KR102102941B1 - Power generating apparatus using the salinity gradient - Google Patents

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서용석
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Abstract

본 발명의 실시예는 염도차 발전부의 조립성과 생산성을 향상시킬 수 있도록 원통형의 롤 형태로 이온교환막의 적층구조를 적용하고, 전극구조를 개선하여 염도차 발전모듈을 용이하게 형성함으로써 염도차 발전부의 전력 생산 효율을 향상시킬 수 있는 염도차 발전장치를 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 염도차 발전장치는 서로 다른 염 농도를 갖는 제1 용액과 제2 용액이 서로 다른 유로를 통해 각각 유입되어 염도차 발전 전기를 생산하는 염도차 발전부를 포함하며, 염도차 발전부는 높이방향인 제1 방향으로 길고 원주방향인 제2 방향으로 라운드된 형상으로 형성되는 본체부, 본체부의 중심부에서 제1 방향으로 길게 형성되는 제1 전극과 제1 전극으로부터 미리 설정된 간격으로 이격되어 제2 방향을 따라 라운드 형상으로 형성되는 제2 전극을 포함하는 전극부, 그리고 제1 전극과 제2 전극 사이에서 제1 전극을 중심으로 제2 방향을 따라 라운드 형상으로 적층되는 양이온교환막과 음이온교환막을 포함하며, 미리 설정된 위치에 제1 용액이 유동하는 제1 유로와 제2 용액이 유동하는 제2 유로가 제1 방향 또는 제2 방향에서 서로 격리되어 구획되는 이온교환막부를 포함한다.An embodiment of the present invention applies a layered structure of an ion exchange membrane in the form of a cylindrical roll so as to improve assembly and productivity of the salinity difference power generation unit, and improves the electrode structure to easily form a salinity difference generation module to improve the salinity difference generation unit. It is to provide a salt road vehicle power generation device that can improve the power generation efficiency. The salinity difference generator according to the embodiment of the present invention includes a salinity difference power generation unit for producing the salinity difference generation electricity by introducing the first solution and the second solution having different salt concentrations through different flow paths, respectively. The power generation unit is spaced apart at a predetermined distance from the first electrode and the first electrode formed long in the first direction from the center of the body portion, which is formed in a round shape in the first direction in the height direction and in the second direction in the circumferential direction. An electrode part including a second electrode formed in a round shape along the second direction, and a cation exchange membrane and an anion stacked in a round shape along the second direction centering on the first electrode between the first electrode and the second electrode A first flow path including the exchange membrane, and a first flow path through which the first solution flows at a predetermined position and a second flow path through which the second solution flows are located in the first direction or the second direction. Is Li include ion exchange film portion which is partitioned.

Description

염도차 발전장치{POWER GENERATING APPARATUS USING THE SALINITY GRADIENT}DEVELOPMENT DEVELOPMENT DEVICE {POWER GENERATING APPARATUS USING THE SALINITY GRADIENT}

본 발명은 염도차 발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a salt road vehicle power generation device.

염도차발전(salinity gradient power generation)은 농도가 다른 두 유체(예를 들어, 해수와 담수)의 혼합 과정에서 발생한 염 농도차 에너지를 전기 에너지 형태로 회수하여 발전하는 시스템이다. 특히, 역전기투석(RED, Reverse Electrodialysis)은 해수와 담수에 포함되어 이온화되어 있는 염의 농도차로 인해 양이온과 음이온이 각각 양이온교환막과 음이온교환막을 통해 분리ㅇ이동하게 된다. 이때 양이온교환막과 음이온교환막 사이에는 화학적 전위차가 발생하게 되며, 이와 같은 이온교환막이 복수 개로 번갈아 배열된 양쪽 끝에 위치한 전극(양전극, 음전극)에서 이온교환막에 의해 발생된 전위차를 이용한 산화환원 반응에 의해 전자의 이동 현상이 발생되며 전기에너지를 생성하는 장치이다. Salinity gradient power generation is a system that recovers and generates the energy of salt concentration difference generated in the process of mixing two fluids of different concentrations (eg, seawater and fresh water) in the form of electrical energy. Particularly, in reverse electrodialysis (RED), cations and anions are separated and moved through the cation exchange membrane and the anion exchange membrane, respectively, due to the difference in concentration of the ionized salt contained in seawater and fresh water. At this time, a chemical potential difference occurs between the cation exchange membrane and the anion exchange membrane, and electrons are produced by the oxidation-reduction reaction using the potential difference generated by the ion exchange membrane at the electrodes (positive and negative electrodes) located at both ends of which the ion exchange membranes are alternately arranged. Is a device that generates electricity and generates electric energy.

이와 같이 역전기투석 방식은 해수(염수)에 용해되는 이온이 이온교환막을 통해 담수로 이동하면서 발생되는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 직접 전환하는 발전방식으로 기존의 풍력, 태양광과 같은 발전 방식과 비교하여 부하 변동이 거의 없고, 이용률이 90% 이상인 발전장치이다. 다만, 역전기투석 방식의 염도차 발전장치를 실험실 수준의 소규모에서 실제 현장에 적용 가능한 수준의 발전 성능을 나타내도록 하기 위해서는 기존 단위 염도차 발전부 스택(stack)의 조립 방식은 매우 복잡하고, 모듈화가 용이하게 이루어지지 않아 효율 극대화 및 대용량화에 한계가 있다.As described above, the reverse electrodialysis method is a power generation method that directly converts chemical energy generated when ions dissolved in sea water (salt water) are transferred to fresh water through an ion exchange membrane, and compares with conventional power generation methods such as wind power and solar power. Therefore, there is almost no load fluctuation, and the power utilization is 90% or higher. However, in order to display the reverse electrodialysis-type salinity difference generator in a small scale at the laboratory level, the assembly method of the existing unit salinity difference generator stack is very complicated and modularized. Because it is not easily made, there is a limit to maximizing efficiency and increasing capacity.

본 발명의 실시예는 염도차 발전부의 조립성과 생산성을 향상시킬 수 있도록 원통형의 롤 형태로 이온교환막의 적층구조를 적용하고, 전극구조를 개선하여 염도차 발전모듈을 용이하게 형성함으로써 염도차 발전부의 전력 생산 효율을 향상시킬 수 있는 염도차 발전장치를 제공하기 위한 것이다.An embodiment of the present invention applies a layered structure of an ion exchange membrane in the form of a cylindrical roll so as to improve assembly and productivity of the salinity difference power generation unit, and improves the electrode structure to easily form a salinity difference generation module to improve the salinity difference generation unit. It is to provide a salt road vehicle power generation device that can improve the power generation efficiency.

본 발명의 실시예에 따른 염도차 발전장치는 서로 다른 염 농도를 갖는 제1 용액과 제2 용액이 서로 다른 유로를 통해 각각 유입되어 염도차 발전 전기를 생산하는 염도차 발전부를 포함하며, 염도차 발전부는 높이방향인 제1 방향으로 길고 원주방향인 제2 방향으로 라운드된 형상으로 형성되는 본체부, 본체부의 중심부에서 제1 방향으로 길게 형성되는 제1 전극과 제1 전극으로부터 미리 설정된 간격으로 이격되어 제2 방향을 따라 라운드 형상으로 형성되는 제2 전극을 포함하는 전극부, 그리고 제1 전극과 제2 전극 사이에서 제1 전극을 중심으로 제2 방향을 따라 라운드 형상으로 적층되는 양이온교환막과 음이온교환막을 포함하며, 미리 설정된 위치에 제1 용액이 유동하는 제1 유로와 제2 용액이 유동하는 제2 유로가 제1 방향 또는 제2 방향에서 서로 격리되어 구획되는 이온교환막부를 포함한다.The salinity difference generator according to the embodiment of the present invention includes a salinity difference power generation unit for producing the salinity difference generation electricity by introducing the first solution and the second solution having different salt concentrations through different flow paths, respectively. The power generation unit is spaced apart at a predetermined distance from the first electrode and the first electrode formed long in the first direction from the center of the body portion, which is formed in a round shape in the first direction in the height direction and in the second direction in the circumferential direction. An electrode part including a second electrode formed in a round shape along the second direction, and a cation exchange membrane and an anion stacked in a round shape along the second direction centering on the first electrode between the first electrode and the second electrode A first flow path including the exchange membrane, and a first flow path through which the first solution flows at a predetermined position and a second flow path through which the second solution flows are located in the first direction or the second direction. Is Li include ion exchange film portion which is partitioned.

본체부는 전극부와 이온교환막부를 지지하며, 제1 유로와 제2 유로의 메인 경로를 형성하는 제1 프레임, 제1 프레임의 상부에 결합되며, 제1 유로와 제2 유로의 일부 경로를 형성하는 제1 커버, 제1 프레임의 하부에서 제1 커버와 대응하는 위치에 결합되며, 제1 유로와 제2 유로의 나머지 경로를 형성하는 제2 커버, 그리고 제1 프레임의 내부 결합을 지지하는 외형을 갖고 형성하는 제2 프레임을 포함할 수 있다.The main body part supports the electrode part and the ion exchange membrane part, and is coupled to the upper portions of the first frame and the first frame forming the main paths of the first flow path and the second flow path, and forms some paths of the first flow path and the second flow path. The first cover, the second cover coupled to a position corresponding to the first cover in the lower portion of the first frame, the second cover forming the remaining paths of the first flow path and the second flow path, and the outer shape supporting the inner coupling of the first frame It may include a second frame formed with.

제1 전극은 제1 방향을 따라 길게 원기둥형상으로 형성되어 제1 프레임의 내측 중심부에 구비될 수 있다. 제1 전극을 보호하는 전극 케이스, 그리고 제1 전극의 외주면과 전극 케이스 사이에 구비되어 제3 용액과의 접촉면적을 증대시키는 접촉부를 더 포함할 수 있다.The first electrode may be formed in a cylindrical shape long along the first direction and provided in the inner central portion of the first frame. An electrode case protecting the first electrode and a contact portion provided between the outer circumferential surface of the first electrode and the electrode case to increase the contact area with the third solution may be further included.

제2 전극은 곡률을 갖는 원판형으로 형성되어 제1 전극과 간격을 두고 이온교환막부의 외측에 구비될 수 있다. 제2 전극의 외주면에 간격을 두고 제4 유로를 형성하며, 제3 유로의 출구에 연결되어 유입되는 제3 용액이 제4 유로를 따라 유동하여 외부로 유출하도록 안내하는 전극 커버부를 더 포함할 수 있다.The second electrode is formed in a disk shape having a curvature, and may be provided outside the ion exchange membrane unit at a distance from the first electrode. A fourth flow path may be formed at intervals on the outer circumferential surface of the second electrode, and an electrode cover part connected to the outlet of the third flow path and flowing through the fourth flow path to flow out to the outside may be further included. have.

제1 용액은 해수일 수 있으며, 제1 용액은 고농도 염이 3.0wt% 이상인 고농도 용액일 수 있다. 제2 용액은 담수일 수 있으며, 제2 용액은 저농도 염이 0.1wt% 이하인 저농도 용액일 수 있다. 제3 용액은 고농도 염수 및 페로시아나이드(Ferrocyanide: [Fe(CN)6]4-) 계열의 용액 또는 전해질 용액 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The first solution may be seawater, and the first solution may be a high concentration solution having a high concentration of 3.0 wt% or more. The second solution may be fresh water, and the second solution may be a low concentration solution having a low concentration salt of 0.1 wt% or less. The third solution may include one or more of high concentration saline and ferrocyanide (Ferrocyanide: [Fe (CN) 6] 4- ) -based solutions or electrolyte solutions.

