KR102019318B1 - Hybrid generating device and method for electricity and concentrated water and desalting - Google Patents
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Abstract
본 발명은 역전기투석(RED) 장치 운전 시 발생하는 전기화학적 위치에너지를 전기 투석(ED)운전에 이용하여 연속적으로 해수 또는 기수를 담수화 하는 전기 생산과 탈염이 동시에 가능한 하이브리드 발전 장치 및 방법을 제공하고자 한다.The present invention provides a hybrid power generation apparatus and method capable of simultaneously producing electricity and desalination for desalination of seawater or brackish water by using electrochemical potential energy generated during operation of reverse electrodialysis (RED) for electrodialysis (ED). I would like to.
Description
본 발명은 전기 생산과 농축수 및 탈염수 생산이 동시에 가능한 하이브리드 발전 장치 및 방법에 관한 것으로, 역전기투석(RED, Reverse Electrodialysis)과 전기투석(ED, Electrodialysis)을 연계한 일체형 장치로, 염분차발전 및 해수담수화가 연속적으로 동시에 가능한 하이브리드 발전 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid power generation apparatus and method capable of simultaneously producing electricity and producing brine and demineralized water. The present invention relates to an integrated device integrating reverse electrodialysis (RED) and electrodialysis (ED, Electrodialysis). The present invention relates to a hybrid power generation apparatus and method capable of continuously and simultaneously desalination.
역전기투석(RED)은 농도가 다른 두 유체, 예를 들어 해수와 담수의 혼합 과정에서 발생한 염분차 또는 농도차 에너지를 전기 에너지 형태로 회수하는 것을 말한다.Reverse electrodialysis (RED) refers to the recovery of salinity or concentration difference energy generated in the process of mixing two different concentration fluids, for example, seawater and fresh water, in the form of electrical energy.
보다 구체적으로, 역전기투석(RED)은 해수와 담수를 이용한 염분차로 발전하는 시스템으로서, 해수와 담수의 농도차로 인해 이온이 이온교환막(양이온교환막과 음이온교환막)을 통해 이동하게 되고, 복수개의 이온교환막이 번갈아 배열된 stack의 양쪽 끝의 전극(양전극, 음전극)간의 전위차를 발생시키며, 전극상에서 산화환원반응을 통하여 전기에너지를 생성하는 장치이다.More specifically, reverse electrodialysis (RED) is a system for generating a salt difference using sea water and fresh water, and due to the concentration difference between sea water and fresh water, ions move through an ion exchange membrane (cation exchange membrane and anion exchange membrane), and a plurality of ions It generates a potential difference between electrodes (positive and negative electrodes) at both ends of the stack in which exchange membranes are alternately arranged, and generates electric energy through redox reactions on the electrodes.
즉, 해수(염수)에 용해되어 있는 이온이 이온교환막을 통해 담수로 이동하면서 발생되는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 직접 전환하는 발전방식으로 기존의 화력, 수력, 원자력과 같은 발전방식과 비교하여 에너지 손실이 적은 발전장치이다.In other words, it is a power generation method that directly converts chemical energy generated by ions dissolved in sea water (salt water) into fresh water through ion exchange membranes into electrical energy, and loses energy compared with existing power generation methods such as thermal power, hydropower, and nuclear power. This enemy is the generator.
한편, 전기투석(ED) 공정은 전극에 전위를 인가했을 때 물속에 녹아 있는 화학성분 중 전기적 성질을 갖는 전해질(양(+)이온 또는 음(-)이온)을 선택적으로 투과하는 이온교환막을 이용하여 이온성 물질을 분리하는 막분리 공정이다.On the other hand, the electrodialysis (ED) process uses an ion exchange membrane that selectively permeates an electrolyte (positive or negative) having electrical properties among chemical components dissolved in water when an electric potential is applied to the electrode. Is a membrane separation process for separating ionic substances.
보다 구체적으로, 전극에 전력이 부여됨으로써, 물 속에 녹아 있는 양이온 또는 음이온이 각각의 전극 측으로 이동하게 되며, 그 때문에 이온 농도가 감소하는 탈염실과 이온 농도가 증가하는 농축실이 번갈아 형성된다.More specifically, by applying electric power to the electrode, the cation or anion dissolved in the water moves to each electrode side, so that a desalting chamber in which the ion concentration decreases and a concentration chamber in which the ion concentration increases are alternately formed.
그러나, 이러한 전기 투석을 이용한 탈염 공정은 전극에 전력을 부여 해야 하므로 에너지를 소비하는 단점이 있다. However, such a desalination process using electrodialysis has the disadvantage of consuming energy because the electrode needs to be powered.
이러한 기술들은 현재 새로운 신재생 에너지원으로써 다양한 연구보고서와 논문 등이 발표되고 있지만, 역전기투석(RED) 장치 운전 시 발생하는 전기화학적 위치에너지를 전기투석(ED) 운전에 이용하여 연속적으로 해수 또는 기수를 담수화 할 수 있는 연계 시스템은 아직까지 보고된 바 없다. Although these technologies are currently being published as a new renewable energy source, various research reports and papers have been published. However, the electrochemical potential energy generated during the operation of the reverse electrodialysis (RED) device is used for the electrolysis of the electrolysis (ED). No linkage system has been reported to desalination.
본 발명은 역전기투석(RED) 장치 운전 시 발생하는 전기화학적 위치에너지를 전기투석(ED) 운전에 이용하여 연속적으로 해수 또는 기수를 담수화 하는 전기 생산과 탈염이 동시에 가능한 하이브리드 발전 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention provides a hybrid power generation apparatus and method capable of simultaneously producing electricity and desalination for desalination of seawater or brackish water by using electrochemical potential energy generated during operation of reverse electrodialysis (RED) for electrodialysis (ED). Its purpose is to.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 제1 애노드 전극, 제1 애노드 전극과 전기적으로 연결된 제1 캐소드 전극 및, 제1 애노드 전극과 제1 캐소드 전극 사이에 배치되며, 제1 고농도 용액과 제1 저농도 용액의 유로를 구획하기 위한 복수 개의 제1 이온교환막을 포함하는 제1 발전부; 제1 캐소드 전극과 소정 간격 떨어져 위치한 제2 애노드 전극 및 제2 애노드 전극과 전기적으로 연결된 제2 캐소드 전극, 제2 애노드 전극과 제2 캐소드 전극 사이에 배치되며, 제2 고농도 용액과 제2 저농도 용액의 유로를 구획하기 위한 복수 개의 제2 이온교환막을 포함하는 제2 발전부; 및 제1 캐소드 전극과 제2 애노드 전극의 마주보는 대향면들 사이 공간으로 정의되며, 제3 고농도 용액이 유동하기 위한 적어도 하나 이상의 탈염 유로 및 농축 유로를 갖는 분리부; 를 포함하는 하이브리드 발전 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, the first anode electrode, the first cathode electrode electrically connected to the first anode electrode, and disposed between the first anode electrode and the first cathode electrode, the first high concentration solution and the first A first power generation unit including a plurality of first ion exchange membranes for partitioning a flow path of a low concentration solution; The second anode electrode and the second anode electrode and the second cathode electrode electrically connected to the second anode electrode, the second anode electrode and the second cathode electrode, which are spaced apart from the first cathode electrode by a predetermined distance, are disposed between the second high concentration solution and the second low concentration solution. A second power generation unit including a plurality of second ion exchange membranes for partitioning a flow path of the flow path; And a separation part defined as a space between opposing surfaces of the first cathode electrode and the second anode electrode, the separation part having at least one desalting flow path and a concentration flow path for the third high concentration solution to flow; It provides a hybrid power generation device comprising a.
