adjacent spacer or the diaphragm, a sufficient holding force may be obtained even if the electrode is supported by being spanned by a plurality of bolts. So that it is not necessary to tighten it in such a manner that it is pressurized.

상기 음극 고정핀(24) 및 전극판 고정핀(25)은 전도성 재질로 전극판 일측단에 형성된 음극과 타측단에 형성된 양극간을 통전시키게 구성되는데, 이러한 구성이 구비된 도전성 고정핀부는 금속 또는 전도성 물질로 구성되어 전극 간격 최소화 또는 전극 간격 유지가 가능하게 된다. 또한 이러한 고정핀 구성에 의해 하나의 전극판에 양극과 음극 모두를 배치할 수 있게 된다. 또한 반응셀의 전극 간격을 최소화 하고, 전해조의 전압을 낮추며, 높은 에너지 효율을 기대할 수 있게 된다. 또한 전극판을 제작함에 있어, 용접비, 전극판 소재비용 등 비용절감을 기대할 수 있고, 추가적으로 각 전극당 소모되는 전극판을 줄여, 전기분해장치의 두께를 줄이고, 공간 활용률을 높여 고용량 및 고성능의 전기분해장치를 구성하게 된다.The negative electrode fixing pin 24 and the electrode plate fixing pin 25 are made of a conductive material to electrically connect a negative electrode formed at one end of the electrode plate and a positive electrode formed at the other end of the electrode plate. Conductive material to minimize electrode spacing or maintain electrode spacing. In addition, by such a configuration of the fixing pin, both the positive electrode and the negative electrode can be disposed on one electrode plate. In addition, the electrode interval of the reaction cell can be minimized, the voltage of the electrolytic cell can be lowered, and high energy efficiency can be expected. In addition, in manufacturing the electrode plate, it is expected that the cost of the welding plate, the cost of the electrode plate material and the like can be reduced. In addition, the thickness of the electrolytic plate can be reduced by reducing the number of electrode plates consumed per electrode, Thereby constituting an electrolytic apparatus.

상기 전극판의 소재는 바람직하게는 PVC, PTFE, PE, PP등 수지 플레이트를 소재로 사용할 수 있다. 이러한 수지 재질 전극판을 사용하게 되면, 부생반응을 줄여 전기분해 반응의 효율을 높일 수 있게 된다. 다만 바이폴라전극에 사용되는 전극판은 필요에 따라 전도성 재질로 구성할 수도 있다.The material of the electrode plate is preferably a resin plate such as PVC, PTFE, PE, or PP. When such a resin material electrode plate is used, the byproduct reaction can be reduced and the efficiency of the electrolysis reaction can be increased. However, the electrode plate used for the bipolar electrode may be formed of a conductive material if necessary.

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 스페이서의 사시도이다.6 is a perspective view of a spacer according to an embodiment of the present invention.