이온교환막부는 롤 형태로 감겨 적층될 수 있다. 이온교환막부의 외주면과 제2 전극의 사이에 구비되는 전극 스페이서를 더 포함할 수 있다. 그리고 이온교환막부에 구비되어 제1 유로와 제2 유로 이외의 부분을 밀봉하는 밀봉부를 더 포함할 수 있다. 이온교환막부의 표면에 형성되는 오염물질 방지층을 더 포함할 수 있다. 오염물질 방지층은 음이온교환막의 표면에 형성될 수 있다. 양이온교환막과 음이온교환막에 각각 구비되어 서로 이웃한 교환막과 간격을 유지하면서 제1 용액과 제2 용액의 유로가 되는 스페이서가 일체형으로 형성될 수 있다. 스페이서는 양이온교환막과 음이온교환막 표면에 유로 패턴을 갖는 패턴형 이온교환막으로 형성될 수 있다. 이온교환막부는 양이온교환막과 음이온교환막은 가스켓과 일체형으로 구비될 수 있다. 가스켓은 접착력이 있는 테이프 형태가 사용될 수 있으며, 접착제를 통해 완전 밀봉할 수 있다. 여기서, 테이프는 파라핀 필름, 양면 접착 테이프를 포함할 수 있다.The ion exchange membrane portion can be stacked by being wound in a roll shape. An electrode spacer provided between the outer peripheral surface of the ion exchange membrane portion and the second electrode may be further included. And it may be provided on the ion exchange membrane portion may further include a sealing portion for sealing portions other than the first flow path and the second flow path. It may further include a contaminant prevention layer formed on the surface of the ion exchange membrane. The contaminant prevention layer may be formed on the surface of the anion exchange membrane. Spacers serving as flow paths of the first solution and the second solution may be integrally formed while being provided in the cation exchange membrane and the anion exchange membrane, respectively, while maintaining a distance from the adjacent exchange membrane. The spacer may be formed of a patterned ion exchange membrane having a flow path pattern on the surface of the cation exchange membrane and the anion exchange membrane. The ion exchange membrane unit may be provided with a cation exchange membrane and an anion exchange membrane integrally with a gasket. The gasket can be used in the form of an adhesive tape, and can be completely sealed with an adhesive. Here, the tape may include a paraffin film and a double-sided adhesive tape.

제1 유로는 제1 방향의 상부로 유입되어 제2 방향을 따라 유동한 후 제1 방향의 하부로 유출될 수 있다. 제1 유로는 제1 방향을 따라 상부가 개구되고 하부가 밀봉된 저장공간을 형성하며, 제1 용액의 제1 방향 유입을 안내하는 유입 저장 채널, 유입 저장 채널에 연결되어 제2 방향을 따라 제1 용액의 유입 유동을 안내하는 제1 채널, 그리고 유입 저장 채널과 격리된 공간에 구비되어 제1 방향을 따라 하부가 개구되고 상부가 밀봉된 저장공간을 형성하며, 제1 채널에 연결되어 제1 방향을 따라 제1 용액의 유출 유동을 안내하는 유출 저장 채널을 포함할 수 있다. The first flow path may flow into the upper portion of the first direction, flow along the second direction, and then flow out of the lower portion of the first direction. The first flow path forms a storage space in which the upper portion is opened and the lower portion is sealed in the first direction, and is connected to the inflow storage channel and the inflow storage channel to guide the inflow of the first solution in the first direction. 1 A first channel that guides the inflow of the solution, and is provided in a space isolated from the inflow storage channel to form a storage space in which the lower portion is opened and the upper portion is sealed in the first direction, and is connected to the first channel. It may include an outlet storage channel for guiding the outlet flow of the first solution along the direction.

제2 유로는 제2 용액이 제1 방향의 상부로 유입되어 제2 방향을 따라 유동한 후 제1 방향의 하부로 유출될 수 있다. 제1 용액과 제2 용액의 흐름 방향은 분리막 내에서의 만나는 점을 기준으로 서로 직교해야 하므로, 제1 유로를 따라 흐르는 제1 용액은 분리막 내에서는 제2 방향으로 흐르고, 제2 유로를 따라 흐르는 제2 용액은 제1 방향으로 흐를 수 있다. 이러한 제1 용액과 제2 용액의 흐름 관계는 제1 유로에 제2 용액이 흐르고, 제2 유로에 제1 용액이 흐르는 경우에 대해서도 적용될 수 있다.The second flow passage may flow into the upper portion in the first direction and flow along the second direction, and then flow out to the lower portion in the first direction. Since the flow direction of the first solution and the second solution must be orthogonal to each other based on the point of intersection in the separator, the first solution flowing along the first flow path flows in the second direction within the separation membrane and flows along the second flow path The second solution can flow in the first direction. The flow relationship between the first solution and the second solution may be applied to the case where the second solution flows through the first flow passage and the first solution flows through the second flow passage.

한편, 제1 유로는 제1 방향의 상부로 유입되어 제2 방향을 따라 유동한 후 제1 방향의 상부로 유출될 수 있다. 제1 유로는 제1 방향을 따라 상부가 개구되고 하부가 밀봉된 저장공간을 형성하며, 제1 용액의 제1 방향 유입을 안내하는 유입 저장 채널, 유입 저장 채널에 연결되어 제2 방향을 따라 제1 용액의 유입 유동을 안내하는 제1 채널, 그리고 유입 저장 채널과 격리된 공간에 구비되어 제1 방향을 따라 상부가 개구되고 하부가 밀봉된 저장공간을 형성하며, 제1 채널에 연결되어 제1 방향을 따라 제1 용액의 유출 유동을 안내하는 유출 저장 채널을 포함할 수 있다.Meanwhile, the first flow path may flow into the upper portion in the first direction, flow along the second direction, and then flow out to the upper portion in the first direction. The first flow path forms a storage space in which the upper portion is opened and the lower portion is sealed in the first direction, and is connected to the inflow storage channel and the inflow storage channel to guide the inflow of the first solution in the first direction. 1 A first channel that guides the inflow of the solution, and is provided in a space isolated from the inflow storage channel to form a storage space in which the upper part is opened and the lower part is sealed in the first direction, and is connected to the first channel. It may include an outlet storage channel for guiding the outlet flow of the first solution along the direction.

염도차 발전장치에 사용되는 염도차 발전부의 전극 구조와 이온교환막의 적층구조를 개선하여 염도차 발전부의 배열, 교체 및 모듈화가 용이하여 유지보수가 편리하고, 전력 생산 효율을 개선할 수 있는 효과가 있다.The electrode structure and the ion exchange membrane stacking structure of the salinity difference power generation unit used in the salinity difference power generation unit are improved to facilitate the arrangement, replacement, and modularization of the salinity difference power generation unit, which facilitates maintenance and improves power production efficiency. have.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 염도차 발전장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 결합관계를 도시한 분리 사시도이다.
도 3은 제1 전극을 중심으로 이온교환막부가 적층되어 제1 유로와 제2 유로를 형성하는 관계를 도시한 도면이다.
도 4는 음이온교환막에 결합되는 오염물질 방지층을 도시한 도면이다.
도 5는 제1 전극의 결합관계를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 염도차 발전장치를 도시한 도면이다.
도 7은 도 6의 결합관계를 도시한 분리 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 염도차 발전장치를 도시한 도면이다.
도 9는 도 8의 결합관계를 도시한 분리 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 염도차 발전장치를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 염도차 발전장치의 충방전 관계를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 염도차 발전장치의 모듈결합관계를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 염도차 발전장치의 다른 모듈결합관계를 도시한 도면이다.1 is a view showing a salt road vehicle power generation apparatus according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view showing the coupling relationship of Figure 1;
3 is a view illustrating a relationship in which an ion exchange membrane portion is stacked around a first electrode to form a first flow path and a second flow path.
Figure 4 is a view showing a contaminant prevention layer coupled to the anion exchange membrane.
5 is a view showing a coupling relationship of the first electrode.
6 is a view showing a salt road vehicle power generation apparatus according to a second embodiment of the present invention.
7 is an exploded perspective view showing the coupling relationship of FIG. 6.
8 is a view showing a salt road vehicle power generation apparatus according to a third embodiment of the present invention.
9 is an exploded perspective view showing the coupling relationship of FIG. 8.
10 is a view showing a salt road vehicle power generation apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
11 is a view showing a charge-discharge relationship of a salt road vehicle power generation device according to a fourth embodiment of the present invention.
12 is a view showing a module coupling relationship of the salt road power generation device according to the first embodiment of the present invention.
13 is a view showing another module coupling relationship of the salt road power generation apparatus according to the first embodiment of the present invention.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is only to refer to a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular forms used herein include plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite. As used herein, the meaning of “comprising” embodies certain properties, regions, integers, steps, actions, elements and / or components, and other specific properties, regions, integers, steps, actions, elements, components and / or groups It does not exclude the existence or addition of.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Although not defined differently, all terms including technical terms and scientific terms used herein have the same meaning as those generally understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Commonly used dictionary-defined terms are additionally interpreted as having meanings consistent with related technical documents and currently disclosed contents, and are not interpreted in an ideal or very formal meaning unless defined.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 염도차 발전장치를 도시한 도면이며, 도 2는 도 1의 결합관계를 도시한 분리 사시도이다. 그리고 도 3은 제1 전극을 중심으로 이온교환막부가 적층되어 제1 유로와 제2 유로를 형성하는 관계를 도시한 도면이며, 도 4는 음이온교환막에 결합되는 오염물질 방지층을 도시한 도면이고, 도 5는 제1 전극의 결합관계를 도시한 도면이다.1 is a view showing a salt road vehicle power generation apparatus according to a first embodiment of the present invention, Figure 2 is an exploded perspective view showing the coupling relationship of Figure 1; And FIG. 3 is a view showing a relationship in which the ion exchange membrane portion is stacked around the first electrode to form the first flow path and the second flow path, and FIG. 4 is a diagram showing a contaminant prevention layer coupled to the anion exchange membrane, 5 is a view showing a coupling relationship of the first electrode.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 염도차 발전장치는 서로 다른 염 농도를 갖는 제1 용액과 제2 용액이 서로 다른 유로를 통해 각각 유입되어 염도차 발전 전기를 생산하는 염도차 발전부를 포함하며, 염도차 발전장치에 사용되는 염도차 발전부의 조립과 적층구조를 개선하여 염도차 발전부의 배열, 교체 및 모듈화가 용이하여 유지보수가 편리하고, 전력 생산 효율을 개선할 수 있다. 염도차 발전부는 본체부, 전극부, 그리고 이온교환막부(240)를 포함하며, 제1 유로를 유동하는 제1 용액과 제2 유로를 유동하는 제2 용액의 염도차에 따라 제2 용액에 포함된 이온성물질이 이온교환막부(240)를 선택적으로 이동하며 전기를 생산할 수 있다.1 to 5, in the salinity difference generator according to the first embodiment of the present invention, the first solution and the second solution having different salt concentrations are respectively introduced through different flow paths to conduct the salt difference car generation electricity. It includes a salt road vehicle power generation unit that produces and improves the assembly and stacking structure of the salt road vehicle power generation unit used in the salt road power generation device, making it easy to arrange, replace, and modularize the salt road vehicle power generation unit, thereby improving maintenance and improving power production efficiency. can do. The salinity difference power generation unit includes a body portion, an electrode portion, and an ion exchange membrane portion 240, and is included in the second solution according to the salinity difference between the first solution flowing through the first flow path and the second solution flowing through the second flow path. The ionic material can selectively move the ion exchange membrane portion 240 to produce electricity.

본체부는 높이방향인 제1 방향으로 길고 원주방향인 제2 방향으로 라운드된 형상으로 형성될 수 있다. 본체부는 제1 프레임(100), 제1 커버(20), 제2 커버(30), 그리고 제2 프레임(10)을 포함할 수 있다.The body portion may be formed in a shape that is long in the first direction in the height direction and rounded in the second direction in the circumferential direction. The body portion may include a first frame 100, a first cover 20, a second cover 30, and a second frame 10.