이에 더하여, 이산화탄소 흡수제를 이용하여 이산화탄소를 포집하고, 이산화탄소가 흡수된 흡수제가 토출되는 흡수제 유로를 포함하는 이산화탄소 포집장치; 및 제 1항에 따른 하이브리드 발전 장치를 포함하며, 이산화탄소가 흡수된 흡수제를 하이브리드 발전 장치의 제1 및 제2 고농도 용액 유로로 공급하도록, 흡수제 유로와 제1 및 제2 고농도 용액 유로는 유체이동 가능하게 연결되는 하이브리드 발전 장치를 제공한다.In addition, a carbon dioxide capture device including a carbon dioxide absorbent using a carbon dioxide absorbent, and an absorbent flow path through which the absorbent absorbed by carbon dioxide is discharged; And the hybrid power generation device according to claim 1, wherein the absorbent flow path and the first and second high concentration solution flow paths are capable of fluid movement to supply the absorbent absorbed with carbon dioxide to the first and second high concentration solution flow paths of the hybrid power generation device. It provides a hybrid power generation device that is connected easily.
또한, 상기에서 서술한 제1 및 제2 발전부의 제1 및 제2 고농도 용액 유로와 제1 및 제2 저농도 용액 유로로 고농도 용액과 저농도 용액을 공급하는 단계; 및 분리부의 탈염 유로 및 농축 유로로 고농도 용액을 공급하는 단계; 를 포함하는 하이브리드 발전 방법을 제공한다.The method may further include supplying a high concentration solution and a low concentration solution to the first and second high concentration solution flow paths and the first and second low concentration solution flow paths described above; And supplying a high concentration solution to the desalting flow path and the concentrated flow path of the separation unit. It provides a hybrid power generation method comprising a.
본 발명에 따르면, 제1 및 제2 발전부에서 에너지를 생산하며, 이 때 생산되는 에너지는 분리부에 사용함으로써, 추가적인 에너지를 사용하지 않고, 해수 및 기수의 전기화학적 탈염을 통해 연속적으로 담수를 생산할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, energy is produced in the first and second power generation units, and the energy produced at this time is used in the separation unit, so that fresh water is continuously supplied through electrochemical desalination of seawater and brackish water without using additional energy. There is an effect that can be produced.
또한, 분리부에서 생산된 담수를 음용수로 활용하거나 기타 생활 용수로 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 담수 및 농축된 농축수는 제1 및 제2 발전부의 저농도 및 고농도 용액으로 재 이용함으로써, 장치의 효율성을 향상시킬 수 있다.In addition, the fresh water produced in the separation unit can be used as drinking water or other living water, and the fresh water and concentrated concentrated water can be reused as low and high concentration solutions of the first and second power generation units, thereby improving the efficiency of the device. You can.
또한, 전기를 생산하기 위한 각각의 캐소드 전극과 애노드 전극의 전기회로를 독립적으로 연결함으로써, 장치 일부에 문제가 생겨도 연속적인 운전을 유지함과 동시에 유지보수가 용이하다.In addition, by independently connecting the electrical circuit of each of the cathode electrode and the anode electrode for producing electricity, it is easy to maintain and maintain continuous operation even if a problem occurs in the part of the device.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 발전 장치의 구성도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 발전 장치의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 발전 장치의 모식도이다.1 to 3 are configuration diagrams of a hybrid power generation device according to a first embodiment of the present invention.
4 and 5 are configuration diagrams of a hybrid power generation apparatus according to a second embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram of a hybrid power generation apparatus according to a third embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.In addition, irrespective of the reference numerals, the same or corresponding components will be given the same or similar reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. Can be.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
본 발명은 전기 생산과 탈염이 동시에 가능한 하이브리드 발전 장치 및 방법에 관한 것으로, 역전기투석(RED, Reverse Electrodialysis)과 전기 투석(ED, Electrodialysis)을 동시에 이용하여 염분차발전 및 해수담수화가 연속적으로 가능한 하이브리드 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid power generation apparatus and method capable of generating electricity and desalination at the same time, by using the reverse electrodialysis (RED, Reverse Electrodialysis) and electrodialysis (ED, Electrodialysis) at the same time capable of continuous generation of salt and desalination It relates to a hybrid system.
예시적인 본 발명의 하이브리드 발전 장치에 의하면, 제1 및 제2 발전부에서 에너지를 생산하며, 이 때 생산되는 에너지는 분리부에 사용함으로써, 추가적인 에너지를 사용하지 않고, 해수 및 기수의 전기화학적 탈염을 통해 연속적으로 담수를 생산할 수 있는 효과가 있다.According to an exemplary hybrid power generation apparatus of the present invention, the energy is produced in the first and second power generation units, and the energy produced at this time is used in the separation unit, so that no additional energy is used and electrochemical desalination of seawater and brackish water. Through this is effective to produce fresh water continuously.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 발전 장치의 구성도, 도 4 및 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 발전 장치의 구성도, 도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 발전 장치의 모식도이다.1 to 3 are configuration diagrams of a hybrid power generation apparatus according to a first embodiment of the present invention, FIGS. 4 and 5 are configuration diagrams of a hybrid power generation apparatus according to a second embodiment of the present invention, and FIG. It is a schematic diagram of the hybrid power generation apparatus which concerns on 3rd Example.
이하, 도1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 발전 장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a hybrid power generation apparatus and method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6.
먼저, 미국 지질 조사소의 염의 농도에 의한 수질 분류에 따르면, 일반적으로 '염수'또는 '해수'는 염의 농도가 해수의 염(Salt, 주로 NaCl) 농도인 35,000mg/L 이상을 가지는 용액을 의미하며, '기수'는 염 농도가 1,000~10,000mg/L 정도를 가진 용액, '담수'는 염 농도가 0~1,000mg/L 를 가진 용액을 의미할 수 있다.First, according to the water quality classification by the salt concentration of the US Geological Survey, 'saline' or 'sea water' generally means a solution having a salt concentration of 35,000 mg / L or more of salt (mainly NaCl) concentration of sea water. For example, 'base' may mean a solution having a salt concentration of about 1,000 to 10,000 mg / L, and 'fresh water' may mean a solution having a salt concentration of 0 to 1,000 mg / L.