스페이서(3)는 바이폴라전극의 일측면과 면접촉하여 내부의 천공부(311)에서 바이폴라 전극의 일측전극에 의해 전해반응이 일어나는 격실을 제공하는 구성이다. 도시면 도면을 참조하면 왼쪽의 커버(6), 반응셀(1), 가스켓(5), 격막(4), 가스켓(5)에 형성된 전해액 이동홀을 통해 유입되는 전해액이 전극판(31)의 모서리에 4군데에 형성된 임의의 전해액 이동홀(312)로 유입되어 다른곳에 위치한 임의의 전해액 이동홀로 유입시 균일하게 분포된 유동흐름을 가질수 있도록 유동홈부(313)와 이 유동홈부에 돌출형성된 전해액 유로변경용 유동가이드핀(3131)과 전해액 분배용 유동가이드핀(3132)이 상부와 하부에 각각 형성된다. 상부와 하부에 각각 형성된 유동홈부의 형상은 상하가 서로 대칭된 형상을 가진다. 이 때문에 상부 또는 하부에 위치한 임의의 전해액 이동홀로 유입된 전해액의 유입된 방향과 대각선 방향에 위치한 전해액 이동홀로 이동하게 된다. 유동홈부의 형상은 삼각형, 사각형 또는 원형을 포함하는 다양한 형상으로 공간이 형성될 수 있다.The spacer 3 is configured to provide a compartment in which an electrolytic reaction takes place by one electrode of the bipolar electrode in the inner perforation 311 in surface contact with one side of the bipolar electrode. An electrolytic solution flowing through the electrolytic solution transfer holes formed in the left cover 6, the reaction cell 1, the gasket 5, the diaphragm 4 and the gasket 5 is discharged from the electrode plate 31 The electrolyte solution flow channel 312 is formed at four corners of the electrolyte solution flow hole 312 so that the electrolyte solution flow hole 313 and the electrolytic solution flow channel 310 protruded from the flow groove portion are formed so as to have a uniformly distributed flow flow, The flow guide pin 3131 for changing and the flow guide pin 3132 for distributing the electrolyte are formed on the upper portion and the lower portion, respectively. The shapes of the flow grooves formed in the upper and lower portions are symmetrical in the vertical direction. Therefore, the electrolytic solution moves to the electrolytic solution transfer hole located diagonally to the direction in which the electrolytic solution introduced into any electrolytic solution transfer hole located at the upper portion or the lower portion. The shape of the flow groove portion may be formed in various shapes including a triangle, a square, or a circle.

또한 전해액 유로변경용 유동가이드핀(3131)과 전해액 분배용 유동가이드핀(3132)은 초입부의 형상이 곡선형태로 가공되어 전해액의 원활한 유동흐름을 형성하도록 구성된다.Further, the flow guide pin 3131 for changing the electrolyte flow path and the flow guide pin 3132 for distributing the electrolyte are formed so that the shape of the inlet is processed into a curved shape to form a smooth flow of the electrolyte solution.

도시된 한 실시예에 따른 도면을 기준으로 설명하면 삼각형으로 형성된 유동홈부의 상부 좌측에 위치하는 전해액 이동홀을 통해 전해액이 유입되었을 경우 이와 대칭되게 하부에 형성된 삼각형상 유동홈부의 우측 이동홀을 통해 이동 후 면접촉하고 있는 전기분해장치의 다음단인 바이폴라전극의 전해액 이동홀로 배출되게 된다. Referring to the drawings according to one embodiment, when electrolyte flows into the electrolyte flow hole located at the upper left side of the triangle-shaped flow groove, the electrolyte flows through the right flow hole of the triangle-shaped flow groove formed symmetrically And then discharged to the electrolyte transfer hole of the bipolar electrode, which is the next stage of the electrolytic apparatus contacting the surface after movement.

이와 같은 유동홈부의 전극판의 표면 일부를 가공하여 홈을 형성한 것으로 유입되는 전해액이 어느 한 지점에 적체되지 않으면서 골고루 전극 표면과 골고루 접촉하도록 하는 역할을 하는데 주된 목적은 유입된 전해액이 바이폴라전극과 반응하면서 발생하는 가스상 물질이 전극이 위치하는 유동장에 적체되어 전기분해 반응의 효율을 떨어뜨리지 않고 빨리 빠져나갈 수 있는 공간을 제공하는데 있다. The main purpose of the electrolytic solution is to form a groove by processing a part of the surface of the electrode plate of the flow groove so that the electrolytic solution flowing into the electrode is uniformly contacted with the surface of the electrode without being accumulated at any one point. And the gaseous material generated while reacting with the electrode is accumulated in the flow field where the electrode is placed, thereby providing a space that can quickly escape without reducing the efficiency of the electrolysis reaction.