제1 프레임(100)은 전극부와 이온교환막부(240)를 지지하며, 제1 용액이 유동하는 통로인 제1 유로와 제2 용액이 유동하는 통로인 제2 유로의 메인 경로를 형성할 수 있다. 제1 유로는 제1 방향의 상부로 유입되어 제2 방향을 따라 유동한 후 제1 방향의 하부로 유출될 수 있다. 제1 유로는 제1 방향을 따라 상부의 일부가 개구된 유입구멍(102)을 갖고 하부가 밀봉된 저장공간을 형성하며, 제1 용액의 제1 방향 유입을 안내하여 유입된 제1 용액을 저장하는 유입 저장 채널, 유입 저장 채널에 연결되어 제2 방향을 따라 제1 용액의 유입 유동을 안내하는 제1 개구부(241)를 갖는 제1 채널, 그리고 유입 저장 채널과 격리된 공간에 구비되어 제1 방향을 따라 하부의 일부가 개구된 유출구멍을 갖고 상부가 밀봉된 저장공간을 형성하며, 제1 채널에 연결되어 제1 방향을 따라 제1 용액의 유출 유동을 안내하는 유출 저장 채널을 포함할 수 있다. 제2 유로는 제2 개구부(242)를 통해 제1 방향의 상부로 유입되어 제1 방향을 따라 유동한 후 제1 방향의 하부로 유출될 수 있다. 여기서, 제1 용액은 해수일 수 있으며, 제1 용액은 고농도 염이 3.0wt% 이상인 고농도 용액일 수 있다. 제2 용액은 담수일 수 있으며, 제2 용액은 저농도 염이 0.1wt% 이하인 저농도 용액일 수 있다. 즉, 제1 용액은 농도가 0.1wt% 이하인 용액의 사용이 가능하며, 제2 용액은 농도가 3.0wt% 이상인 모든 용액의 사용이 가능하다. 이와는 반대로, 제1 용액은 농도가 0.1wt% 이하인 용액의 사용이 가능하며, 제2 용액은 농도가 3.0wt% 이상인 모든 용액의 사용이 가능하다.The first frame 100 supports the electrode portion and the ion exchange membrane portion 240, and may form a main path of a first flow path through which the first solution flows and a second flow path through which the second solution flows. have. The first flow path may flow into the upper portion of the first direction, flow along the second direction, and then flow out of the lower portion of the first direction. The first flow path has an inlet hole 102 in which a portion of the upper part is opened along the first direction, and a lower portion forms a sealed storage space. A first channel having an inlet storage channel and a first opening 241 connected to the inlet storage channel and guiding the inlet flow of the first solution along the second direction, and the first channel provided in a space isolated from the inlet storage channel A portion of the lower portion along the direction has an outlet hole opened and the upper portion forms a sealed storage space, and may include an outlet storage channel connected to the first channel to guide the outlet flow of the first solution along the first direction. have. The second flow path may flow into the upper portion in the first direction through the second opening 242 and flow in the first direction, and then flow out to the lower portion in the first direction. Here, the first solution may be seawater, and the first solution may be a high concentration solution having a high concentration of 3.0 wt% or more. The second solution may be fresh water, and the second solution may be a low concentration solution having a low concentration salt of 0.1 wt% or less. That is, the first solution can use a solution with a concentration of 0.1 wt% or less, and the second solution can use any solution with a concentration of 3.0 wt% or more. On the contrary, the first solution can use a solution with a concentration of 0.1 wt% or less, and the second solution can use any solution with a concentration of 3.0 wt% or more.

제1 커버(20)는 제1 프레임(100)의 상부에 결합되며, 제1 유로와 제2 유로의 일부 경로를 형성 할 수 있다. 제1 커버(20)의 외측에는 제1 용액이 유입되는 제1 용액 유입부(24), 제2 용액이 유입되는 제2 용액 유입부(22), 그리고 전극용액이 유입되는 전극용액 유입부(26)를 포함할 수 있다. 여기서, 제3 용액인 전극용액은 제1 용액일 수 있다. 그리고 제3 용액은 고농도 염수 및 페로시아나이드(Ferrocyanide: [Fe(CN)6]4-) 계열의 용액 또는 전해질 용액 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The first cover 20 is coupled to the upper portion of the first frame 100, and may form a partial path between the first flow path and the second flow path. On the outside of the first cover 20, a first solution inlet 24 through which a first solution is introduced, a second solution inlet 22 through which a second solution is introduced, and an electrode solution inlet through which an electrode solution is introduced ( 26). Here, the electrode solution that is the third solution may be the first solution. And the third solution may include one or more of a high concentration saline and ferrocyanide (Ferrocyanide: [Fe (CN) 6] 4- ) -based solution or electrolyte solution.

제1 커버(20)의 내측에는 제1 용액이 유입되어 제1 유로로 안내되는 제1 용액 유입구멍, 제2 용액이 유입되어 안내되는 제2 용액 유입구멍, 그리고 전극용액이 유입되어 안내되는 전극용액 유입구멍이 구비될 수 있다.Inside the first cover 20, a first solution is introduced, a first solution inlet hole guided to the first flow path, a second solution inlet hole guided by a second solution inlet, and an electrode through which an electrode solution is introduced and guided A solution inlet hole may be provided.

제2 커버(30)는 제1 프레임(100)의 하부에서 제1 커버(20)와 대응하는 위치에 결합되며, 제1 유로와 제2 유로의 나머지 경로를 형성할 수 있다. 제2 커버(30)의 외측에는 제1 용액이 유출되는 제1 용액 유출부(34), 제2 용액이 유출되는 제2 용액 유출부(32), 그리고 전극용액이 유출되는 전극용액 유출부(36)를 포함할 수 있다. 제2 커버(30)의 내측에는 제1 용액이 외부로 유출되도록 안내되는 제1 용액 유출구멍, 제2 용액이 외부로 유출되도록 안내되는 제2 용액 유출구멍, 그리고 전극용액이 유출되도록 안내되는 전극용액 유출구멍이 구비될 수 있다.The second cover 30 is coupled to a position corresponding to the first cover 20 in the lower portion of the first frame 100 and may form the remaining paths of the first flow path and the second flow path. On the outer side of the second cover 30, a first solution outlet portion 34 through which a first solution flows out, a second solution outlet portion 32 through which a second solution flows out, and an electrode solution outlet portion through which an electrode solution flows out ( 36). Inside the second cover 30, the first solution outlet hole is guided so that the first solution is discharged to the outside, the second solution outlet hole is guided so that the second solution is discharged to the outside, and the electrode is guided so that the electrode solution is discharged A solution outlet hole may be provided.

제2 프레임(10)은 제1 프레임(100)의 내부 결합을 지지하는 외형을 갖고 형성할 수 있다. 제2 프레임(10)은 상부와 하부가 개구된 형상이며, 측면도 부분 개구되어 제1 프레임(100)을 보호할 수 있다. 제2 프레임(10)은 스택의 길이 방향을 따라 조립의 용이성 및 자동화를 위해 단일 또는 복수개가 결합된 구조로 조립될 수 있다.The second frame 10 may be formed with an outer shape supporting the inner coupling of the first frame 100. The second frame 10 has a shape in which upper and lower portions are opened, and side surfaces are partially opened to protect the first frame 100. The second frame 10 may be assembled into a single or multiple combined structure for ease of assembly and automation along the length direction of the stack.

전극부는 제1 전극(220), 제2 전극(260), 전극 케이스(224), 접촉부(226)를 포함할 수 있다.The electrode part may include a first electrode 220, a second electrode 260, an electrode case 224, and a contact part 226.

제1 전극(220)은 본체부의 중심부에서 제1 방향으로 길게 원기둥형상으로 형성되어 내측 중심부에 구비될 수 있다. 즉, 제1 전극(220)은 제1 방향을 따라 길게 원기둥형상으로 형성되어 제1 프레임(100)의 내측 중심부에 구비될 수 있다.The first electrode 220 may be formed in a cylindrical shape elongated in the first direction from the center portion of the main body portion and provided in the inner center portion. That is, the first electrode 220 may be formed in a cylindrical shape long along the first direction and provided in the inner central portion of the first frame 100.

제2 전극(260)은 제1 전극(220)으로부터 미리 설정된 간격으로 이격되어 제2 방향을 따라 라운드 형상으로 형성될 수 있다. The second electrode 260 may be spaced apart from the first electrode 220 at a predetermined interval and formed in a round shape along the second direction.

전극 케이스(224)는 제1 전극(220)을 보호하는 형상을 갖고 제1 전극(220)의 외측에서 제1 전극(220)을 감싸는 원통형으로 형성할 수 있다. 전극 케이스(224)는 제1 방향을 따라 길게 개구부(224a)를 구비할 수 있다. The electrode case 224 has a shape that protects the first electrode 220 and may be formed in a cylindrical shape surrounding the first electrode 220 from the outside of the first electrode 220. The electrode case 224 may have an opening 224a long along the first direction.

제1 전극(220)과 제2 전극(260)은 내측 중심부와 외측에 각각 구비됨을 고려하여 전극 면적의 균형을 맞추기 위해 제1 전극(220)의 구조를 반응 면적이 극대화하도록 형성할 수 있다.Considering that the first electrode 220 and the second electrode 260 are provided at the inner center and the outer side, the structure of the first electrode 220 may be formed to maximize the reaction area in order to balance the electrode area.

접촉부(226)는 제1 전극(220)의 외주면과 전극 케이스(224) 사이에 구비되어 제3 유로를 흐르는 제3 용액과의 접촉면적을 증대시킬 수 있다. 접촉부(226)는 제3 용액과의 접촉면적을 증대시켜 반응면적을 확보함으로써, 중심부의 제1 전극(220)과 외측의 제2 전극(260) 간에 전극 면적의 균형을 맞출 수 있으면 다양한 형태로 형성될 수 있다. 접촉부(226)는 제1 전극(220)의 외주면에 접힌형상 또는 굴곡된 판형으로 형성될 수 있으며, 핀형상, 해리컬 구조로 구비될 수 있다. 또한, 제1 전극(220) 자체를 폼(form) 또는 메쉬(mesh) 구조로 형성할 수도 있다. 그리고 접촉부(226)는 복수로 구비될 수 있다. 예를 들어, 접촉부(226)는 제1 전극(220)의 외측에 구비되는 제1 접촉부(226a), 그리고 제1 접촉부(226a)의 외측에 구비되는 제2 접촉부(226b)를 포함할 수 있다. 접촉부(226)를 복수로 구비함에 따라 제1 용액과의 접촉면적을 더 증대시킬 수 있다. 또한, 제1 전극(220)은 접촉부(226)와 일체형으로 구성할 수 있으며, 이를 통해 제1 전극(220)의 탈착이 가능하도록 구성하여 제1 전극(220)의 유지세정을 용이하도록 할 수 있다.The contact part 226 may be provided between the outer circumferential surface of the first electrode 220 and the electrode case 224 to increase the contact area with the third solution flowing through the third flow path. The contact portion 226 increases the contact area with the third solution to secure a reaction area, and thus can be used in various forms if the electrode area can be balanced between the first electrode 220 in the center and the second electrode 260 in the center. Can be formed. The contact portion 226 may be formed in a folded shape or a curved plate shape on the outer circumferential surface of the first electrode 220, and may be provided in a pin shape or a helical structure. Also, the first electrode 220 itself may be formed in a form or a mesh structure. In addition, a plurality of contact portions 226 may be provided. For example, the contact portion 226 may include a first contact portion 226a provided outside the first electrode 220 and a second contact portion 226b provided outside the first contact portion 226a. . As a plurality of contact portions 226 are provided, the contact area with the first solution can be further increased. In addition, the first electrode 220 may be configured integrally with the contact portion 226, and thus, the first electrode 220 may be configured to be detachable to facilitate maintenance cleaning of the first electrode 220. have.