본 명세서에서 제1 및 제2 저농도 용액은 농도차 또는 염분차 발전을 위해 유입되는 저농도 용액을 의미한다.In the present specification, the first and second low concentration solutions refer to a low concentration solution introduced for generation of concentration difference or salt difference.
특히, 제1 및 제2 저농도 용액은 기수 또는 담수 일 수 있다.In particular, the first and second low concentration solutions may be brackish water or fresh water.
또한, 제1 및 제2 고농도 용액은 농도차 또는 염분차 발전을 위해 유입되는 고농도 용액을 의미한다.In addition, the first and second high concentration solution means a high concentration solution introduced for the concentration difference or salt generation.
특히, 제1 및 제2 고농도 용액은 염수, 해수, 기수 및 이들 중 하나 이상을 포함하는 혼합 용액일 수 있다.In particular, the first and second high concentration solutions may be saline, seawater, brackish water, and mixed solutions comprising one or more of these.
이에 더하여, 상기의 저농도 용액과 고농도 용액은 분리부에서 배출되는 제1 토출용액 및 제2 토출용액을 포함할 수 있다.In addition, the low concentration solution and the high concentration solution may include a first discharge solution and a second discharge solution discharged from the separation unit.
또한, 제3 고농도 용액은 탈염 또는 담수화를 위해 유입되는 고농도 용액을 의미한다.Also, the third high concentration solution means a high concentration solution introduced for desalination or desalination.
특히, 제3 고농도 용액은 후술할 제1 발전부(100) 또는 제2 발전부(200)에서 토출된 발전부 토출 용액, 염수, 해수, 기수 및 이들 중 하나 이상을 포함하는 혼합 용액일 수 있다.In particular, the third high concentration solution may be a power generation unit discharge solution discharged from the first
이에 더하여, 본 명세서에서는 일반적으로 각각의 이온교환막 사이에, 내부의 유로 간격을 유지하기 위해 배치되는 스페이서 및 가스켓 등은 설명의 편의를 위해 생략하였다.In addition, in the present specification, a spacer, a gasket, and the like, which are generally disposed between each ion exchange membrane to maintain an internal flow path spacing, are omitted for convenience of description.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 발전 장치(10)는 제1 발전부(100), 제2 발전부(200) 및 분리부(300)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the hybrid
본 발명의 제1 발전부(100)는 제1 애노드 전극(101), 제1 애노드 전극(101)과 전기적으로 연결된 제1 캐소드 전극(102) 및, 제1 애노드 전극(101)과 제1 캐소드 전극(102) 사이에 배치되며, 제1 고농도 용액과 제1 저농도 용액의 유로를 구획하기 위한 복수 개의 제1 이온교환막(110)을 포함한다.The first
여기서, 제1 이온교환막(110)은 각각 복수 개의 양이온 교환막(111)과 음이온 교환막(112)을 포함한다.Here, the first ion exchange membrane 110 includes a plurality of
보다 구체적으로, 소정간격 이격되게 배치된 제1 애노드 전극(101)과 제1 캐소드 전극(102) 사이에 배치된 양이온 교환막(111)과 음이온 교환막(112)에 의해 제1 고농도 용액 유로(120)와 제1 저농도 용액 유로(130)가 구획될 수 있다.More specifically, the first high concentration
상기 제1 고농도 용액 유로(120) 및 제1 저농도 용액 유로(130)로 각각 고농도 용액 및 저농도 용액이 유동할 수 있다.A high concentration solution and a low concentration solution may flow into the first high concentration
이에 더하여, 본 발명의 제2 발전부(200)는 제2 애노드 전극(201), 제2 애노드 전극(201)과 전기적으로 연결된 제2 캐소드 전극(202) 및, 제2 애노드 전극(201)과 제2 캐소드 전극(202) 사이에 배치되며, 제2 고농도 용액과 제2 저농도 용액의 유로를 구획하기 위한 복수 개의 제2 이온교환막(210)을 포함한다.In addition, the second
여기서, 제2 이온교환막(210)은 각각 복수 개의 양이온 교환막(211)과 음이온 교환막(212)을 포함한다.Here, the second ion exchange membrane 210 includes a plurality of
보다 구체적으로, 소정간격 이격되게 배치된 제2 애노드 전극(201)과 제2 캐소드 전극(202) 사이에 배치된 양이온 교환막(211)과 음이온 교환막(212)에 의해 제2 고농도 용액 유로(220)와 제2 저농도 용액 유로(230)가 구획될 수 있다.More specifically, the second high concentration
상기 제2 고농도 용액 유로(220) 및 제2 저농도 용액 유로(230)로 각각 고농도 용액 및 저농도 용액이 유동할 수 있다.A high concentration solution and a low concentration solution may flow into the second high concentration
여기서, 상기 제1 발전부(100)와 제2 발전부(200)에서는, 고농도 용액과 저농도 용액이 각각의 고농도 용액 유로(120,220) 및 저농도 용액 유로(130,230)를 유동할 때, 각각 제1 이온교환막(110)과 제2 이온교환막(210)을 통과하는 고농도 용액과 저농도 용액의 농도차에 의해 제1 및 제2 애노드 전극(101, 201)과 제1 및 제2 캐소드 전극(102, 202)에서 전기가 생산될 수 있다.Here, in the first
즉, 상기 저농도 용액과 고농도 용액의 농도차에 의해 고농도 용액에 포함된 양이온 및 음이온이 이온교환막을 선택적으로 이동하며 전기가 생산될 수 있다.That is, by the concentration difference between the low concentration solution and the high concentration solution, cations and anions contained in the high concentration solution selectively move the ion exchange membrane, and electricity may be produced.
