KR102179429B1 - 전해환원 모듈 플랜지 및 이를 포함하는 전해환원 시스템 - Google Patents

전해환원 모듈 플랜지 및 이를 포함하는 전해환원 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102179429B1
KR102179429B1 KR1020180161961A KR20180161961A KR102179429B1 KR 102179429 B1 KR102179429 B1 KR 102179429B1 KR 1020180161961 A KR1020180161961 A KR 1020180161961A KR 20180161961 A KR20180161961 A KR 20180161961A KR 102179429 B1 KR102179429 B1 KR 102179429B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
gas
electrolytic reduction
unit
flange
Prior art date
Application number
KR1020180161961A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200073609A (ko
Inventor
이종광
김성욱
류동석
홍순석
전민구
최은영
허진목
Original Assignee
한국원자력연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국원자력연구원 filed Critical 한국원자력연구원
Priority to KR1020180161961A priority Critical patent/KR102179429B1/ko
Publication of KR20200073609A publication Critical patent/KR20200073609A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102179429B1 publication Critical patent/KR102179429B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
    • C25C7/005—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells of cells for the electrolysis of melts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C5/00—Electrolytic production, recovery or refining of metal powders or porous metal masses
    • C25C5/04—Electrolytic production, recovery or refining of metal powders or porous metal masses from melts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
    • C25C7/02—Electrodes; Connections thereof
    • C25C7/025—Electrodes; Connections thereof used in cells for the electrolysis of melts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
    • C25C7/06—Operating or servicing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/34—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of metals not provided for in groups C25C3/02 - C25C3/32

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

전해환원 모듈 플랜지 및 이를 포함하는 전해환원 시스템이 소개된다.
이 중에서 전해환원 모듈 플랜지는, 전해환원 공정을 위한 전해조에 안착 가능하고 복수개의 전극 슬롯이 형성된 플랜지 본체와, 복수개의 전극 슬롯에 삽입 가능한 전극 유닛과, 불활성 기체를 상기 전해조에 제공하고, 상기 전극 유닛에서 발생된 반응 기체를 외부로 배출하는 기체 매니폴드 유닛과, 플랜지 본체가 상기 전해조에 안착될 때 전해조와 전기적으로 연결되도록 플랜지 본체에 제공되는 전기 접속 유닛을 포함할 수 있다.

Description

전해환원 모듈 플랜지 및 이를 포함하는 전해환원 시스템{ELECTROLYTIC REDUCTION MODULAR FLANGE AND ELECTROLYTIC REDUCTION SYSTEM HAVING IT}
본 발명은 전해환원 모듈 플랜지 및 이를 포함하는 전해환원 시스템에 관한 것이다.
불순한 원료로부터 금속을 회수하거나 금속 산화물로부터 금속을 추출하기 위해서, 전기화학적 전해환원 공정이 사용될 수 있다. 전기화학적 전해환원 공정은 금속 산화물과 같은 산화물 원료를 함유하는 음극 모듈에서 환원 전위를 발생시킬 수 있다.
예를 들어, 환원 전위의 영향하에서, 금속 산화물(MO: metal oxide) 원료로부터 산소(O)가 용융염 전해질 내에 산소 이온(O2-)으로 용해되며, 이에 따라 금속 산화물은 금속(M)으로 변환되어 음극 모듈에 남게 된다. 음극 환원반응은 아래의 반응식 1와 같을 수 있다.
[반응식 1]
MO + 2e- → M + O2-
양극 모듈에서, 산소 이온은 산소 가스로 변환되며, 양극 산화반응은 아래의 반응식 2와 같을 수 있다.
[반응식 2]
O2- → ½O2 + 2e-
전기화학적 전해환원 공정에서, 금속 산화물은 우라늄 이산화물(UO2)일 수 있으며, 환원 생성물은 우라늄 금속일 수 있다.
한편, 종래 사용후핵연료 전해환원 시스템의 경우, 사용후핵연료 전해환원 공정에서는 약 650℃로 유지되는 용융염 전해질 내에 양극과 음극을 침지시킨 후, 전기적 신호를 인가하여 전기화학적 반응을 통해 음극에 포함된 산화물 연료를 금속 형태로 변환시키게 된다. 이를 위해, 종래 전해환원장치는 히터, 전해조, 양극, 양극 덮개, 기체 공급관, 기체 배출관, 음극, 연료 바스켓, 기준전극 등을 포함할 수 있다.