제2 전극(260)은 곡률을 갖는 원판형으로 형성되어 제1 전극(220)과 간격을 두고 이온교환막부(240)의 외측에 구비될 수 있다. 제2 전극(260)의 외주면에 간격을 두고 제4 유로를 형성하며, 제3 유로의 출구에 연결되어 유입되는 제3 용액이 제4 유로를 따라 유동하여 외부로 유출하도록 안내하는 전극 커버부(230)를 더 포함할 수 있다. 전극 커버부(230)의 외측에는 전극용액 유출부(36)로부터 유출되는 전극용액이 제4 유로로 유입되는 전극용액 입구(232), 전극용액 입구(232)와 대응하는 위치에 구비되어 제4 유로를 따라 유동한 전극용액이 외부로 유출되는 전극용액 출구(234)를 포함할 수 있다. 전극 커버부(230)는 제2 프레임(10)에 결합될 수 있다. 전극 커버부(230)는 일체형으로 형성될 수 있으며, 필요에 따라 복수로 구분되어 제2 프레임(10)에 결합되는 형태로 형성될 수도 있다.The second electrode 260 is formed in a disc shape having a curvature, and may be provided outside the ion exchange membrane unit 240 at a distance from the first electrode 220. An electrode cover part that forms a fourth flow path at a distance on the outer circumferential surface of the second electrode 260 and is connected to the outlet of the third flow path to guide the inflowing third solution to flow out along the fourth flow path and flow out. 230) may be further included. On the outside of the electrode cover portion 230, the electrode solution flowing out from the electrode solution outlet portion 36 is provided at a position corresponding to the electrode solution inlet 232 and the electrode solution inlet 232 flowing into the fourth flow path, and the fourth An electrode solution outlet 234 through which the electrode solution flowing along the flow path flows out may be included. The electrode cover 230 may be coupled to the second frame 10. The electrode cover part 230 may be formed integrally, or may be divided into a plurality if necessary, and may be formed in a form coupled to the second frame 10.

이온교환막부(240)는 그리고 제1 전극(220)과 제2 전극(260) 사이에서 제1 전극(220)을 중심으로 제2 방향을 따라 라운드 형상으로 적층되는 양이온교환막(2410)(CEM ; Cation Exchange Membrane)과 음이온교환막(2401)(AEM ; Anion Exchange Membrane)을 포함한 분리막층을 복수로 포함할 수 있다. 그리고 이온교환막부(240)는 양이온교환막(2410)과 음이온교환막(2401)에 각각 구비되어 서로 이웃한 교환막과 간격을 유지하면서 제1 용액과 제2 용액의 유로가 되는 스페이서가 형성될 수 있다. 즉, 이온교환막부(240)에서 분리막층은 음이온교환막(2401), 제1 용액 스페이서(2402), 양이온교환막(2410), 제2 용액 스페이서(2412)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 용액 스페이서(2402)를 사이에 두고 결합되는 음이온교환막(2401)과 양이온교환막(2410)은 서로 순서를 바꾸어 구비될 수 있다. 즉, 분리막층은 음이온교환막(2401), 제1 용액 스페이서(2402), 양이온교환막(2410), 제2 용액 스페이서(2412)의 순서로 구비될 수 있으며, 양이온교환막(2410), 제1 용액 스페이서(2402), 음이온교환막(2401), 제2 용액 스페이서(2412)의 순서로 구비될 수도 있다. 분리막층은 양이온교환막(2410), 제1 용액 스페이서(2402), 양이온교환막(2410), 제2 용액 스페이서(2412)의 조합을 1세트로 하며, 복수의 세트로 구비될 수 있다. 이러한 경우, 분리막층은 음이온교환막(2401), 제1 용액 스페이서(2402), 양이온교환막(2410), 제2 용액 스페이서(2412)의 조합을 1세트로 하여 나선(spiral)형으로 돌리면서 복수의 세트로 적층하면서 원통형 스택을 형성할 수 있다. 제1 용액 스페이서(2402)는 음이온교환막(2401)과 양이온교환막(2410) 사이에 구비되며, 제1 용액이 흐르는 통로인 제1 개구부(241)의 양측벽이 가스켓 또는 접착층으로 구비될 수 있다. 제2 용액 스페이서(2412)는 음이온교환막(2401)과 양이온교환막(2410) 사이에 구비되며, 제1 용액이 흐르는 통로인 제1 개구부(241)의 양측벽이 가스켓 또는 접착층으로 구비될 수 있다. 따라서, 원통형 스택이 형성된 상태에서 제1 용액은 제1 개구부(241)를 통해 원통형 스택의 원주방향인 제2 방향을 따라 흐르며, 제2 용액은 제2 개구부(242)를 통해 원통형 스택의 높이방향인 제1 방향을 따라 흐르게 할 수 있다. 상기한 바와 같이 이온교환막부(240)에서 양이온교환막(2410)과 음이온교환막(2401)은 가스켓과 일체형으로 구비될 수 있다. 또한, 스페이서는 양이온교환막(2410)과 음이온교환막(2401) 표면에 유로 패턴을 갖는 패턴형 이온교환막으로 형성될 수 있다. 따라서, 이온교환막부(240)는 평막형상의 이온교환막에 스페이서를 추가하여 구성하는 방식과 패턴형 이온교환막을 단독으로 사용하는 경우 모두 구현할 수 있다. The ion-exchange membrane unit 240 and the cation-exchange membrane 2410 stacked in a round shape along the second direction around the first electrode 220 between the first electrode 220 and the second electrode 260 (CEM; Cation Exchange Membrane) and anion exchange membrane 2401 (AEM; Anion Exchange Membrane) may include a plurality of separation membrane layers. In addition, the ion exchange membrane unit 240 may be provided on the cation exchange membrane 2410 and the anion exchange membrane 2401, respectively, and spacers serving as flow paths of the first solution and the second solution may be formed while maintaining a distance from neighboring exchange membranes. That is, the separation layer in the ion exchange membrane unit 240 may include an anion exchange membrane 2401, a first solution spacer 2402, a cation exchange membrane 2410, and a second solution spacer 2412. Here, the anion exchange membrane 2401 and the cation exchange membrane 2410 that are coupled with the first solution spacer 2402 interposed therebetween may be provided in reverse order. That is, the separation membrane layer may be provided in the order of an anion exchange membrane 2401, a first solution spacer 2402, a cation exchange membrane 2410, and a second solution spacer 2412, and the cation exchange membrane 2410, the first solution spacer It may be provided in the order of (2402), anion exchange membrane 2401, the second solution spacer 2412. The separation membrane layer includes a combination of a cation exchange membrane 2410, a first solution spacer 2402, a cation exchange membrane 2410, and a second solution spacer 2412, and may be provided in a plurality of sets. In this case, the separation membrane layer is a plurality of combinations of the anion exchange membrane 2401, the first solution spacer 2402, the cation exchange membrane 2410, and the second solution spacer 2412, and turns in a spiral form to form a plurality. Cylindrical stacks can be formed while stacking in sets. The first solution spacer 2402 is provided between the anion exchange membrane 2401 and the cation exchange membrane 2410, and both side walls of the first opening 241, which is a passage through which the first solution flows, may be provided as a gasket or an adhesive layer. The second solution spacer 2412 is provided between the anion exchange membrane 2401 and the cation exchange membrane 2410, and both side walls of the first opening 241, which is a passage through which the first solution flows, may be provided as a gasket or an adhesive layer. Therefore, in the state in which the cylindrical stack is formed, the first solution flows through the first opening 241 along the circumferential second direction of the cylindrical stack, and the second solution flows through the second opening 242 in the height direction of the cylindrical stack. Phosphorus can be made to flow along the first direction. As described above, the cation exchange membrane 2410 and the anion exchange membrane 2401 in the ion exchange membrane unit 240 may be integrally provided with the gasket. Further, the spacer may be formed of a patterned ion exchange membrane having a flow path pattern on the surfaces of the cation exchange membrane 2410 and the anion exchange membrane 2401. Therefore, the ion exchange membrane unit 240 can be implemented in both a method of constructing by adding a spacer to a flat membrane-shaped ion exchange membrane and a pattern-type ion exchange membrane alone.

이온교환막부(240)는 롤 형태로 감겨 적층된 상태에서 미리 설정된 위치에 1개의 절단면을 갖는 형태로 형성할 수 있다. 이온교환막부(240)의 절단면이 최소화되면 절단에 따른 조립 공정의 불편성 및 구조의 복잡성을 최소화할 수 있어, 스택 조립의 생산성을 확보할 수 있다. 제1 용액이 유동하는 제1 유로와 제2 용액이 유동하는 제2 유로가 제1 방향 또는 제2 방향에서 서로 격리되어 구획될 수 있다. 이온교환막부(240)는 양이온교환막(2410)과 음이온교환막(2401)의 적층시 비 이온전도성의 아주 얇은 친수성의 다공성 필름을 분리막의 막 오염 저감 층 또는 오염 물질 방지층(2401a1, 2401a2)으로 사용할 수 있다. 또한, 다공성 지지체를 사용함으로써 이온은 이온교환막쪽으로 확산시키고, 음이온성 오염물질의 적층을 감소시킬 수 있다. 그리고 오염물질이 적층되더라도 물리적 적층으로 후처리시 잘 떨어질 수 있다.The ion exchange membrane portion 240 may be wound in a roll form and formed in a form having one cut surface at a predetermined position in a stacked state. When the cut surface of the ion exchange membrane portion 240 is minimized, it is possible to minimize inconvenience and structure complexity of the assembly process due to cutting, thereby ensuring productivity of stack assembly. The first flow path through which the first solution flows and the second flow path through which the second solution flows may be separated from each other in the first direction or the second direction and partitioned. The ion exchange membrane unit 240 may use a very thin hydrophilic porous film having non-ionic conductivity when laminating the cation exchange membrane 2410 and the anion exchange membrane 2401 as a membrane contamination reduction layer or a contaminant prevention layer 2401a1 or 2401a2 of the separation membrane. have. In addition, by using a porous support, ions can diffuse toward the ion exchange membrane and reduce the deposition of anionic contaminants. In addition, even if contaminants are stacked, they may fall well during post-treatment by physical stacking.

그리고 스페이서 또는 패턴 이외에 모세관현상이 매우 잘 발생되는 구조의 지지체를 사용할 경우, 외부의 펌프 도움없이 지속적으로 충방전이 가능한 소형 파워 팩(power pack)을 구성할 수 있다. 또한, 다공성 지지체를 사용함으로써 이온은 이온교환막쪽으로 확산시키고, 음이온성 오염물질의 적층을 감소시킬 수 있다. 그리고 오염물질이 적층되더라도 물리적 적층으로 후처리시 잘 떨어질 수 있다. 여기서, 지지체는 휴지와 같은 종이, 친수성 직물, 부직포 복합체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 모세관 현상에 의해 펌프의 도움 없이도 용액 공급이 가능한 지지체를 일반 스페이서 대신 사용할 수 있으므로 충전식 원통형 스택(rechargeable stack)에 적용할 수 있다.In addition, when a support having a structure in which capillary phenomenon is very well generated in addition to a spacer or a pattern is used, a small power pack capable of continuously charging and discharging without the aid of an external pump can be constructed. In addition, by using a porous support, ions can diffuse toward the ion exchange membrane and reduce the deposition of anionic contaminants. In addition, even if contaminants are stacked, they may fall well during post-treatment by physical stacking. Here, the support may include paper such as tissue paper, a hydrophilic fabric, and a nonwoven composite. For example, a support capable of supplying a solution without the aid of a pump due to capillary action can be used in place of a general spacer, and thus can be applied to a rechargeable cylindrical stack.