이때 유입된 전해액 및 배출하는 전해액의 흐름이 일부 영역에 치우치지 않고 바이폴라전극 면적 전체 골고루 분포되어 공급된 후 배출되도록 유동홈부에 돌출형성된 전해액 유로변경용 유동가이드핀(3131)과 전해액 분배용 유동가이드핀(3132)이 구비되는데 전해액 유로변경용 유동가이드핀(3131)은 전해액 이동홀(312) 둘레를 따라 하나 이상이 형성되어 전해액의 유로방향을 나누는 역할을 하게 된다. 만약 이와 같은 전해액 유로변경용 유동가이드핀(3131)이 구비되지 않으면 유입되는 전해액의 주유동 압력에 의해 일방향으로만 유입되어 배출되는 경로를 가지게 되어 전해액의 유동경로가 아닌 전극면적에서는 전기분해 반응이 원활이 일어나지 않아 효율이 떨어질 수 있는데 이와 같은 구성을 구비함으로써 주유동 흐름을 여러 방향으로 나눌 수 있게 된다.At this time, the flow guide pin 3131 for changing the electrolyte flow path is formed so as to protrude into the flow groove portion so that the flow of the introduced electrolyte and the discharged electrolyte does not deviate to a certain region but is uniformly distributed over the entire area of the bipolar electrode, And at least one flow guide pin 3131 for changing the electrolyte flow path is formed along the electrolyte flow hole 312 to divide the flow direction of the electrolyte. If the flow guide pin 3131 for changing the electrolyte flow path is not provided, the electrolyte flows in only one direction due to the main flow pressure of the flowing electrolyte, so that the electrolysis reaction does not occur at the electrode area, In this case, the main flow can be divided into several directions.

상기에서 전해액 이동홀(312)로 유입된 전해액은 일부는 내부 공간부를 통해 대각선 방향으로 이동하고 일부는 다음단의 전해액 이동홀로 이동하게 되어 2개의 유동흐름이 형성됨은 물론이다. The electrolyte flowing into the electrolyte solution transfer hole 312 may be partially diagonally moved through the inner space, and a part of the electrolyte may be transferred to the electrolyte solution transfer hole of the next stage, thereby forming two flow streams.

또한 전해액 분배용 유동가이드핀(3132)은 복수개가 전극의 상면을 따라 수평방향으로 배열되어 수직방향을 향하게 배치됨으로써 전해액 유로변경용 유동가이드핀(3131)에 의해 여러방향으로 나뉘어 유입되는 전해액을 골고루 전극에 공급하여 분포를 균일하게 하는 역할을 하게 된다. 이로인해 균일한 전해액이 공급된 바이폴라전극에서 안정적인 균일한 전기분해가 일어나게 된다. A plurality of flow guide pins 3132 for distributing electrolyte are arranged horizontally along the top surface of the electrodes to be oriented in the vertical direction so that the electrolyte is divided into several directions by the flow guide pins 3131 for changing the electrolyte flow path, And serves to uniformize the distribution by supplying it to the electrode. This results in stable and uniform electrolysis in a bipolar electrode supplied with a uniform electrolyte.

이로인해 반응셀은 안정적인 전압을 확보하고, 반응유로에서 전기분해 반응의 효율을 높일 수 있다.As a result, the reaction cell can secure a stable voltage and increase the efficiency of the electrolysis reaction in the reaction channel.

상기 반응셀을 구성하는 전극판의 재질은 PVC, PTFE, PE, PP 등의 수지 플레이트를 가공한 것으로, 전극 이외에서의 부생반응을 줄여 전기분해 반응의 효율을 높일 수 있다.The material of the electrode plate constituting the reaction cell is a resin plate made of PVC, PTFE, PE, PP or the like, and it is possible to reduce the byproduct reaction in addition to the electrode, thereby increasing the efficiency of the electrolysis reaction.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반응셀이 다단 구성된 전기분해장치의 분해사시도로, 필요한 전기분해 용량에 따라 반응셀, 가스켓, 격막, 가스켓, 스페이서, 바이폴라전극, 스페이서를 반복단위로 해서 다단 구성한 구성을 보인다.7 is an exploded perspective view of a multi-stage electrolytic apparatus in which a reaction cell according to another embodiment of the present invention is disassembled. The reaction cell, the gasket, the diaphragm, the gasket, the spacer, the bipolar electrode, It shows a multi-stage configuration.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims and their equivalents. Of course, such modifications are within the scope of the claims.