그런데, 종래 기체 배출관은 고온의 반응 기체에 지속적으로 노출되기 때문에 산화 및 부식에 의한 손상이 발생될 수 있다. 이 경우 교체를 통한 유지보수가 필요하다.
또한, 기체 공급관 및 기체 배출관은 이들의 설치 틈새로 가스가 외부로 누출되지 않도록 플랜지 모듈에 용접하여 설치하므로, 유지보수를 위해 관만을 현장에서 분해하는 것은 통상의 원격조작장비를 사용하여서는 작업이 거의 불가능하다.
또한, 플랜지 모듈의 유지보수를 위해 플랜지 모듈 전체를 전해환원 시스템으로부터 분리하기 위해서는 전기적 연결부, 기체 공급관 및 기체 배출관의 분리가 반드시 선행되어야 한다. 이를 위해 종래의 전해환원 시스템이 설치된 시설에는 플랜지 모듈의 분리를 위해 각각의 작업 지점에 접근 가능한 다자유도의 원격조작시스템이 필요할 뿐만 아니라, 분해 작업의 성격상 작업이 복잡하고 난이도가 높아 종종 실수에 의한 문제가 발생할 수 있다. 또한, 유지보수 이후에 플랜지 모듈을 다시 설치하는 경우에도 동일한 문제가 예상된다.
이에 전해환원 공정을 위한 구성품들을 쉽게 설치하고 분해할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
국내 등록특허공보 10-1723553호 (2017.03.30. 등록)
본 발명의 실시예들은 사용후핵연료 전해환원 공정을 위한 양극 모듈 및 음극 모듈 조합을 쉽게 확장할 수 있는 전해환원 모듈 플랜지 및 이를 포함하는 전해환원 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 전해조에 대한 전해환원 모듈 플랜지의 설치시, 전해조 및 전해환원 모듈 플랜지 간에 전기 및 기체 접속이 동시에 이루어질 수 있는 전해환원 모듈 플랜지 및 이를 포함하는 전해환원 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 양극에서 발생된 반응 기체를 불활성 기체로 냉각시킬 수 있는 이중관 구조를 통해, 관로 부식을 최소화할 수 있고, 배관의 용이한 교체가 가능한 전해환원 모듈 플랜지 및 이를 포함하는 전해환원 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 전해환원 모듈 플랜지는, 전해환원 공정을 위한 전해조에 안착 가능하고, 복수개의 전극 슬롯이 형성된 플랜지 본체; 복수개의 상기 전극 슬롯에 삽입 가능한 전극 유닛; 상기 전극 유닛에서 발생된 반응 기체를 외부로 배출하는 기체 매니폴드 유닛; 및 상기 플랜지 본체가 상기 전해조에 안착될 때, 상기 전해조와 전기적으로 연결되도록 상기 플랜지 본체에 제공되는 전기 접속 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 전해환원 시스템은, 전해환원 공정을 위한 전해조; 상기 전해조에 조립 가능한 전해환원 모듈 플랜지; 외부 전력을 상기 전해환원 모듈 플랜지에 공급하는 전력 공급 라인; 불활성 기체를 상기 전해환원 모듈 플랜지에 제공하기 위한 기체 공급 라인; 및 상기 전해환원 모듈 플랜지에서 배출되는 반응 기체를 외부로 배출하기 위한 기체 배출 라인을 포함하고, 상기 전해환원 모듈 플랜지는, 전해환원 공정을 위한 전해조에 안착 가능하고, 복수 개의 전극 슬롯이 형성된 플랜지 본체; 복수 개의 상기 전극 슬롯에 삽입 가능한 전극 유닛; 불활성 기체를 상기 전해조에 제공하고, 상기 전극 유닛에서 발생된 반응 기체를 외부로 배출하는 기체 매니폴드 유닛; 및 상기 플랜지 본체가 상기 전해조에 안착될 때, 상기 전해조와 전기적으로 연결되도록 상기 플랜지 본체에 제공되는 전기 접속 유닛을 포함하는 전해환원 시스템.