한편, 이온교환막부(240)의 외주면과 제2 전극(260)의 사이에 구비되는 전극 스페이서(250)를 더 포함할 수 있다. 그리고 이온교환막부(240)에 구비되어 제1 유로와 제2 유로 이외의 부분을 밀봉하는 밀봉부를 더 포함할 수 있다. 밀봉부는 이온교환막부(240)의 절단면을 본딩하는 방법을 포함하여 제1 유로와 제2 유로 이외의 부분을 밀봉함으로써 각각의 유로를 통해서만 해당되는 용액이 흐르도록 실링하는 기능을 할 수 있다. 따라서, 밀봉부는 제4 유로에도 적용이 가능하다. 밀봉부를 적용함으로써 제1 용액과 제2 용액 등이 각각 실링상태를 유지하며, 본체부 내에서 해당되는 유로를 통해 이동할 수 있다. 그리고 이온교환막부(240)는 이온교환막의 표면에 형성되는 오염물질 방지층(2401a1, 2401a2)을 더 포함할 수 있다. 오염물질 방지층(2401a1, 2401a2)은 다공성 지지체로 형성할 수 있다. 오염물질 방지층(2401a1, 2401a2)은 이온교환전도성 물질이 함침되지 않은 다공성 지지체를 사용할 수 있다. 오염물질 방지층(2401a1, 2401a2)의 경우, 분리막의 조립 단계에서 추가될 수 있고, 또는 분리막의 생산 과정에서 일체형으로 구성할 수 있다. 오염물질 방지층(2401a1, 2401a2)은 기공 크기가 10~50nm이고 두께가 1um 미만인 친수성이면서 기공성 지지체(Hydrophilic Porous substrate) 또는 코팅층으로 형성할 수 있다. 분리막 성능에 영향을 최소화하기 위해 오염물질 방지층(2401a1, 2401a2)의 두께는 최소화될수록 유리하다. 오염물질 방지층(2401a1, 2401a2)은 음이온교환막(2401)의 표면에 형성될 수 있다. 음이온교환막(2401)의 표면에 오염물질의 부착을 방지하는 오염물질 방지층(2401a1, 2401a2)을 다공성 지지체로 형성함으로써 이온은 이온교환막쪽으로 확산시키고, 음이온성 오염물질의 적층은 감소시킬 수 있다. 그리고 오염물질이 일부 적층되더라도 물리적 적층으로 후처리시 잘 떨어질 수 있다. 따라서, 음이온교환막(2401)의 표면 오염에 대한 방지 및 후처리 공정에서 더 큰 효과를 얻을 수 있다. 그리고 전체적인 이온교환막의 이온교환 반응을 향상시킬 수 있으며 염도차 발전부의 발전효율을 더 증대시킬 수 있다. 기존에는 음이온 교환 특성에 따른 음이온성 오염물질이 다수 적층 가능성이 있었고, 한 번 적층되면 이온 결합으로 후처리시에도 잘 떨어지지 않는 문제점이 있었다. Meanwhile, the electrode spacer 250 provided between the outer circumferential surface of the ion exchange membrane unit 240 and the second electrode 260 may be further included. In addition, the ion exchange membrane unit 240 may further include a sealing unit that seals portions other than the first flow path and the second flow path. The sealing portion may function to seal the corresponding solution to flow only through each flow path by sealing portions other than the first flow path and the second flow path, including a method of bonding the cut surfaces of the ion exchange membrane portion 240. Therefore, the sealing portion is also applicable to the fourth flow path. By applying the sealing portion, the first solution and the second solution, etc., each maintain a sealing state, and can move through the corresponding flow path in the body portion. In addition, the ion exchange membrane unit 240 may further include contaminant prevention layers 2401a1 and 2401a2 formed on the surface of the ion exchange membrane. Contaminant prevention layers 2401a1 and 2401a2 may be formed of a porous support. The contaminant prevention layers 2401a1 and 2401a2 may use a porous support that is not impregnated with an ion exchange conductive material. In the case of the contaminant prevention layers 2401a1 and 2401a2, they may be added in the assembly step of the separator, or may be integrally formed in the production process of the separator. Contaminant prevention layers 2401a1 and 2401a2 may be formed of a hydrophilic porous substrate or coating layer having a pore size of 10-50 nm and a thickness of less than 1 um. In order to minimize the effect on the membrane performance, the thickness of the contaminant prevention layers 2401a1 and 2401a2 is advantageous as it is minimized. Contaminant prevention layers 2401a1 and 2401a2 may be formed on the surface of the anion exchange membrane 2401. By forming the contaminant prevention layers 2401a1 and 2401a2 to prevent the adhesion of contaminants to the surface of the anion exchange membrane 2401 as a porous support, ions diffuse toward the ion exchange membrane and the stacking of anionic contaminants can be reduced. In addition, even if some contaminants are stacked, they may fall off well during post-treatment by physical stacking. Therefore, it is possible to obtain a greater effect in the surface treatment of the anion exchange membrane 2401 and prevention of contamination. In addition, it is possible to improve the ion exchange reaction of the entire ion exchange membrane, and further increase the power generation efficiency of the salinity difference power generation unit. Previously, there was a possibility of stacking a large number of anionic contaminants according to the anion exchange characteristics, and once stacked, there was a problem that they do not fall well even during post-treatment by ion bonding.

상기한 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 염도차 발전장치는 양이온교환막(2410)과 음이온교환막(2401)의 한 쌍을 이용하여 복수의 이온분리막을 나선(spiral)형 적층구조로 개선한 원통형의 염도차 발전부에서 복수의 이온교환막을 따라 제1 용액 또는 제2 용액이 해당되는 유로를 통해 크로스 플로우(cross-flow)가 가능하다. 그리고 염도차 발전부를 원통형 스택 형태로 형성함으로써 대용량을 위한 모듈화에 매우 유리할 뿐 아니라, 교체와 재생이 매우 간단한 장점을 갖는다. 또한, 염도차 발전부의 조립이 간단하여 생산 단가를 낮출 수 있다. 또한, 원통형 스택의 운전 도중 후처리가 용이하여 오염 물질의 처리가 용이하고, 사용되는 에너지를 감소시킬 수 있다. 여기서, 후처리는 물리적 방식의 공기 주입법(air sparging)을 사용할 수 있다. 그리고 후처리는 화학적 방식의 희석된 수산화나트륨(NaOH), 탄산나트륨(Na2CO3) 또는 산 등을 이용한 세정(CIP ; Cleaning In Place)을 사용할 수 있다. 또한, 후처리는 물리적 방식과 화학적 방식을 조합한 형태로도 사용할 수 있다.As described above, the salinity difference power generation apparatus according to the first embodiment of the present invention uses a pair of cation exchange membrane 2410 and anion exchange membrane 2401 to improve a plurality of ion separation membranes into a spiral stacked structure. A cross-flow is possible through a flow path to which a first solution or a second solution is applied along a plurality of ion exchange membranes in a cylindrical salinity difference power generation unit. In addition, by forming the salt-generating power generation unit in the form of a cylindrical stack, it is very advantageous for modularization for a large capacity, and has a very simple replacement and regeneration. In addition, it is possible to lower the production cost by simply assembling the salt road vehicle power generation unit. In addition, post-processing is easy during the operation of the cylindrical stack, so it is easy to treat contaminants, and energy used can be reduced. Here, post-treatment may use a physical method of air sparging. In addition, post-treatment may be performed using a chemical method of dilution of sodium hydroxide (NaOH), sodium carbonate (Na2CO3) or acid (CIP; Cleaning In Place). In addition, post-treatment may be used in a combination of physical and chemical methods.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 염도차 발전장치를 도시한 도면이며, 도 7은 도 6의 결합관계를 도시한 분리 사시도이다. 도 6과 도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 염도차 발전장치는 본 발명의 제1 실시예에 따른 염도차 발전장치와 같이 염도차 발전부를 원통형 스택 형태로 형성한다. 다만, 이온교환막부(240a)의 절단면이 1개인 구조에서 제1 용액의 유로와 전극용액의 유로를 상이하게 형성한 차이점이 있다.6 is a view showing a salt road vehicle power generation apparatus according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an exploded perspective view showing the coupling relationship of FIG. 6. Referring to FIGS. 6 and 7, the salinity difference generator according to the second embodiment of the present invention forms the salinity difference generator in the form of a cylindrical stack like the salinity difference generator according to the first embodiment of the present invention. However, there is a difference in that the flow path of the first solution and the flow path of the electrode solution are differently formed in a structure in which the ion exchange membrane portion 240a has one cut surface.

먼저, 제1 커버(20a)는 제1 프레임(100a)의 상부에 결합되며, 제1 유로와 제2 유로의 일부 경로를 형성 할 수 있다. 제1 커버(20a)의 외측에는 제1 용액이 유입되는 제1 용액 유입부(24a1), 제1 용액이 유출되는 제1 용액 유출부(24a2), 제2 용액이 유입되는 제2 용액 유입부(22a), 그리고 제3 용액인 전극용액이 유입되는 전극용액 유입부(26a)를 포함할 수 있다. 여기서, 전극용액 유입부(26a)는 제1 유입부(26a1), 제2 유입부(26a2)로 형성할 수 있다. 제1 유입부(26a1)에는 제1 유입구멍(26a11)이 구비되며, 제2 유입부(26a2)에는 제2 유입구멍(26a21)이 구비될 수 있다. 제1 유입부(26a1)는 전극 커버부(230a)의 전극용액 입구(232a)와 연결될 수 있다. 따라서, 전극용액은 제1 유입부(26a1)와 전극용액 입구(232a)로 각각 공급될 수 있다.First, the first cover 20a is coupled to the upper portion of the first frame 100a, and may form some paths of the first flow path and the second flow path. Outside the first cover 20a, a first solution inlet 24a1 through which a first solution flows, a first solution outlet 24a2 through which a first solution flows, and a second solution inlet through which a second solution flows 22a, and an electrode solution inlet 26a into which the third solution, the electrode solution, is introduced. Here, the electrode solution inlet 26a may be formed as a first inlet 26a1 and a second inlet 26a2. The first inlet 26a1 may be provided with a first inlet hole 26a11, and the second inlet 26a2 may be provided with a second inlet hole 26a21. The first inlet 26a1 may be connected to the electrode solution inlet 232a of the electrode cover 230a. Therefore, the electrode solution may be supplied to the first inlet 26a1 and the electrode solution inlet 232a, respectively.

제2 커버(30a)는 제1 프레임(100a)의 하부에서 제1 커버(20a)와 대응하는 위치에 결합되며, 제2 커버(30a)의 외측에는 제2 용액이 유출되는 제2 용액 유출부(32a)를 포함할 수 있다.The second cover 30a is coupled to a position corresponding to the first cover 20a in the lower portion of the first frame 100a, and a second solution outlet portion through which the second solution flows out of the second cover 30a. It may include (32a).

본 발명의 제2 실시예에 따른 염도차 발전장치의 제1 유로는 제1 방향의 상부로 유입되어 제2 방향을 따라 유동한 후 제1 방향의 상부로 유출될 수 있다. 제1 유로는 제1 방향을 따라 상부의 일부가 개구된 유입구멍(102a1)을 갖고 하부가 밀봉된 저장공간을 형성하며, 제1 용액의 제1 방향 유입을 안내하는 유입 저장 채널, 유입 저장 채널에 연결되어 제2 방향을 따라 제1 용액의 유입 유동을 안내하는 제1 채널, 그리고 유입 저장 채널과 격리된 공간에 구비되어 제1 방향을 따라 상부의 일부가 개구된 유출구멍(102a2)을 갖고 하부가 밀봉된 저장공간을 형성하며, 제1 채널에 연결되어 제1 방향을 따라 제1 용액의 유출 유동을 안내하는 유출 저장 채널을 포함할 수 있다.The first flow path of the salinity difference power generation apparatus according to the second embodiment of the present invention may flow into the upper portion of the first direction and flow along the second direction and then flow out of the upper portion of the first direction. The first flow path has an inlet hole 102a1 in which a portion of the upper part is opened along the first direction, and a lower portion forms a sealed storage space, and an inlet storage channel and an inlet storage channel guide the inflow of the first solution in the first direction. It is connected to the first channel for guiding the inflow flow of the first solution along the second direction, and is provided in a space isolated from the inflow storage channel and has an outlet hole 102a2 in which a part of the upper part is opened along the first direction. The lower part may form a sealed storage space, and may include an outflow storage channel connected to the first channel and guiding the outflow flow of the first solution along the first direction.