한편, 본 발명의 분리부(300)는 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201)의 마주보는 대향면들 사이 공간으로 정의되며, 제3 고농도 용액이 유동하기 위한 적어도 하나 이상의 탈염 유로(321) 및 농축 유로(322)를 포함한다.Meanwhile, the
보다 구체적으로, 본 발명의 분리부(300)는, 탈염 유로(321) 및 농축 유로(322)를 구획하기 위한 복수개의 제3 이온교환막(310)을 포함한다.More specifically, the
여기서, 상기 제3 이온교환막(310)은 복수 개의 양이온 교환막(311)과 음이온 교한막(312)을 포함한다.Here, the third ion exchange membrane 310 includes a plurality of
특히, 상기 분리부(300)의 탈염 유로(321)에서는 제1 및 제2 발전부(100,200)에서 생산된 전기에 의해 탈염 공정을 수행하게 된다. In particular, the
보다 구체적으로, 제1 발전부(100) 및 제2 발전부(200)는, 제1 및 제2 저농도 용액 유로(130, 230)와 제1 및 제2 고농도 용액 유로(120, 220)를 저농도 용액과 고농도 용액이 유동할 때, 저농도 용액과 고농도 용액의 농도차에 의해 제1 및 제2 이온교환막(110, 210)을 통과하며 제1 및 제2 애노드 전극(101, 201)과 제1 및 제2 캐소드 전극(102, 202)에서 전기가 생산될 수 있다.More specifically, the first
상기 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201)에 생산된 전기에 의해, 제3 고농도 용액의 이온성 물질이 각각 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201) 측으로 이동하며 탈염 유로(321) 및 농축 유로(322)에서 탈염 및 농축이 이루어질 수 있다.By the electricity produced at the
즉, 이온성 물질은 양이온 교환막(311)과 음이온 교환막(312)을 통과하여 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201) 측으로 이동하며 탈염 또는 농축 될 수 있다.That is, the ionic material may pass through the
도 2를 참조하면, 상기 이온성 물질 중, 양이온성 물질은 제1 캐소드 전극(102) 측으로, 음이온성 물질은 제2 애노드 전극(201) 측으로 이동함에 따라 제3 고농도 용액이 유동하는 분리부(300)는 탈염 유로(321)와 농축 유로(322)로 나뉘어 질 수 있다.Referring to FIG. 2, in the ionic material, the cationic material moves toward the
보다 구체적으로, 분리부(300)로 유입된 제3 고농도 용액의 이온성 물질은, 제1 캐소드 전극(102) 및 제2 애노드 전극(201)에 생산된 전기에 의해 양이온성 물질이 제1 캐소드 전극(102) 측으로 이동하며 양이온 교환막(311)을 통과한다.More specifically, the ionic material of the third high concentration solution introduced into the
이와 동시에, 음이온성 물질이 제2 애노드 전극(201) 측으로 이동하며, 음이온 교환막(312)을 통과하게 된다.At the same time, the anionic material moves toward the
이 때, 양이온성 물질은 음이온 교환막(312)을 통과하지 못하고, 음이온성 물질은 양이온 교환막(311)을 통과하지 못하므로, 제3 이온교환막에 의해 구획되는 분리부의 유로는, 탈염 유로(321)와 농축 유로(322)를 형성하여 탈염 유로(321)에서는 탈염 즉, 담수화가 이루어져 기수 또는 담수가 배출되고, 농축 유로(322)에서는 농축된 농축수가 배출된다. At this time, since the cationic material does not pass through the
한편, 본 발명의 제1 캐소드 전극(102, 202)과 제2 애노드 전극(201)은 각각 제1 면(102a,201a) 및 제2 면(102b,201b)을 포함한다.Meanwhile, the
즉, 본 발명의 분리부(300)는 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201)의 마주보는 대향면(102a와 201a)들 사이 공간으로 정의될 수 있다.That is, the
여기서, 상기 대향면은 제1 캐소드 전극의 제1면(102a)과 제2 애노드 전극의 제1면(201a)을 의미한다.Here, the opposing surface refers to the first surface 102a of the first cathode electrode and the
따라서, 분리부(300)는 제1 캐소드 전극의 제1면(102a)과 제2 애노드 전극의 제1면(201a) 사이 공간으로 정의될 수 있다.Accordingly, the
보다 구체적으로, 분리부(300)는 제3 고농도 용액이 유동 시, 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201)의 마주보는 대향면들(102a와 201a)에 접촉 가능하게 마련될 수 있다.More specifically, the
따라서, 상기 제3 고농도 용액이 유동 시, 제1 캐소드 전극의 제1면(102a)과 제2 애노드 전극의 제1면(201a)에 접촉 가능하게 마련될 수 있다.Therefore, when the third high concentration solution flows, the third high concentration solution may be provided to be in contact with the first surface 102a of the first cathode electrode and the
보다 구체적으로, 상기 제3 고농도 용액은 유동 시, 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201)의 마주보는 대향면들(102a와 201a) 측으로 제3 고농도 용액의 이온성 물질이 이동할 수 있다.More specifically, when the third high concentration solution flows, the ionic material of the third high concentration solution moves toward the
여기서, 상기 이온성 물질은 양이온성 물질 및 음이온성 물질을 포함할 수 있다.Here, the ionic material may include a cationic material and an anionic material.
또한, 상기 양이온성 물질은 제1 캐소드 전극(102)을 투과하고, 음이온성 물질은 제2 애노드 전극(201)을 투과하여 이동할 수 있다.In addition, the cationic material may pass through the
특히, 상기 이온성 물질은 제3 고농도 용액에 포함된, 염분을 포함한 용해물질로써, 일 예로, 상기 양이온성 물질은 나트륨 이온(Na+)일 수 있으며, 상기 음이온성 물질은 염소 이온(Cl-) 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In particular, the ionic material is a dissolving material including salt contained in the third high concentration solution. For example, the cationic material may be sodium ion (Na +), and the anionic material may be chlorine ion (Cl−). It may be, but is not limited thereto.