본 발명의 실시예들은 기본 구성을 유지하면서도, 사용후핵연료 전해환원 공정을 위한 양극 모듈 및 음극 모듈 조합을 쉽게 확장할 수 있으므로, 공정 처리 용량을 효과적으로 조정할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 플랜지 모듈의 설치와 동시에 전기 및 기체 접속이 이루어지므로, 원격작업으로 수행되는 공정 운전에 편의성을 제공할 수 있고, 이를 용융염 기반의 전기화학 공정장치로 쉽게 확대 적용 가능하다는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 양극으로부터 발생되는 고온의 반응 기체를 이중관 구조로 냉각시킴으로써, 관로 부식을 최소화할 수 있고, 고온 부식성 가스에 의한 가스 배관 손상 시 매니폴드 모듈만 현장에서 교체 가능함으로써 작업 시간과 유지보수 비용을 크게 줄일 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해환원 시스템을 도시한 전방 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전해환원 시스템을 도시한 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해환원 시스템을 도시한 후방 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전해환원 시스템의 내부 구성을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전해환원 모듈 플랜지를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해환원 모듈 플랜지의 양극 모듈을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해환원 모듈 플랜지의 음극 모듈을 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해환원 모듈 플랜지에서 기체 매니폴드 유닛을 분리하여 도시한 분리 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 매니폴드 유닛의 상부를 절개하여 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 매니폴드 유닛과 전극 모듈 간의 연결 구조를 도시한 평면도이다.
도 11은 본 발명의 변형예에 따른 기체 매니폴드 유닛과 전극 모듈 간의 연결 구조를 도시한 평면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전해환원 모듈 플랜지의 제 1 접속구 및 제 2 접속구를 도시한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해환원 모듈 플랜지의 전기 접속유닛을 도시한 부분 단면 사시도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 전해환원 모듈 플랜지의 클램프 유닛을 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
그리고 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해환원 시스템을 도시한 전방 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전해환원 시스템을 도시한 측면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해환원 시스템을 도시한 후방 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전해환원 시스템의 내부 구성을 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전해환원 시스템(1)은, 전해조(20), 전해환원 모듈 플랜지(10), 전력 공급 라인(30), 기체 공급 라인(40) 및 기체 배출 라인(50)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 전해조(20)는 산화물 원료(예를 들면, 사용후핵연료)에서 금속을 추출하기 위한 전해환원 공정이 이루어지는 반응조를 포함할 수 있다. 이 전해조(20)에서는 음극 모듈(220) 및 양극 모듈(210)이 용융염 전해질에 침지된 상태에서, 음극 모듈(220)에 의한 음극 환원 반응과, 양극 모듈(210)에 의한 양극 산화반응이 진행될 수 있다.
예컨대, 전해조(20) 내 환원 전위의 영향하에서, 산화물(금속 산화물) 원료로부터 산소(O)가 용융염 전해질 내에 산소 이온(O2-)으로 용해될 수 있고, 금속 산화물은 금속(M)으로 변환되어 음극 모듈(220)에 남게 될 수 있다. 여기서, 금속 산화물이 우라늄 이산화물(UO2)인 경우, 음극 모듈(220)에 남게 되는 환원 생성물은 우라늄 금속일 수 있다.
본 실시예에서 금속 산화물로는 우라늄 이산화물이 사용될 수 있지만, 이에 한정되지는 아니하며, 우라늄 이산화물 이외에도, 다양한 종류의 금속 산화물이 사용될 수 있다. 아울러, 용융염 전해질의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 환원될 산화물 원료에 따라 달라질 수 있다. 또한, 양극 재료 또한 금속 전극인 백금이나 세라믹 전극과 같은 비소모성 전극, 그리고 탄소 등의 소모성 전극이 사용될 수 있다.
전해조(20)의 측벽에는 융융염 전해질의 온도를 고온(예를 들면, 650도)으로 가열하기 위한 히터(21)가 마련될 수 있고, 전해조(20)의 바닥면에는 단열을 위한 단열 블록(22)이 설치될 수 있다. 이들 전해조(20), 히터(21) 및 단열 블록(22)은 지지 프레임(23)에 의해 지지될 수 있다. 그리고 전해조(20)의 외측벽에는 전력 공급 라인(30)의 전력 전극 바(31)가 설치될 수 있고, 전해조(20)의 상부에는 전해환원 모듈 플랜지(10)가 장착될 수 있다.
전해환원 모듈 플랜지(10)는 호이스팅 장치(미도시)에 의해 전해조(20)의 상부에 조립 및 분리가 가능하게 장착될 수 있다. 예컨대, 전해환원 모듈 플랜지(10)는 전해조(20)의 상부에 놓여지는 호이스팅 장치의 언리프팅 작업만으로도, 전해조(20)에 설치된 전력 전극 바(31)과 전기적인 접속이 이루어질 수 있다.