상기한 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 염도차 발전장치는 내부 전극인 제1 전극으로 유입되는 전극용액의 유출입구조 및 제1 용액의 유출입 구조를 변경하여 복수의 스택을 연결하여 모듈로 구성할 때 연결라인 구성이 용이해져 전체적인 염도차 발전장치의 모듈화 공정 관리에 유리할 수 있다.As described above, the salinity difference power generation apparatus according to the second embodiment of the present invention is configured to connect a plurality of stacks by changing the outflow structure of the electrode solution and the outflow structure of the first solution flowing into the first electrode, which is an internal electrode. When constructing, it is easy to construct the connection line, which can be advantageous for the modularization process management of the overall salt road power generation device.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 염도차 발전장치를 도시한 도면이며, 도 9는 도 8의 결합관계를 도시한 분리 사시도이다. 도 8과 도 9를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 염도차 발전장치는 본 발명의 제1 실시예에 따른 염도차 발전장치와 같이 염도차 발전부를 원통형 스택 형태로 형성한다. 다만, 이온교환막부(240b)의 절단면이 2개인 구조에서 제1 용액의 유로와 전극용액의 유로를 상이하게 형성한 차이점이 있다. 이온교환막부(240b)의 절단면은 서로 대향되는 위치에 구비될 수 있다. 그리고 이온교환막부(240b)의 절단면이 2개인 구조에 대응하여 제2 전극(260b1, 260b2), 전극 스페이서(250b1, 250b2), 전극 커버부(230b1, 230b2)가 각각 2개로 구분되어 형성되는 점에서도 차이점이 있다. 제2 전극(260b1, 260b2)은 제21 전극(260b1)과 제22 전극(260b2)을 포함할 수 있다. 전극 스페이서(250b1, 250b2)는 제1 전극 스페이서(250b1)와 제2 전극 스페이서(250b2)를 포함할 수 있다. 그리고 전극 커버부(230b1, 230b2)는 제1 전극 커버부(230b1)와 제2 전극 커버부(230b2)를 포함할 수 있다.8 is a view showing a salt road vehicle power generation apparatus according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 9 is an exploded perspective view showing the coupling relationship of FIG. 8. Referring to FIGS. 8 and 9, the salt road vehicle power generation apparatus according to the third embodiment of the present invention forms the salt road vehicle power generation unit in the form of a cylindrical stack, like the salt road vehicle power generation apparatus according to the first embodiment of the present invention. However, there is a difference in that the flow path of the first solution and the flow path of the electrode solution are differently formed in a structure having two cut surfaces of the ion exchange membrane portion 240b. The cut surfaces of the ion exchange membrane portion 240b may be provided at positions facing each other. In addition, the second electrode 260b1, 260b2, the electrode spacers 250b1, 250b2, and the electrode cover portions 230b1, 230b2 are divided into two, respectively, in correspondence to a structure having two cut surfaces of the ion exchange membrane portion 240b. There is also a difference. The second electrodes 260b1 and 260b2 may include a 21st electrode 260b1 and a 22nd electrode 260b2. The electrode spacers 250b1 and 250b2 may include a first electrode spacer 250b1 and a second electrode spacer 250b2. In addition, the electrode cover parts 230b1 and 230b2 may include a first electrode cover part 230b1 and a second electrode cover part 230b2.

먼저, 제1 커버(20b)는 제1 프레임(100b)의 상부에 결합되며, 제1 유로와 제2 유로의 일부 경로를 형성 할 수 있다. 제1 커버(20b)의 외측에는 제1 용액이 유입되는 제1 용액 유입부(24b), 제2 용액이 유입되는 제2 용액 유입부(22b), 그리고 제3 용액인 전극용액이 유입되는 전극용액 유입부(26b)를 포함할 수 있다. First, the first cover 20b is coupled to the upper portion of the first frame 100b, and may form some paths of the first flow path and the second flow path. On the outside of the first cover 20b, a first solution inlet 24b through which a first solution is introduced, a second solution inlet 22b through which a second solution is introduced, and an electrode through which a third solution electrode solution is introduced It may include a solution inlet (26b).

제2 커버(30b)는 제1 프레임(100b)의 하부에서 제1 커버(20b)와 대응하는 위치에 결합되며, 제2 커버(30b)의 외측에는 제1 용액이 유출되는 제1 용액 유출부(34b), 제2 용액이 유출되는 제2 용액 유출부(32b), 전극용액이 유출되는 전극용액 유출부(36b)를 포함할 수 있다.The second cover 30b is coupled to a position corresponding to the first cover 20b at a lower portion of the first frame 100b, and a first solution outlet portion in which a first solution is discharged outside the second cover 30b (34b), the second solution outlet portion 32b through which the second solution flows out, and the electrode solution outlet portion 36b through which the electrode solution flows out may be included.

그리고 제1 전극 커버부(230b1)의 외측에는 전극용액 유출부(36b)로부터 유출되는 전극용액이 제4 유로로 유입되는 제1 전극용액 입구(232b1), 제1 전극용액 입구(232b1)와 대응하는 위치에 구비되어 제4 유로를 따라 유동한 전극용액이 외부로 유출되는 제1 전극용액 출구(234b1)를 포함할 수 있다. 제2 전극 커버부(230b2)의 외측에는 전극용액 유출부(36b)로부터 유출되는 전극용액이 제4 유로로 유입되는 제2 전극용액 입구(232b2), 제2 전극용액 입구(232b2)와 대응하는 위치에 구비되어 제4 유로를 따라 유동한 전극용액이 외부로 유출되는 제2 전극용액 출구(234b2)를 포함할 수 있다. 즉, 전극용액 입구는 제1 입구, 제2 입구로 형성할 수 있다. 그리고 전극용액 출구는 제1 출구, 제2 출구로 형성할 수 있다. 제1 입구와 제2 입구는 제2 커버(30b)의 전극용액 유출부(36b)와 각각 연결될 수 있다. 따라서, 전극용액은 전극용액 유출부(36b)를 통해 제1 입구와 제2 입구로 각각 각각 공급될 수 있다.And the outer side of the first electrode cover portion 230b1 corresponds to the first electrode solution inlet 232b1 and the first electrode solution inlet 232b1 through which the electrode solution flowing out from the electrode solution outlet 36b flows into the fourth flow path. The first electrode solution outlet 234b1 in which the electrode solution flows along the fourth flow path and is discharged to the outside may be provided. On the outer side of the second electrode cover portion 230b2, the electrode solution flowing out from the electrode solution outlet portion 36b corresponds to the second electrode solution inlet 232b2 and the second electrode solution inlet 232b2 flowing into the fourth flow path. It may include a second electrode solution outlet (234b2) that is provided at the position and flows out of the electrode solution flowing along the fourth flow path. That is, the electrode solution inlet may be formed as a first inlet and a second inlet. In addition, the electrode solution outlet may be formed as a first outlet and a second outlet. The first inlet and the second inlet may be respectively connected to the electrode solution outlet portion 36b of the second cover 30b. Therefore, the electrode solution may be respectively supplied to the first inlet and the second inlet through the electrode solution outlet portion 36b.

본 발명의 제3 실시예에 따른 염도차 발전장치의 제1 유로는 제1 방향의 상부로 유입되어 제2 방향을 따라 유동한 후 제1 방향의 하부로 유출될 수 있다. 다만, 제1 용액이 제2 방향을 따라 유동하는 길이를 짧게 형성할 수 있다. 제1 유로는 제1 방향을 따라 상부의 일부가 개구된 유입구멍(102b)을 갖고 하부가 밀봉된 저장공간을 형성하며, 제1 용액의 제1 방향 유입을 안내하는 유입 저장 채널, 유입 저장 채널에 연결되어 제2 방향을 따라 제1 용액의 유입 유동을 안내하는 제1 채널, 그리고 유입 저장 채널과 격리된 공간에 구비되어 제1 방향을 따라 하부의 일부가 개구된 유출구멍을 갖고 상부가 밀봉된 저장공간을 형성하며, 제1 채널에 연결되어 제1 방향을 따라 제1 용액의 유출 유동을 안내하는 유출 저장 채널을 포함할 수 있다. 여기서, 이온교환막부의 절단면은 제1 절단면, 제2 절단면으로 구분될 수 있다. 그리고 유입 저장 채널과 유출 저장 채널은 이온교환막부의 제1 절단면과 제2 절단면에 각각 대응하여 서로 대향되는 위치에 구비될 수 있다. 즉, 유입 저장 채널은 제1 절단면에 구비될 수 있으며, 유출 저장 채널은 제2 절단면에 구비될 수 있다.The first flow path of the salinity difference power generation apparatus according to the third embodiment of the present invention may flow into the upper portion of the first direction and flow along the second direction, and then flow out of the lower portion of the first direction. However, the length in which the first solution flows along the second direction may be shortened. The first flow path has an inlet hole 102b in which a portion of the upper part is opened along a first direction, and a lower portion forms a sealed storage space, and an inlet storage channel and an inlet storage channel guide the inflow of the first solution in the first direction. It is connected to the first channel for guiding the inflow flow of the first solution along the second direction, and is provided in a space isolated from the inflow storage channel and has an outlet hole in which a part of the lower portion is opened along the first direction and the upper portion is sealed. It forms a storage space, and may include an outlet storage channel connected to the first channel to guide the outlet flow of the first solution along the first direction. Here, the cut surface of the ion exchange membrane portion may be divided into a first cut surface and a second cut surface. In addition, the inflow storage channel and the outflow storage channel may be provided at positions opposite to each other corresponding to the first and second cut surfaces of the ion exchange membrane. That is, the inlet storage channel may be provided on the first cut surface, and the outlet storage channel may be provided on the second cut surface.

상기한 바와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 염도차 발전장치는 제1 용액의 유출입 구조와 외부 전극인 제2 전극(260b1, 260b2)으로 유입되는 전극용액의 유출입구조를 변경하여 전체적인 염도차 발전장치의 발전 성능을 향상시킬 수 있다. 이온교환막부(240b)의 절단면이 많아 지면 조립 과정이 복잡해질 수 있으나 이온 교환막을 감는 두께가 증가할 경우, 제1 용액의 이동 거리가 늘어나 제2 용액과의 염도차이에 의한 성능 감소와 농도 분극 현상이 심화될 수 있다. 따라서, 이온교환막을 감는 두께가 증가할수록 이온교환막부(240b)의 절단면이 1개인 것 보다는 2개인 경우가 염도차 발전장치의 발전 성능 향상에 유리하다.As described above, the salinity difference generator according to the third embodiment of the present invention changes the overall salinity difference by changing the outflow structure of the first solution and the outflow structure of the electrode solution flowing into the second electrodes 260b1 and 260b2 as external electrodes. The power generation performance of the power generation device can be improved. The assembly process may be complicated if the number of cut surfaces of the ion exchange membrane portion 240b increases, but when the thickness of the ion exchange membrane increases, the distance of movement of the first solution increases and the performance decrease and concentration polarization due to the difference in salinity with the second solution The phenomenon may be intensified. Therefore, as the thickness of the ion exchange membrane is increased, it is advantageous to improve the power generation performance of the salinity difference power generation device when the ion exchange membrane portion 240b has two cut surfaces rather than one.