한편, 상기 제1 및 제2 발전부(100,200)에서 전기를 생산하기 위해 공급되는 전극용액은 전해질을 포함하며 전술한, 저농도 용액 또는 고농도 용액 중 어느 하나를 포함할 수 있고, 분리부(300)를 형성하는 제1 캐소드 및 제2 애노드(102,201) 각각의 제2면(102b,201b) 측의 전극용액 또한, 전해질을 포함하며 담수, 순수 또는 이온 전도성이 높은 전해질 용액을 사용하는 것이 바람직하다.On the other hand, the electrode solution supplied to produce electricity in the first and second power generation unit (100,200) includes an electrolyte and may include any one of the above-described low concentration solution or high concentration solution, the
또한, 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201)은 발전부 측과 분리부 측을 향하는 양면이 서로 다른 재질로 형성될 수 있다.In addition, the
여기서, 제1 캐소드 전극(102)의 제1면(102a)는 분리부(300) 측을 향하고, 제2면(102b)은 발전부 측, 즉 제1 발전부(100) 측을 향한다.Here, the first surface 102a of the
또한, 제2 애노드 전극(201)의 제1면(201a)은 분리부(300) 측을 향하고, 제2면(201b)은 발전부 측, 즉 제2 발전부(200) 측을 향한다.In addition, the
보다 구체적으로, 상기 제1 캐소드 전극(102)은 제1 발전부(100) 측을 향하는 제2면(102b)과 분리부(300) 측을 향하는 제1면(102a)이 서로 다른 재질로 형성될 수 있다.More specifically, the
또한, 상기 제2 애노드 전극(201)은 제2 발전부(200) 측을 향하는 제2면(201b)과 분리부(300) 측을 향하는 제1면(201a)이 서로 다른 재질로 형성될 수 있다.In addition, the
따라서, 상기 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201) 각각의 제1면(102a 및 201a)과 제2면(102b 및 201b)은 서로 다른 재질로 형성될 수 있다.Accordingly, the
또한, 상기 제1 캐소드 전극 및 제2 애노드 전극 각각의 제1면(102a, 201a)은 상기에서 전술한, 구조체일 수 있고, 제2면(102b, 201b)은 집전체 일 수 있다.In addition, the
한편, 본 발명은 제1 및 제2 저농도 용액의 유로(130,230)로 방류수, 기수, 담수 및 이들 중 하나 이상을 포함하는 혼합 용액 중 어느 하나 이상을 공급하기 위한 제1 공급부(401)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the present invention further includes a
또한, 제1 및 제2 고농도 용액의 유로(120,220)로 해수, 기수 및 이들 중 하나 이상을 포함하는 혼합 용액 중 어느 하나 이상을 공급하기 위한 제2 공급부(402)를 더 포함할 수 있다.In addition, the
또한, 분리부(300)의 탈염 유로(321) 및 농축 유로(322)로 해수, 기수 및 이들 중 하나 이상을 포함하는 혼합 용액 중 어느 하나 이상을 공급하기 위한 제3 공급부(403)를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a
특히, 상기 제1 및 제2 저농도 용액 유로(130, 230) 또는 제1 및 제2 고농도 용액 유로(120, 220)로 탈염 유로(321) 및 농축 유로(322)에서 토출되는 토출 용액을 각각 공급하기 위한 제1 및 제2 유로(140,240)를 더 포함할 수 있다.In particular, the discharge solution discharged from the
특히, 제1 유로(140)는 제1 발전부 측 또는 제2 발전부 측 또는 제1 및 제2 발전부 양측 모두로 공급할 수 있도록 제1 및 제2 저농도 용액 유로(130,230)와 유체 이동 가능하게 연결 구비될 수 있다.In particular, the
또한, 제2 유로(240)는 제1 발전부 측 또는 제2 발전부 측 또는 제1 및 제2 발전부 양측 모두로 공급할 수 있도록 제1 및 제2 고농도 용액 유로(120,220)와 유체 이동 가능하게 연결 구비될 수 있다. In addition, the
여기서, 상기 토출 용액은, 탈염 유로(321) 및 농축 유로(322)에서 토출되는 토출 용액으로써, 유입되는 고농도 용액의 이온이 전극 측으로 이동하기 위해 이온교환막을 통과한 후 탈염 유로(321)와 농축 유로(322)에서 토출되는 용액을 의미한다.Here, the discharge solution is a discharge solution discharged from the
즉, 탈염 유로(321) 에서는, 유입된 농도 보다 낮은 농도를 갖는 용액인 제1 토출용액이 토출되고, 농축 유로(322)에서는, 유입된 농도보다 높은 농도를 갖는 용액인 제2 토출용액이 토출될 수 있다.That is, in the
이를 제1 및 제2 발전부(100, 200)로 이송하면, 일반적인 해수와 담수의 농도차에 비하여 더 큰 농도차를 갖게 되므로, 토출된 용액을 재 이용함과 동시에 높은 에너지를 회수할 수 있는 효과가 있다.When this is transferred to the first and second
또한, 상기 제1 토출용액과 제2 토출용액을 적절하게 희석하여 제1 및 제2 발전부(100,200) 측에 유입되는 저농도 용액으로 유입시킬 경우, 이온교환막 사이의 내부 저항을 낮춤으로써 출력을 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, when the first discharge solution and the second discharge solution are properly diluted and introduced into the low concentration solution flowing into the first and second
이에 더하여, 제1 및 제2 저농도 용액 유로(130, 230) 또는 제1 및 제2 고농도 용액 유로(120, 220)에서 전기를 생산 한 후, 토출되는 발전부 토출용액은 탈염 유로(321) 및 농축 유로(322)로 공급하기 위한 제3 및 제4 유로(미도시)를 더 포함할 수 있다. In addition, after the electricity is produced in the first and second low concentration
여기서, 상기 발전부 토출 용액은, 복수 개의 제1 고농도 및 제1 저농도 용액 유로(120,130)와 제2 고농도 및 제2 저농도 용액 유로(220, 230)로 각각 고농도 용액과 저농도 용액이 유동할 때, 각각의 양이온 교환막(111, 211)과 음이온 교환막(112, 212)을 통과하며 농도차에 의해, 제1 애노드 전극(101) 및 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201) 및 제2 캐소드 전극(202)에서 전기를 생산한 후, 각각의 제1 및 제2 고농도 용액 유로(120, 220)에서 토출되는 용액을 의미한다.Here, when the high-concentration solution and the low-concentration solution flow into the plurality of first high concentration and first low concentration
즉, 유입되는 고농도 용액의 이온이 이온교환막을 통과하여 저농도 용액 측으로 이동함에 따라, 유입된 고농도 용액 보다 낮은 농도를 갖는 희석된 고농도 용액일 수 있다.That is, as the ions of the introduced high concentration solution move through the ion exchange membrane to the low concentration solution side, it may be a diluted high concentration solution having a lower concentration than the high concentration solution introduced.
이를 분리부로 이송하여, 해수 보다 낮은 농도를 갖는 희석된 고농도 용액을 탈염함으로써, 담수화의 효율을 향상 시킬 수 있는 효과가 있게 된다.By transferring it to the separation unit, by desalting a diluted high concentration solution having a lower concentration than seawater, there is an effect that can improve the efficiency of desalination.
한편, 본 발명의 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201)은 전기화학적으로 연결될 수 있다.Meanwhile, the
여기서, 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201)은 전기적으로 직접 연결 되어 있지 않지만, 이온의 이동에 의해 전자의 흐름이 발생하므로 전기화학적으로 연결될 수 있다.Here, the
또한, 제1 애노드 전극(101)과 전기적으로 연결된 제1 캐소드 전극(102)은 제1 저항(103)을 매개로 연결되며, 제1 저항(103)은 크기가 조절 가능하게 마련될 수 있다.In addition, the
이에 더하여, 제2 애노드 전극(201)과 전기적으로 연결된 제2 캐소드 전극(202)은 제2 저항(203)을 매개로 연결되며, 제2 저항(203)은 크기가 조절 가능하게 마련될 수 있다.In addition, the
특히, 제1 애노드 전극(101)과 제2 캐소드 전극(202) 또한, 전기적으로 연결되며, 제3 저항(301)을 매개로 연결될 수 있다.In particular, the
상기와 같은 구성으로 이루어진 하이브리드 발전 장치(10)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 각각의 캐소드 전극과 애노드 전극이 반전된 형태를 포함할 수 있으며, 이때 각각의 캐소드 전극과 애노드 전극 사이에 배치되는 양이온 교환막과 음이온 교환막의 배치 또한 적절하게 변경될 수 있다.As shown in FIG. 3, the hybrid
여기서 반전된 형태는, 일 예로, 캐소드 전극은 애노드 전극으로, 애노드 전극은 캐소드 전극으로, 양이온 교환막은 음이온 교환막으로 음이온 교환막은 양이온 교환막으로 바뀐 형태를 의미한다.Here, the reversed form means, for example, that the cathode electrode is an anode electrode, the anode electrode is a cathode electrode, the cation exchange membrane is an anion exchange membrane and the anion exchange membrane is a cation exchange membrane.