(1, 1') : 반응셀 (2) : 바이폴라전극
(3, 3') : 스페이서 (4, 4') : 격막
(5. 5') : 가스켓 (6. 6') : 커버
(1, 1 '): reaction cell (2): bipolar electrode
(3, 3 '): spacer (4, 4'): diaphragm
(5.5 '): gasket (6.6'): cover

Claims (14)

삭제delete 산화반응 또는 환원 반응이 일어나는 반응셀, 격막, 내부의 바이폴라전극, 스페이서를 포함하는 유격막방식 전기분해장치에 있어서,
전극을 전극판에 고정시켜 전기를 인가시키는 탄성 전기 연결 단자대와 비탄성 전기 연결 단자대를 구비하고,
전극판의 일측면에는 유입되는 전해액의 유동을 가이드하면서 전극과 반응후 발생한 가스상 물질을 배출시키는 유동홈부를 구비하는 반응셀을 포함하여 구성하되,
상기 전극을 전극판에 고정시, 도전성 재질 플레이트의 일측으로 다수개의 도전성 로드가 형성되고, 타측으로는 탄성체로 연결된 또 다른 도전성 재질 플레이트가 형성된 탄성 전기 연결 단자대와;
도전성 재질 플레이트의 일측으로 다수개의 도전성 로드가 형성된 비탄성 전기 연결 단자대;를 이용하여 탄성적으로 고정 지지토록 구성한 것을 특징으로 하는 간편한 전극 체결 구조와 전해액 유동 가이드 구조를 구비한 전기분해장치.
A galvano-static electrolytic apparatus comprising a reaction cell in which an oxidation reaction or reduction reaction occurs, a diaphragm, an internal bipolar electrode, and a spacer,
An elastic electrical connection terminal block for fixing the electrode to the electrode plate to apply electricity, and an inelastic electrical connection terminal block,
And a reaction chamber provided on one side surface of the electrode plate and having a flow groove for guiding the flow of the electrolytic solution flowing therethrough and discharging the gaseous material generated after the reaction with the electrode,
An elastic electrical connection terminal block having a plurality of conductive rods formed on one side of the conductive material plate when the electrode is fixed to the electrode plate and another conductive material plate connected to the other side by an elastic material;
Wherein the elastic member is configured to be elastically fixed using an inelastic electrical connection terminal block having a plurality of conductive rods formed on one side of the conductive material plate.
산화반응 또는 환원 반응이 일어나는 반응셀, 격막, 내부의 바이폴라전극, 스페이서를 포함하는 유격막방식 전기분해장치에 있어서,
전극을 전극판에 고정시켜 전기를 인가시키는 비탄성 전기 연결 단자대를 구비하고,
전극판의 일측면에는 유입되는 전해액의 유동을 가이드하면서 전극과 반응후 발생한 가스상 물질을 배출시키는 유동홈부를 구비하는 반응셀을 포함하여 구성하되,
상기 전극을 전극판에 고정시, 도전성 재질 플레이트의 일측으로 다수개의 도전성 로드가 형성된 비탄성 전기 연결 단자대;를 양측에서 위치시킨 후, 상기 전극판 내부에 형성된 천공부를 통해 전극판의 양측단으로 각각 형성된 복수개의 로드삽입홀에 각각의 도전성 로드를 삽입시킨 다음, 체결부재로 체결하여 고정 지지토록 구성한 것을 특징으로 하는 간편한 전극 체결 구조와 전해액 유동 가이드 구조를 구비한 전기분해장치.
A galvano-static electrolytic apparatus comprising a reaction cell in which an oxidation reaction or reduction reaction occurs, a diaphragm, an internal bipolar electrode, and a spacer,
And an inelastic electrical connection terminal block for fixing the electrode to the electrode plate and applying electricity,
And a reaction chamber provided on one side surface of the electrode plate and having a flow groove for guiding the flow of the electrolytic solution flowing therethrough and discharging the gaseous material generated after the reaction with the electrode,