도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 염도차 발전장치를 도시한 도면이며, 도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 염도차 발전장치의 충방전 관계를 도시한 도면이다. 도 10과 도 11을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 염도차 발전장치는 본 발명의 제1 실시예에 따른 염도차 발전장치와 같이 염도차 발전부를 원통형 스택 형태로 형성한다. 다만, 이온교환막부(240c)의 절단면이 2개인 구조에서 제2 용액의 제2 유로와 제3 용액인 전극용액의 제3 유로와 제4 유로방향을 제1 방향으로 동일하게 형성하여 염 충원이 용이하게 할 수 있다. 그리고 제1 용액의 유로는 기존과 같이하여 이온 염도차와 전극 반응을 용이하게 할 수 있도록 구성한 차이점이 있다. 이온교환막부(240c)의 절단면은 서로 대향되는 위치에 구비될 수 있다. 그리고 이온교환막부(240c)의 절단면이 2개인 구조에 대응하여 제2 전극(260c), 전극 스페이서, 전극 커버부가 각각 2개로 구분되어 형성되는 점과 제2 전극(260c)의 형상을 다르게 형성하고 소형의 충전형으로 형성하는 점에서도 차이점이 있다.10 is a view showing a salt road vehicle power generation device according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a view showing a charge and discharge relationship of the salt road vehicle power generation device according to a fourth embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 10 and 11, the salinity difference generator according to the fourth embodiment of the present invention forms the salinity difference generator in the form of a cylindrical stack like the salinity difference generator according to the first embodiment of the present invention. However, in the structure having two cut surfaces of the ion exchange membrane portion 240c, the second flow path of the second solution and the third flow path and the fourth flow path of the electrode solution, which is the third solution, are formed in the same direction in the first direction so that salt filling is performed. It can be easily done. In addition, there is a difference in the flow path of the first solution configured to facilitate the ionic salinity difference and the electrode reaction. The cut surfaces of the ion exchange membrane portion 240c may be provided at positions facing each other. In addition, the second electrode 260c, the electrode spacer, and the electrode cover are divided into two, respectively, corresponding to the structure in which the ion exchange membrane portion 240c has two cut surfaces, and the shape of the second electrode 260c is differently formed. There is also a difference in that it is formed in a compact charging type.

먼저, 제1 커버(20c)는 제1 프레임(100c)의 상부에 결합되며, 제1 유로, 제2 유로, 제3 유로, 제4 유로의 일부 경로를 형성 할 수 있다. 제1 커버(20c)의 외측에는 제1 용액이 유입되는 제1 용액 유입부(24c), 그리고 제3 용액인 전극용액이 유입되는 전극용액 유입부(26c)를 포함할 수 있다. First, the first cover 20c is coupled to the upper portion of the first frame 100c, and may form some paths of the first flow path, the second flow path, the third flow path, and the fourth flow path. An outer side of the first cover 20c may include a first solution inlet 24c through which the first solution is introduced, and an electrode solution inlet 26c through which the third solution, the electrode solution, is introduced.

제2 커버(30c)는 제1 프레임(100c)의 하부에서 제1 커버(20c)와 대응하는 위치에 결합되며, 제2 커버(30c)의 외측에는 제1 용액이 유출되는 제1 용액 유출부(34c)를 포함할 수 있다.The second cover 30c is coupled to a position corresponding to the first cover 20c in the lower portion of the first frame 100c, and a first solution outlet portion in which the first solution is discharged outside the second cover 30c (34c).

본 발명의 제3 실시예에 따른 염도차 발전장치의 제1 유로는 제1 방향의 상부로 유입되어 제2 방향을 따라 유동한 후 제1 방향의 하부로 유출될 수 있다. 다만, 제1 용액이 제2 방향을 따라 유동하는 길이를 짧게 형성할 수 있다. 제1 유로는 제1 방향을 따라 상부의 일부가 개구된 유입구멍(102c)을 갖고 하부가 밀봉된 저장공간을 형성하며, 제1 용액의 제1 방향 유입을 안내하는 유입 저장 채널, 유입 저장 채널에 연결되어 제2 방향을 따라 제1 용액의 유입 유동을 안내하는 제1 채널, 그리고 유입 저장 채널과 격리된 공간에 구비되어 제1 방향을 따라 하부의 일부가 개구된 유출구멍을 갖고 상부가 밀봉된 저장공간을 형성하며, 제1 채널에 연결되어 제1 방향을 따라 제1 용액의 유출 유동을 안내하는 유출 저장 채널을 포함할 수 있다. 여기서, 이온교환막부(240c)의 절단면은 제1 절단면, 제2 절단면으로 구분될 수 있다. 그리고 유입 저장 채널과 유출 저장 채널은 이온교환막부(240c)의 제1 절단면과 제2 절단면에 각각 대응하여 서로 대향되는 위치에 구비될 수 있다. 즉, 유입 저장 채널은 제1 절단면에 구비될 수 있으며, 유출 저장 채널은 제2 절단면에 구비될 수 있다.The first flow path of the salinity difference power generation apparatus according to the third embodiment of the present invention may flow into the upper portion of the first direction and flow along the second direction, and then flow out of the lower portion of the first direction. However, the length in which the first solution flows along the second direction may be shortened. The first flow path has an inlet hole 102c in which a portion of the upper part is opened along the first direction, and a lower portion forms a sealed storage space, and the inlet storage channel and the inlet storage channel guide the inflow of the first solution in the first direction. It is connected to the first channel for guiding the inflow flow of the first solution along the second direction, and is provided in a space isolated from the inflow storage channel and has an outlet hole in which a part of the lower portion is opened along the first direction and the upper portion is sealed. It forms a storage space, and may include an outlet storage channel connected to the first channel to guide the outlet flow of the first solution along the first direction. Here, the cut surface of the ion exchange membrane portion 240c may be divided into a first cut surface and a second cut surface. In addition, the inflow storage channel and the outflow storage channel may be provided at positions opposite to each other corresponding to the first cut surface and the second cut surface of the ion exchange membrane portion 240c, respectively. That is, the inlet storage channel may be provided on the first cut surface, and the outlet storage channel may be provided on the second cut surface.

상기한 바와 같이 본 발명의 제4 실시예에 따른 염도차 발전장치는 제1 용액의 유출입 구조와 제2 전극(260c)의 형상을 변경하여 염도차 발전장치를 충전과 방전이 가능한 소형 파워팩으로 형성할 수 있다. 충전식 원통형 스택(rechargeable stack)으로 형성하기 위해 이온교환막부(240c)에서 스페이서 대신 모세관 현상을 이용할 수 있는 모세관 현상 유도 지지체를 이용하여 유로를 형성할 수 있다. 예를 들어, 직물 휴지와 같이 모세관 현상에 의해 펌프의 도움없이도 모세관 현상에 의해 유량 공급이 가능하게 구현할 수 있다. 그리고 외부 전극인 제2 전극(260c)의 형상을 다르게 형성할 수 있다. 한편, 상부 커버인 제1 커버(20c)는 개폐가 용이하게 형성할 수 있다. 제1 커버(20c)를 통해 염충전과 제1 용액의 공급이 별도로 가능하도록 분리할 수 있다. 하부 커버인 제2 커버(30c)를 통해서는 제1 용액만 배출되도록 형성할 수 있다.As described above, the salinity difference generator according to the fourth embodiment of the present invention is formed into a compact power pack capable of charging and discharging the salt difference generator by changing the outflow structure of the first solution and the shape of the second electrode 260c. can do. In order to form a rechargeable cylindrical stack, a flow path may be formed using a capillary phenomenon inducing support capable of using a capillary phenomenon instead of a spacer in the ion exchange membrane portion 240c. For example, it is possible to implement a flow rate supply through a capillary phenomenon without the aid of a pump due to a capillary phenomenon such as a tissue paper. In addition, the shape of the second electrode 260c, which is an external electrode, may be formed differently. Meanwhile, the first cover 20c, which is the upper cover, can be easily opened and closed. Through the first cover 20c, salt filling and supply of the first solution can be separated to be possible separately. Through the second cover 30c which is the lower cover, only the first solution may be discharged.

본 발명의 제4 실시예에 따른 염도차 발전장치를 충전식 원통형 스택으로 형성함으로써 염충전과 염방전을 반복적으로 충방전을 실시하여 전기를 생산할 수 있다. 그리고 제3 용액인 전극용액은 저농도 용액을 사용시 물 반응을 유도하기 위해 분리막 적층을 2.5V이상 되도록 설계할 수 있다. 그리고 염용액의 사용이 가능하다. 또한, 본 발명의 제4 실시예에서의 연속 충방전 시스템의 구현을 위해 제1 유로로 공급되는 용액은 저농도 용액을 사용하고, 제2 유로, 제3 유로, 그리고 제4 유로에 공급되는 제2 용액과 전극용액으로 사용되는 제3 용액은 고농도의 염용액을 사용할 수 있다.By forming the salinity difference generator according to the fourth embodiment of the present invention into a rechargeable cylindrical stack, salt charging and discharging can be repeatedly performed to produce electricity. In addition, the electrode solution, which is the third solution, may be designed such that the separator stack is 2.5 V or more to induce water reaction when a low concentration solution is used. And it is possible to use salt solution. In addition, for the implementation of the continuous charge and discharge system in the fourth embodiment of the present invention, the solution supplied to the first flow path uses a low concentration solution, and the second flow path, the third flow path, and the second flow path supplied to the fourth flow path As the solution and the third solution used as the electrode solution, a high concentration salt solution may be used.

도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 염도차 발전장치의 모듈결합관계를 도시한 도면이다. 도 12를 참조하면, 절단면 2개인 원통형 스택을 복수로 구비하고, 제1 용액의 연결라인과 제2 용액의 연결라인을 구비하여 개별 원통형 스택을 연결함으로써 염도차 발전장치의 모듈을 형성할 수 있다.12 is a view showing a module coupling relationship of the salt road power generation device according to the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 12, a plurality of cylindrical stacks having two cutting surfaces are provided, and a connection line of a first solution and a connection line of a second solution are provided to connect individual cylindrical stacks to form a module of a salt-water power generation device. .

도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 염도차 발전장치의 다른 모듈결합관계를 도시한 도면이다. 도 13을 참조하면, 절단면 2개인 원통형 스택을 복수로 구비함에 있어서, 이온교환막부가 포함된 본체부 층, 본체부 층을 기준으로 상부의 용액 입구층, 하부의 용액 출구층을 각각 구분하여 적층형태로 형성할 수 있다. 그리고 제1 용액의 연결라인과 제2 용액의 연결라인, 그리고 전극용액의 연결라인을 통해 본체부 층에 구비된 개별 원통형 스택을 연결함으로써 염도차 발전장치의 모듈을 형성할 수 있다. 상기한 바와 같이 염도차 발전장치를 모듈화하면, 각 개별의 원통형 스택을 각각 연결하는데 필요한 연결 부품을 최소화하면서 발전 용량을 증대시킬 수 있기 때문에 염도차 발전 시스템의 소형화 및 모듈의 경제성을 확보할 수 있다.13 is a view showing another module coupling relationship of the salt road power generation apparatus according to the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 13, in a plurality of cylindrical stacks having two cut surfaces, a body part layer including an ion exchange membrane part, a solution inlet layer at the top, and a solution outlet layer at the bottom are separated and stacked based on the body part layer. It can be formed into a shape. In addition, by connecting the individual cylindrical stacks provided on the main body layer through the connection line of the first solution, the connection line of the second solution, and the connection line of the electrode solution, a module of the salt-water power generation device can be formed. As described above, the modularity of the salinity car power generation device can increase the power generation capacity while minimizing the connecting parts required to connect the respective cylindrical stacks, thereby miniaturizing the salinity car power generation system and securing the economics of the module. .