전해환원 모듈 플랜지(10)는 전해조(20)와의 조립시, 전해조(20)의 융융염 전해질에 침지 가능한 전극 유닛(200)을 제공할 수 있다. 이 전해환원 모듈 플랜지(10)는 기체 매니폴드 유닛(300)을 통해 전해조(20)에 불활성 기체를 제공할 수 있다. 전해환원 모듈 플랜지(10)에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
전력 공급 라인(30)은 전력 공급 장치(미도시)로부터 전력을 제공받아 전해조(20) 및 전해환원 모듈 플랜지(10)에 전달할 수 있다. 이를 위해, 전력 공급 라인(30)은 전해조(20)와 전기적으로 접속될 수 있고, 전력 전극 바(31)를 통해, 전해환원 모듈 플랜지(10)의 전극 유닛(200)에 전력을 공급할 수 있다.
기체 공급 라인(40)은 기체 공급 장치(미도시)로부터 공급받은 불활성 기체를 후술하는 기체 공급관을 통해 전해조(20)에 제공할 수 있다. 여기서, 불활성 기체는 전해조(20) 내에서 발생되는 반응 기체보다 저온 상태(예를 들면, 상온)로 유지될 수 있다.
기체 배출 라인(50)은 양극 모듈(210)에서 발생되는 반응 기체를 전해조(20)의 외부로 배출할 수 있다. 이를 위해, 기체 배출 라인(50)은 후술하는 기체 배출관에 연결되어, 양극 모듈(210)에서 발생된 반응 기체를 전해조(20)의 외부로 배출시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전해환원 모듈 플랜지를 도시한 사시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전해환원 모듈 플랜지(10)는, 플랜지 본체(100), 전극 유닛(200), 기체 매니폴드 유닛(300), 전기 접속 유닛(400) 및 클램프 유닛(500)을 포함할 수 있다.
보다 자세하게, 플랜지 본체(100)는 전해조(20) 상부에 덮개 형태로 제공되어, 전해조(20)에 안착될 수 있다. 플랜지 본체(100)는 호이스팅 장치에 의해 전해조(20)에 조립 및 분리가 가능하게 장착될 수 있다. 이를 위해, 플랜지 본체(100)의 상부에는 호이스팅 장치에 의해 클램핑 가능한 복수의 인양 블록(120)이 마련될 수 있다.
플랜지 본체(100)에는 내부 구성품들을 설치하기 위해 사각형 형태의 슬롯이나 또는 원형 홀 등 다양한 형태의 포트가 형성될 수 있다. 예를 들어, 플랜지 본체(100)에는 전극 유닛(200)이 삽입 가능한 복수개의 전극 슬롯(110: 일 예로, 3개의 전극 슬롯)이 형성될 수 있다. 그리고 플랜지 본체(100)의 하부에는 전해조(20) 내부의 열 손실을 차단하기 위한 단열 부재(미도시)가 설치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해환원 모듈 플랜지의 양극 모듈을 도시한 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해환원 모듈 플랜지의 음극 모듈을 도시한 사시도이다.
도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 전극 유닛(200)은 복수개의 전극 슬롯(110)에 삽입 가능 형태의 양극 모듈(210) 및 음극 모듈(220)을 포함할 수 있다.
여기서, 양극 모듈(210)은 양극(214)과, 양극(214)이 삽입 가능한 양극 슬롯(211a)을 제공하는 양극 플레이트(211)와, 양극 플레이트(211의 하부에 마련되어 양극이 삽입되는 수용공간을 제공하는 양극 커버(212)와, 양극 커버(212)의 수용공간에서 발생된 반응 기체를 기체 매니폴드 유닛(300)으로 안내하는 양극 배출관(213)으로 구성될 수 있다.
그리고 음극 모듈(220)은 산화물 원료(예를 들면, 사용후핵연료)가 수용 가능한 음극 바스켓(221)과, 산화물 연료에 전력을 제공하도록 음극 바스켓(221)에 연결되는 음극 플레이트(222)로 구성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해환원 모듈 플랜지에서 기체 매니폴드 유닛을 분리하여 도시한 분리 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 매니폴드 유닛의 상부를 절개하여 도시한 단면도이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 매니폴드 유닛과 전극 모듈 간의 연결 구조를 도시한 평면도이다.