한편, 상기와 같은 구성으로 이루어진 하이브리드 발전 장치(10)를 이용하여 전기 생산과 탈염이 동시에 진행되는 공정을 설명하면 다음과 같다.On the other hand, using the hybrid
이하에서는 제1 및 제2 저농도 용액과 제1 내지 제3 고농도 용액은 각각의 공급부에서 공급되는 것을 예로 들어 설명하지만, 전술한 바와 같이, 제1 유로 내지 제4 유로를 적절하게 이용하여 저농도 또는 고농도 용액을 공급할 수 있다. In the following description, the first and second low concentration solutions and the first to third high concentration solutions are supplied from the respective supply units as an example. However, as described above, low or high concentrations may be appropriately used using the first to fourth flow paths. The solution can be fed.
먼저, 다시 도 1을 참조하면, 각각의 제1 및 제2 공급부(401,402)를 통해 저농도 용액과 고농도 용액이 제1 및 제2 발전부(100,200)로 유입되면, 저농도 용액과 고농도 용액의 농도차에 의해 전위차가 발생하게 된다.First, referring again to FIG. 1, when the low concentration solution and the high concentration solution flow into the first and second
이에 따라, 제1 및 제2 애노드 전극(101,201)과 제1 및 제2 캐소드 전극(102, 202)에서 전자의 흐름이 발생한다.Accordingly, the flow of electrons occurs in the first and
상기와 같은 전자의 흐름은, 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201)의 마주보는 대향면들 사이 공간으로 정의되는 분리부(300)에 전위가 인가됨을 의미한다.The flow of electrons as described above means that a potential is applied to the
따라서, 인가된 전위에 의해, 분리부(300)의 탈염 유로(321)와 농축 유로(322)를 구획하는 제3 이온교환막(310)을 통과하는 제3 고농도 용액 내 이온성 물질이 각각 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201)의 마주보는 대향면들 측으로 이동하게 된다.Accordingly, the first ionic material in the third high concentration solution passing through the
이 때, 각각의 이온성 물질은 양이온 교환막(311)과 음이온 교환막(312)을 통과하고, 이온성 물질 중, 양이온 교환막(311) 또는 음이온 교환막(312)을 통과하지 못하는 이온성 물질은 농축 유로(322)로 이동함으로써, 농축되어 제1 토출용액이 토출된다.At this time, each ionic material passes through the
이 때, 탈염 유로(321)에서는 탈염 공정이 진행되어 탈염된 제2 토출용액이 토출된다.At this time, in the
상기와 같이 구성된 하이브리드 발전 장치(10)의 분리부(300)는 탈염을 위한 전극이 필요하지 않으므로, 보다 컴팩트한 장치를 구현할 수 있는 효과가 있다.Since the
또한, 분리부(300)에 인가되는 전위는 제1 및 제2 발전부(100,200)에서 생산된 전기이므로, 추가적인 에너지를 사용하지 않고 담수를 생산할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the potential applied to the
이에 더하여, 전기적으로 연결된 각각의 애노드 전극과 캐소드 전극은 제1 내지 제3 저항(103,203,301)을 매개로 연결함으로써, 독립적인 전기 회로를 구현할 수 있다.In addition, each of the anode and cathode electrodes that are electrically connected to each other may be connected to the first through
따라서, 분리부(300)에 인가되는 전위를 연속적으로 공급할 수 있어 탈염공정을 연속적으로 유지함과 동시에 이온교환막 등의 유지보수가 필요한 부분은, 분리부(300)의 운전을 중단하지 않고 부분적으로 교체할 수 있게 된다.Therefore, the potential applied to the
특히, 상기 제1 내지 제3 저항(103,203,301)은 그 크기를 조절할 수 있어 하이브리드 발전 장치(10)로 공급되는 저농도 용액과 고농도 용액 각각의 농도에 따라 저항값을 조절함으로써, 운전 조건을 변경할 수 있다.In particular, the first to
일 예로, 분리부(300)로 공급되는 제3 고농도 용액의 농도가 높을 경우, 제1 저항(103)과 제2 저항(203)의 저항값을 높게 하여 분리부(300)로 이송되는 전기 에너지를 상승시킬 수 있다.For example, when the concentration of the third high concentration solution supplied to the
이에 따라, 제3 고농도 용액에 포함된 이온성물질의 이동 속도가 증가하게 되어 신속하게 담수화를 시킬 수 있다.Accordingly, the moving speed of the ionic material contained in the third high concentration solution is increased, so that the desalination can be performed quickly.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 발전 장치(20)는 제1 및 제2 발전부(100,200)를 복수 개 배열하여 탈염의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.On the other hand, the hybrid
도 3 및 도4 를 참조하면, 제1 발전부(100)와 제2 발전부(200)를 복수 개 배열하여 교번하여 배치할 수 있다.3 and 4, a plurality of first
즉, 제1 발전부(100), 제2 발전부(200) 다음에 다시 제1 발전부(100), 제2 발전부(200) 순으로 차례로 배열될 수 있다.That is, the first
이 때, 각각의 탈염 유로(321)를 유체이동 가능하게 연결하면, 담수 효과를 향상 시킬 수 있다. At this time, if each
일 예로, 도 5에 나타낸 바와 같이, 분리부(300)의 제3 고농도 용액 유로(320)로 약 3.5wt%의 해수를 공급하면, 공급된 해수가 서로 유체이동 가능하게 연결된 각각의 탈염 유로(321) 및 농축 유로(322)를 복수 번 통과함에 따라, 탈염이 반복적으로 진행되어 탈염 유로(321)에서는 최종적으로 약 0.05wt%의 담수를 생산할 수 있게 된다.For example, as shown in FIG. 5, when about 3.5 wt% of seawater is supplied to the third high concentration solution flow path 320 of the
또한, 농축 유로(322)에서는 보다 고농축의 농축수가 배출될 수 있어, 이를 제1 및 제2 발전부(100,200)의 고농도 용액으로 사용하면 발전 효율을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the
또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 각각의 분리부(300)에 제3 공급부(403)를 연결하여, 대량의 담수를 생산할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 4, a large amount of fresh water can be produced by connecting the
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 발전 장치(30)는 이산화탄소 흡수제를 이용하여 이산화탄소를 포집하고, 이산화탄소가 흡수된 흡수제가 토출되는 흡수제 유로를 포함하는 이산화탄소 포집장치(1000)을 포함한다.Meanwhile, the hybrid
또한, 상기에서 전술한 하이브리드 발전 장치(10 또는 20)을 포함하며, 이산화탄소가 흡수된 흡수제를 하이브리드 발전 장치의 제1 및 제2 고농도 용액 유로로 공급하도록, 흡수제 유로와 제1 및 제2 고농도 용액 유로는 유체이동 가능하게 연결되는 것을 포함한다.In addition, the above-described hybrid power generation device (10 or 20), the absorbent flow path and the first and second high concentration solution to supply the absorbent absorbed carbon dioxide to the first and second high concentration solution flow path of the hybrid power generation device. The flow path includes fluidly connected.