An inelastic electrical connection terminal block having a plurality of conductive rods formed on one side of a conductive material plate when the electrode is fixed to the electrode plate is positioned on both sides of the electrode plate, Wherein the conductive rod is inserted into a plurality of rod insertion holes, and then each of the conductive rods is fastened and fixed by a fastening member.
청구항 2에 있어서,
상기 탄성 전기 연결 단자대 또는 비탄성 전기 연결 단자대는 구리, 티타늄, 알루미늄, SUS, 그라파이트 중에서 선택된 어느 하나 이상의 소재로 구성된 것을 특징으로 하는 간편한 전극 체결 구조와 전해액 유동 가이드 구조를 구비한 전기분해장치.
The method of claim 2,
Wherein the elastic electrical connection terminal block or the inelastic electrical connection terminal block is made of at least one material selected from among copper, titanium, aluminum, SUS, and graphite, and an electrolytic solution flow guide structure.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 유동홈부는 전극판의 상부와 하부에 대칭되게 형성되고, 유동홈부에는 전해액 유로변경용 유동가이드핀과; 전해액 분배용 유동가이드핀;이 각각 돌출형성된 것을 특징으로 하는 간편한 전극 체결 구조와 전해액 유동 가이드 구조를 구비한 전기분해장치.
The method according to claim 2 or 3,
The flow groove portion is formed symmetrically with the upper and lower portions of the electrode plate, the flow groove portion includes a flow guide pin for changing an electrolyte flow path; And a flow guide pin for distributing an electrolyte are protruded and formed, respectively, and an electrolytic solution flow guide structure having a simple electrode fastening structure and an electrolyte flow guide structure.
청구항 5에 있어서,
상기 유동홈부는 삼각형, 사각형, 원형 중 어느 하나의 형상으로 구성된 것을 특징으로 하는 간편한 전극 체결 구조와 전해액 유동 가이드 구조를 구비한 전기분해장치.
The method of claim 5,
Wherein the flow groove has a shape of a triangle, a quadrangle, or a circle, and has a simple electrode fastening structure and an electrolyte flow guide structure.
청구항 5에 있어서,
상기 전해액 유로변경용 유동가이드핀과; 전해액 분배용 유동가이드핀은 초입부가 전해액의 원활한 유동흐름을 형성하기 위하여 곡선형태로 구성된 것을 특징으로 하는 간편한 전극 체결 구조와 전해액 유동 가이드 구조를 구비한 전기분해장치.
The method of claim 5,
A flow guide pin for changing the electrolyte flow path; Wherein the flow guide pin for distributing the electrolyte is formed in a curved shape so as to form a smooth flow flow of the electrolytic solution at the inlet portion, and an electrolytic solution flow guide structure having a simple electrode fastening structure.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 바이폴라전극은 전극판을 사이에 두고 양측면에 위치한 음극 전극과 양극 전극을 도전성 고정핀부를 이용하여 고정시킨 것을 특징으로 하는 간편한 전극 체결 구조와 전해액 유동 가이드 구조를 구비한 전기분해장치.
The method according to claim 2 or 3,
Wherein the bipolar electrodes are fixed by using a conductive fixing pin portion between a cathode electrode and an anode electrode located on both sides of the electrode plate with the electrode plate interposed therebetween, and an electrolytic solution flow guide structure.
청구항 8에 있어서,
상기 도전성 고정핀부는 음극과 전극판간을 지지하면서 도전시키는 음극 고정핀 및 전극판 고정핀과, 상기 음극 고정핀과 전극판 고정핀간을 체결하면서 양극을 지지하는 볼트로 구성된 것을 특징으로 하는 간편한 전극 체결 구조와 전해액 유동 가이드 구조를 구비한 전기분해장치.
The method of claim 8,