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 여기에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 다양하게 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이것도 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although preferred embodiments of the present invention have been described through the above, the present invention is not limited thereto, and it is possible to implement various modifications within the scope of the claims and detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it is within the scope of the present invention.

20 ; 제1 커버 30 ; 제2 커버
220 ; 제1 전극 230 ; 전극 커버부
240 ; 이온교환막부 250 ; 전극 스페이서
260 ; 제2 전극20; First cover 30; Second cover
220; First electrode 230; Electrode cover
240; Ion exchange membrane portion 250; Electrode spacer
260; Second electrode

Claims (21)

서로 다른 염 농도를 갖는 제1 용액과 제2 용액이 서로 다른 유로를 통해 각각 유입되어 염도차 발전 전기를 생산하는 염도차 발전부를 포함하며,
상기 염도차 발전부는
높이방향인 제1 방향으로 길고 원주방향인 제2 방향으로 라운드된 형상으로 형성되는 본체부,
상기 본체부의 중심부에서 상기 제1 방향으로 길게 형성되는 제1 전극과 상기 제1 전극으로부터 미리 설정된 간격으로 이격되어 상기 제2 방향을 따라 라운드 형상으로 형성되는 제2 전극을 포함하는 전극부, 그리고
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에서 상기 제1 전극을 중심으로 상기 제2 방향을 따라 라운드 형상으로 적층되는 양이온교환막과 음이온교환막을 포함하며, 미리 설정된 위치에 상기 제1 용액이 유동하는 제1 유로와 상기 제2 용액이 유동하는 제2 유로가 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향에서 서로 격리되는 이온교환막부
를 포함하는 염도차 발전장치.A first solution and a second solution having different salt concentrations are respectively introduced through different flow paths, and include a salinity difference power generation unit for producing salinity difference generation electricity,
The salinity car power generation unit
The body portion formed in a shape that is long in the first direction in the height direction and rounded in the second direction in the circumferential direction,
An electrode portion including a first electrode formed elongated in the first direction in a center portion of the main body portion and a second electrode spaced apart at a predetermined interval from the first electrode and formed in a round shape along the second direction, and
And a cation exchange membrane and an anion exchange membrane stacked in a round shape along the second direction with respect to the first electrode between the first electrode and the second electrode, wherein the first solution flows at a predetermined position. An ion exchange membrane part in which a first flow path and a second flow path through which the second solution flows are isolated from each other in the first direction or the second direction
Salinity car power generation device comprising a. 제1항에서,
상기 본체부는
상기 전극부와 상기 이온교환막부를 지지하며, 상기 제1 유로와 상기 제2 유로의 메인 경로를 형성하는 제1 프레임,
상기 제1 프레임의 상부에 결합되며, 상기 제1 유로와 상기 제2 유로의 일부 경로를 형성하는 제1 커버,
상기 제1 프레임의 하부에서 상기 제1 커버와 대응하는 위치에 결합되며, 상기 제1 유로와 상기 제2 유로의 나머지 경로를 형성하는 제2 커버, 그리고
상기 제1 프레임의 내부 결합을 지지하는 외형을 갖고 형성하는 제2 프레임
을 포함하는 염도차 발전장치.In claim 1,
The body portion
A first frame supporting the electrode portion and the ion exchange membrane portion and forming a main path between the first flow path and the second flow path,
The first cover is coupled to the upper portion of the first frame, and forms a partial path between the first flow path and the second flow path,
A second cover coupled to a position corresponding to the first cover in a lower portion of the first frame, and forming a remaining path between the first flow path and the second flow path, and
A second frame formed with an outer shape supporting the inner coupling of the first frame
Salinity car power generation device comprising a. 제2항에서,
상기 제1 전극은 제1 방향을 따라 길게 원기둥형상으로 형성되어 상기 제1 프레임의 내측 중심부에 구비되며, 제3 용액이 유동하는 제3 유로를 형성하는 염도차 발전장치.In claim 2,
The first electrode is formed in a long columnar shape along the first direction and is provided at the inner center of the first frame, and the salt-differential power generation device forming a third flow path through which the third solution flows. 제3항에서,
상기 제1 전극을 보호하는 전극 케이스, 그리고
상기 제1 전극의 외주면과 상기 전극 케이스 사이에 구비되어 상기 제3 용액과의 접촉면적을 증대시키는 접촉부를 더 포함하는 염도차 발전장치.In claim 3,
An electrode case protecting the first electrode, and
It is provided between the outer circumferential surface of the first electrode and the electrode case, further comprising a contact portion for increasing the contact area with the third solution. 제3항에서,
상기 제2 전극은 곡률을 갖는 원판형으로 형성되어 상기 제1 전극과 간격을 두고 상기 이온교환막부의 외측에 구비되는 염도차 발전장치.In claim 3,
The second electrode is formed in a disk shape having a curvature, and a salt difference power generation device provided at an outer side of the ion exchange membrane unit at a distance from the first electrode. 제5항에서,
상기 제2 전극의 외주면에 간격을 두고 제4 유로를 형성하며, 상기 제3 유로의 출구에 연결되어 유입되는 상기 제3 용액이 상기 제4 유로를 따라 유동하여 외부로 유출하도록 안내하는 전극 커버부를 더 포함하는 염도차 발전장치.In claim 5,
An electrode cover part that forms a fourth flow path at intervals on the outer circumferential surface of the second electrode, and guides the third solution flowing through the fourth flow path to flow out through the fourth flow path and flow out along the fourth flow path. Salinity car power generation device further comprising. 제1항에서,
상기 제1 용액은 염농도가 3.0wt% 이상인 고농도 용액인 염도차 발전장치.In claim 1,
The first solution is a salt-concentration power generator having a salt concentration of 3.0 wt% or higher. 제1항에서,
상기 제2 용액은 염농도가 0.1wt% 이하인 저농도 용액인 염도차 발전장치.In claim 1,
The second solution is a low-concentration solution having a salt concentration of 0.1 wt% or less. 제3항에서,
상기 제3 용액은 상기 제1 용액인 염도차 발전장치.In claim 3,
The third solution is the salt solution difference power generation device of the first solution. 제3항에서,
상기 제3 용액은 고농도 염수, 페로시아나이드 계열의 용액 또는 전해질 용액 중 하나 이상을 포함하는 염도차 발전장치.In claim 3,
The third solution is a high-concentration brine, a ferric cyanide-based solution, or a salinity difference generator comprising at least one of an electrolyte solution. 제1항에서,
상기 이온교환막부는 롤 형태로 감겨 적층되는 염도차 발전장치.In claim 1,
The ion exchange membrane unit is a salt difference power generator that is wound and stacked in a roll form. 제11항에서,
상기 이온교환막부의 외주면과 상기 제2 전극의 사이에 구비되는 전극 스페이서를 더 포함하는 염도차 발전장치.In claim 11,
Salinity difference power generation device further comprises an electrode spacer provided between the outer peripheral surface of the ion exchange membrane portion and the second electrode. 제12항에서,
상기 이온교환막부에 구비되어 상기 제1 유로와 상기 제2 유로 이외의 부분을 밀봉하는 밀봉부를 더 포함하는 염도차 발전장치.In claim 12,
It is provided in the ion-exchange membrane portion further comprising a sealing portion for sealing a portion other than the first flow path and the second flow path. 제13항에서,
상기 이온교환막부의 표면에 형성되는 오염물질 방지층을 더 포함하는 염도차 발전장치.In claim 13,
Salinity difference power generation device further comprises a pollutant prevention layer formed on the surface of the ion exchange membrane. 제14항에서,
상기 양이온교환막과 상기 음이온교환막에 각각 구비되어 서로 이웃한 교환막과 간격을 유지하면서 상기 제1 용액과 상기 제2 용액의 유로가 되는 스페이서가 일체형으로 형성되는 염도차 발전장치.In claim 14,
It is provided in the cation exchange membrane and the anion exchange membrane, respectively, while maintaining a gap with the exchange membrane adjacent to each other, a salt difference power generation device in which a spacer serving as a flow path of the first solution and the second solution is integrally formed. 제15항에서,
상기 스페이서는
상기 양이온교환막과 상기 음이온교환막 표면에 유로 패턴을 갖는 패턴형 이온교환막으로 형성되는 염도차 발전장치.In claim 15,
The spacer
A salt-difference power generation device formed of a pattern type ion exchange membrane having a flow path pattern on the surface of the cation exchange membrane and the anion exchange membrane. 제1항에서,
상기 제1 유로는 상기 제1 방향의 상부로 유입되어 상기 제2 방향을 따라 유동한 후 상기 제1 방향의 하부로 유출되는 염도차 발전장치.In claim 1,
The first flow passage is introduced into the upper portion of the first direction, flows in the second direction and then flows out to the lower side of the first direction. 제17항에서,
상기 제1 유로는
상기 제1 방향을 따라 상부가 개구되고 하부가 밀봉된 저장공간을 형성하며, 상기 제1 용액의 상기 제1 방향 유입을 안내하는 유입 저장 채널,
상기 유입 저장 채널에 연결되어 상기 제2 방향을 따라 상기 제1 용액의 유입 유동을 안내하는 제1 채널, 그리고
상기 유입 저장 채널과 격리된 공간에 구비되어 상기 제1 방향을 따라 하부가 개구되고 상부가 밀봉된 저장공간을 형성하며, 상기 제1 채널에 연결되어 상기 제1 방향을 따라 상기 제1 용액의 유출 유동을 안내하는 유출 저장 채널
을 포함하는 염도차 발전장치.In claim 17,
The first flow path
An inflow storage channel for guiding the inflow of the first solution in the first direction, forming a storage space with an upper opening and a lower sealing along the first direction,
A first channel connected to the inflow storage channel and guiding the inflow flow of the first solution along the second direction, and
It is provided in a space isolated from the inflow storage channel to form a storage space with a lower opening and an upper seal along the first direction, and is connected to the first channel to discharge the first solution along the first direction. Outflow storage channel to guide flow
Salinity car power generation device comprising a. 제1항에서,
상기 제2 유로는 상기 제1 방향의 상부로 유입되어 상기 제1 방향을 따라 유동한 후 상기 제1 방향의 하부로 유출되는 염도차 발전장치.In claim 1,
The second flow passage is introduced into the upper portion of the first direction, flows in the first direction and then flows out to the lower side in the first direction. 제1항에서,
상기 제1 유로는 상기 제1 방향의 상부로 유입되어 상기 제2 방향을 따라 유동한 후 상기 제1 방향의 상부로 유출되는 염도차 발전장치.In claim 1,
The first flow path flows in the first direction and flows along the second direction, and then the salt-differential power generation device that flows out in the first direction. 제20항에서,
상기 제1 유로는
상기 제1 방향을 따라 상부가 개구되고 하부가 밀봉된 저장공간을 형성하며, 상기 제1 용액의 상기 제1 방향 유입을 안내하는 유입 저장 채널,
상기 유입 저장 채널에 연결되어 상기 제2 방향을 따라 상기 제1 용액의 유입 유동을 안내하는 제1 채널, 그리고
상기 유입 저장 채널과 격리된 공간에 구비되어 상기 제1 방향을 따라 상부가 개구되고 하부가 밀봉된 저장공간을 형성하며, 상기 제1 채널에 연결되어 상기 제1 방향을 따라 상기 제1 용액의 유출 유동을 안내하는 유출 저장 채널
을 포함하는 염도차 발전장치.In claim 20,
The first flow path
An inflow storage channel that forms an upper opening and a sealed storage space along the first direction and guides the first solution to flow in the first direction,
A first channel connected to the inflow storage channel and guiding the inflow flow of the first solution along the second direction, and
It is provided in a space isolated from the inflow storage channel to form an upper opening and a sealed storage space along the first direction, and is connected to the first channel to discharge the first solution along the first direction. Outflow storage channel to guide flow
Salinity car power generation device comprising a.
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