일 예로, 상기 이산화탄소가 흡수된 흡수제는 CCS(Carbon Capture Storage) 포집 공정 중 흡수제를 이용하여 이산화탄소 흡수를 통해 생성된 생성물일 수 있다.As an example, the absorbent in which carbon dioxide is absorbed may be a product generated through carbon dioxide absorption using an absorbent during a carbon capture storage (CCS) capture process.
이러한 반응은 하기의 반응식 1로 표시될 수 있다.This reaction can be represented by the following Scheme 1.
[반응식 1]Scheme 1
Abs(흡수제)(aq) + CO2(g) ↔ Abs+ (aq) + HCO3- (aq)Abs (absorbent) (aq) + CO2 (g ) ↔ Abs + (aq) + HCO3 - (aq)
상기 흡수제에 포함된 탄산염(HCO3-)은,하이브리드 발전장치의 제1 및 제2 발전부 내의 음이온 교환막을 통과하여 이동하게 되고, 수소(H+) 이온은 양이온 교환막을 통과하여 이동하게 되어 전위차가 발생함에 따라 전기를 생산할 수 있게 된다. 여기서, 수소(H+) 이온은 상기 흡수제의 용매에 포함되는 물(H2O)에 존재하는 것일 수 있다. The carbonate (HCO 3-) contained in the absorbent moves through the anion exchange membrane in the first and second power generation units of the hybrid generator, and the hydrogen (H +) ions move through the cation exchange membrane to generate a potential difference. As a result, electricity can be produced. Here, the hydrogen (H +) ions may be present in water (H 2 O) included in the solvent of the absorbent.
본 발명은 또한, 하이브리드 발전 방법을 제공한다.The present invention also provides a hybrid power generation method.
예를 들어, 상기 하이브리드 발전 방법은, 전술한 제1 내지 제3 실시예에 따른 하이브리드 발전 장치(10,20,30)를 통한 발전 방법에 관한 것이다.For example, the hybrid power generation method relates to a power generation method through the hybrid power generation apparatuses 10, 20, and 30 according to the first to third embodiments described above.
따라서, 후술하는 하이브리드 발전 장치에 대한 구체적인 사항은 앞서 전술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.Therefore, the details of the hybrid power generation apparatus described below may be equally applied.
상기 하이브리드 발전 방법은 하이브리드 발전 장치에 따른 제1 및 제2 발전부의 제1 및 제2 고농도 용액 유로와 제1 및 제2 저농도 용액 유로로 고농도 용액과 저농도 용액을 공급하는 단계를 포함한다.The hybrid power generation method includes supplying a high concentration solution and a low concentration solution to the first and second high concentration solution flow paths and the first and second low concentration solution flow paths of the first and second power generation units according to the hybrid power generation apparatus.
또한, 분리부의 탈염 유로 및 농축 유로로 제3 고농도 용액을 공급하는 단계를 포함한다.The method may also include supplying a third high concentration solution to the desalting flow path and the concentrated flow path of the separation part.
10, 20, 30: 하이브리드 발전 장치
100: 제1 발전부
101: 제1 애노드 전극
102: 제1 캐소드 전극
102a: 제1 캐소드 전극 제1면 102b: 제1 캐소드 전극 제2면
103: 제1 저항 110: 복수 개의 제1 이온교환막
200: 제2 발전부
201: 제2 애노드 전극
201a: 제2 애노드 전극 제1면 202b: 제2 애노드 전극 제2면
202: 제2 캐소드 전극
203: 제2 저항 210: 복수 개의 제2 이온교환막
300: 분리부 301: 제3 저항
310: 복수 개의 제3 이온교환막
321: 탈염 유로 322: 농축 유로10, 20, 30: hybrid power unit
100: first power generation unit
101: first anode electrode
102: first cathode electrode
102a: first cathode electrode
103: first resistance 110: a plurality of first ion exchange membranes
200: second power generation unit
201: second anode electrode
201a: second anode electrode first surface 202b: second anode electrode second surface
202: second cathode electrode
203: second resistor 210: a plurality of second ion exchange membranes
300: separation unit 301: third resistance
310: a plurality of third ion exchange membrane
321: desalination channel 322: concentrated channel
Claims (15)
제1 캐소드 전극과 소정 간격 떨어져 위치한 제2 애노드 전극 및 제2 애노드 전극과 전기적으로 연결된 제2 캐소드 전극, 제2 애노드 전극과 제2 캐소드 전극 사이에 배치되며, 제2 고농도 용액과 제2 저농도 용액의 유로를 구획하기 위한 복수 개의 제2 이온교환막을 포함하는 제2 발전부; 및
제1 캐소드 전극과 제2 애노드 전극의 마주보는 대향면들 사이 공간으로 정의되며, 제3 고농도 용액이 유동하기 위한 적어도 하나 이상의 탈염 유로 및 농축 유로를 갖는 분리부; 를 포함하며,
제1 및 제2 발전부로 유입된 각각의 저농도 용액과 고농도 용액의 농도차에 의해 제1 애노드 전극 및 제1 캐소드 전극과 제2 애노드 전극 및 제2 캐소드 전극에서 전자의 흐름이 발생하여 분리부에 전위가 인가되며,
인가된 전위에 의해, 분리부를 유동하는 제3 고농도 용액 내 이온성 물질은 제1 캐소드 전극과 제2 애노드 전극의 마주보는 대향면들 측으로 이동하는, 하이브리드 발전 장치.A first anode electrode, a first cathode electrode electrically connected to the first anode electrode, and disposed between the first anode electrode and the first cathode electrode, the plurality of passages for partitioning a flow path between the first high concentration solution and the first low concentration solution A first power generation unit including a first ion exchange membrane;
The second anode electrode and the second anode electrode and the second cathode electrode electrically connected to the second anode electrode, the second anode electrode and the second cathode electrode, which are spaced apart from the first cathode electrode by a predetermined distance, are disposed between the second high concentration solution and the second low concentration solution. A second power generation unit including a plurality of second ion exchange membranes for partitioning a flow path of the flow path; And
A separation part defined as a space between opposing facing surfaces of the first cathode electrode and the second anode electrode, the separation part having at least one desalting flow path and a concentration flow path for the third high concentration solution to flow; Including;
The flow of electrons is generated in the first anode electrode, the first cathode electrode, the second anode electrode, and the second cathode electrode by the concentration difference between the low concentration solution and the high concentration solution introduced into the first and second power generation units. Potential is applied,
By virtue of the applied potential, the ionic material in the third high concentration solution flowing in the separator moves toward opposite sides of the first cathode electrode and the second anode electrode.