Wherein the conductive fixing pin portion comprises a cathode fixing pin and an electrode plate fixing pin for supporting and supporting the cathode and the electrode plate and a bolt for supporting the anode while fastening between the cathode fixing pin and the electrode plate fixing pin. And an electrolytic solution flow guide structure.
청구항 8에 있어서,
상기 도전성 고정핀부는 금속 또는 전도성 물질로 구성되어 일정한 전극 간격을 유지하도록 길이를 조절하여 구성된 것을 특징으로 하는 간편한 전극 체결 구조와 전해액 유동 가이드 구조를 구비한 전기분해장치.
The method of claim 8,
Wherein the conductive fixing pin portion is composed of a metal or a conductive material and is adjusted in length so as to maintain a constant electrode interval, and an electrolytic solution flow guide structure having a simple electrode fastening structure.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 반응셀 및 바이폴라전극의 전극판은 도전성 소재 또는 부반응을 줄이기 위해 PVC, PTFE, PP, PE 중에서 선택된 어느 하나의 수지로 이루어진 것을 간편한 전극 체결 구조와 전해액 유동 가이드 구조를 구비한 전기분해장치.
The method according to claim 2 or 3,
The electrode plate of the reaction cell and the bipolar electrode is made of any one of resin selected from PVC, PTFE, PP, and PE in order to reduce a conductive material or a side reaction, and it has a simple electrode fastening structure and an electrolyte flow guide structure.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 스페이서는 전극판의 일측면에는 유입되는 전해액의 유동을 가이드하면서 전극과 반응후 발생한 가스상 물질을 배출시키는 유동홈부가 상부와 하부에 대칭되게 형성되고, 유동홈부에는 전해액 유로변경용 유동가이드핀과; 전해액 분배용 유동가이드핀;이 각각 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 간편한 전극 체결 구조와 전해액 유동 가이드 구조를 구비한 전기분해장치.
The method according to claim 2 or 3,
The spacer has a flow groove portion for guiding the flow of the electrolytic solution introduced into one side of the electrode plate while discharging the gaseous material generated after the reaction with the electrode is formed to be symmetrical to the upper and lower portions and a flow guide pin for changing the electrolyte flow path is formed in the flow groove portion. ; And a flow guide pin for distributing an electrolyte are protruded and formed, respectively, and an electrolytic solution flow guide structure having a simple electrode fastening structure and an electrolyte flow guide structure.
청구항 12에 있어서,
상기 유동홈부는 삼각형, 사각형, 원형 중 어느 하나의 형상으로 구성된 것을 특징으로 하는 간편한 전극 체결 구조와 전해액 유동 가이드 구조를 구비한 전기분해장치.
The method of claim 12,
Wherein the flow groove has a shape of a triangle, a quadrangle, or a circle, and has a simple electrode fastening structure and an electrolyte flow guide structure.
청구항 12에 있어서,
상기 전해액 유로변경용 유동가이드핀과; 전해액 분배용 유동가이드핀은 초입부가 전해액의 원활한 유동흐름을 형성하기 위하여 곡선형태로 구성된 것을 특징으로 하는 간편한 전극 체결 구조와 전해액 유동 가이드 구조를 구비한 전기분해장치.
The method of claim 12,
A flow guide pin for changing the electrolyte flow path; Wherein the flow guide pin for distributing the electrolyte is formed in a curved shape so as to form a smooth flow flow of the electrolytic solution at the inlet portion, and an electrolytic solution flow guide structure having a simple electrode fastening structure.
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