분리부는, 탈염 유로 및 농축 유로를 구획하기 위한 복수개의 제3 이온교환막을 포함하는 하이브리드 발전 장치.The method of claim 1,
The separating unit includes a plurality of third ion exchange membranes for partitioning the desalting passage and the concentrated passage.
제1 발전부 및 제2 발전부는, 제1 및 제2 저농도 용액 유로와 제1 및 제2 고농도 용액 유로를 저농도 용액과 고농도 용액이 유동할 때,
저농도 용액과 고농도 용액의 농도차에 의해 제1 및 제2 이온교환막을 통과하며 제1 및 제2 애노드 전극과 제1 및 제2 캐소드 전극에서 전기를 생성하는 하이브리드 발전 장치.The method of claim 1,
When the low concentration solution and the high concentration solution flow through the first and second low concentration solution flow paths and the first and second high concentration solution flow paths,
A hybrid power generation apparatus that generates electricity at the first and second anode electrodes and the first and second cathode electrodes while passing through the first and second ion exchange membranes by the concentration difference between the low concentration solution and the high concentration solution.
제1 캐소드 전극과 제2 애노드 전극에 생산된 전기에 의해, 제3 고농도 용액의 이온성 물질이 각각 제1 캐소드 전극과 제2 애노드 전극 측으로 이동하며 탈염 유로 및 농축 유로에서 탈염 및 농축이 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전 장치.The method of claim 3,
By the electricity produced at the first cathode electrode and the second anode electrode, the ionic material of the third high concentration solution moves to the first cathode electrode and the second anode electrode, respectively, and desalination and concentration are performed in the desalting flow path and the concentrated flow path. A hybrid power generation device characterized by the above.
제1 캐소드 전극과 제2 애노드 전극은 발전부 측과 분리부 측을 향하는 양면이 서로 다른 재질로 형성된 하이브리드 발전 장치.The method of claim 1,
The first cathode electrode and the second anode electrode is a hybrid power generation device formed of a different material on both sides toward the power generation portion side and the separation unit side.
제1 및 제2 저농도 용액의 유로로 기수 또는 담수 중 어느 하나 이상을 공급하기 위한 제1 공급부를 더 포함하는 하이브리드 발전 장치.The method of claim 1,
And a first supply unit for supplying at least one of brackish water and fresh water into a flow path of the first and second low concentration solutions.
제1 및 제2 고농도 용액의 유로로 염수, 해수, 기수 및 이들 중 하나 이상을 포함하는 혼합 용액 중 어느 하나 이상을 공급하기 위한 제2 공급부를 더 포함하는 하이브리드 발전 장치.The method of claim 1,
And a second supply unit for supplying at least one of brine, seawater, brackish water, and a mixed solution including at least one of them into a flow path of the first and second high concentration solutions.
탈염 유로 및 농축 유로로, 염수, 해수, 기수 및 이들 중 하나 이상을 포함하는 혼합 용액 중 어느 하나 이상을 공급하기 위한 제3 공급부를 더 포함하는 하이브리드 발전 장치.The method of claim 1,
And a third supply unit for supplying any one or more of brine, seawater, brackish water, and a mixed solution including one or more of the desalting flow path and the concentrated flow path.
제1 및 제2 저농도 용액 유로 또는 제1 및 제2 고농도 용액 유로로, 탈염 유로 및 농축 유로에서 토출되는 토출 용액을 각각 공급하기 위한 제1 및 제2 유로를 더 포함하는 하이브리드 발전 장치.The method of claim 1,
And a first flow passage and a second flow passage for supplying the discharge solution discharged from the desalting flow passage and the concentrated flow passage to the first and second low concentration solution flow passages or the first and second high concentration solution flow passages, respectively.
제1 및 제2 발전부를 각각 복수 개 배열하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전 장치.The method of claim 1,
A hybrid power generation apparatus, characterized in that a plurality of first and second power generation unit arranged respectively.
제1 캐소드 전극과 제2 애노드 전극은 전기화학적으로 연결된 하이브리드 발전 장치.The method of claim 1,
The hybrid power generation device of the first cathode electrode and the second anode electrode is electrochemically connected.
제1 애노드 전극과 전기적으로 연결된 제1 캐소드 전극은 제1 저항을 매개로 연결되며, 제1 저항은 크기가 조절 가능하게 마련된 하이브리드 발전 장치.The method of claim 1,
The first cathode electrode electrically connected to the first anode electrode is connected via a first resistor, the first resistor is provided to be adjustable in size.
제2 애노드 전극과 전기적으로 연결된 제2 캐소드 전극은 제2 저항을 매개로 연결되며, 제2 저항은 크기가 조절 가능하게 마련된 하이브리드 발전 장치.The method of claim 1,
The second cathode electrode electrically connected to the second anode electrode is connected via a second resistor, the second resistor is provided to be adjustable in size.
제 1항에 따른 하이브리드 발전 장치를 포함하며,
이산화탄소가 흡수된 흡수제를 하이브리드 발전 장치의 제1 및 제2 고농도 용액 유로로 공급하도록, 흡수제 유로와 제1 및 제2 고농도 용액 유로는 유체이동 가능하게 연결되는 하이브리드 발전 장치.A carbon dioxide collecting device including an absorbent flow path through which carbon dioxide is collected using a carbon dioxide absorbent and discharged by the carbon dioxide absorbed absorbent; And
Including a hybrid power generation device according to claim 1,
And the absorbent flow path and the first and second high concentration solution flow paths are fluidly connected to supply the absorbent absorbed with carbon dioxide to the first and second high concentration solution flow paths of the hybrid power generation device.
제 1항에 따른 분리부의 탈염 유로 및 농축 유로로 고농도 용액을 공급하는 단계; 를 포함하는 하이브리드 발전 방법.
Supplying a high concentration solution and a low concentration solution to the first and second high concentration solution flow paths and the first and second low concentration solution flow paths according to claim 1; And
Supplying a high concentration solution to the desalting flow path and the concentrated flow path of the separator according to claim 1; Hybrid power generation method comprising a.
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