도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 기체 매니폴드 유닛(300)은 플랜지 본체(100)에 장착되어, 전극 유닛(200)에서 발생된 반응 기체를 외부로 배출하거나, 기체 공급 라인(40)으로부터 공급받은 불활성 기체를 전해조(20)에 제공할 수 있다.
이러한 기체 매니폴드 유닛(300)은 기체 하우징(310), 기체 공급관(320), 기체 배출관(330), 제 1 접속구(340) 및 제 2 접속구(350)를 포함할 수 있다(도 3 부분 참조). 여기서, 기체 하우징(310)은 불활성 기체가 수용 가능한 "H"자 형태의 채널을 제공할 수 있다. 이 기체 하우징(310)의 일측 단부에는 불활성 기체의 유입을 위한 기체 유입부(311)가 마련될 수 있고, 기체 하우징(310)의 타측 단부에 반응 기체의 배출을 위한 기체 배출부(312)가 마련될 수 있다.
기체 공급관(320)은 기체 하우징(310)에 수용된 불활성 기체를 전해조(20)에 공급하기 위해, 끝단이 전해조(20)의 용융염 전해질 상부 공간에 위치하도록 기체 하우징(310)의 하부에서 돌출되게 장착될 수 있다. 기체 공급관(320)의 끝단 측벽에는 불활성 기체가 분사 가능한 복수의 분사홀(321)이 원주방향으로 이격 형성될 수 있다.
기체 배출관(330)은 기체 하우징(310)의 내부에 관통하여 설치될 수 있다. 기체 배출관(330)의 상부에는 전극 유닛(200)과 연결가능한 유입단(331)이 마련될 수 있다. 기체 배출관(330)의 하부에는 기체 하우징(310)의 기체 배출부(312)에 대응되는 배출단(332)이 마련될 수 있다.
이때, 기체 하우징(310)의 내부에 수용된 불활성 기체는, 기체 배출관(330)을 이동하는 반응 기체보다 저온 상태이므로, 기체 배출관(330)은 기체 하우징(310) 내에서 냉각될 수 있다. 결국, 기체 배출관(330)의 부식을 최소화할 수 있고, 고온 부식성 가스에 의해 기체 배출관(330)이 손상되는 경우라도, 기체 매니폴드 유닛(300)만을 현장에서 손쉽게 교체할 수 있으므로, 작업 시간과 유지보수 비용을 크게 줄일 수 있다.
도 11은 본 발명의 변형예에 따른 기체 매니폴드 유닛과 전극 모듈 간의 연결 구조를 도시한 평면도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 변형예로, 플랜지 본체(100)에는 전극 유닛(200)이 삽입 가능한 5개의 전극 슬롯(110)이 형성될 수 있다. 이 5개의 전극 슬롯(110)에는 양극 모듈(210) 또는 음극 모듈(220)이 선택적으로 삽입될 수 있다.
본 변형예에서는, 5개의 전극 슬롯(110)이 플랜지 본체(100)에 형성되는 예를 설명하였지만, 이에 한정되지는 아니하며, 필요에 따라, 5개 이상의 전극 슬롯(110)이 플랜지 본체(100)에 확장 형성될 수 있다. 이때, 적어도 하나 이상의 양극 모듈(210) 및 음극 모듈(220)이 복수의 전극 슬롯(110)에 선택적으로 삽입될 수 있다.
이와 같이, 전해환원 공정을 위한 양극 모듈(210) 및 음극 모듈(220) 조합을 복수의 전극 슬롯(110)에 선택적으로 삽입하는 방식으로, 전극을 손쉽게 확장할 수 있으므로, 공정 처리 용량을 효과적으로 조정할 수 있을 것이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전해환원 모듈 플랜지의 제 1 접속구 및 제 2 접속구를 도시한 단면도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 제 1 접속구(340)는 전해환원 모듈 플랜지(10)가 전해조(20)에 장착될 때, 기체 공급 라인(40)과 연결 가능한 플랜지 본체(100)의 대응 위치에 마련될 수 있다.
예를 들어, 제 1 접속구(340)는 기체 공급 라인(40)의 단부가 삽입 가능하도록 기체 하우징(310)의 기체 유입부(311)에 마련되는 제 1 접속 바디부(341)와, 기체 공급 라인(40)의 단부와 접속가능하도록 제 1 접속 바디부(341)에 슬라이딩 이동 가능하게 장착되는 제 1 연결부(342)와, 기체 공급 라인(40)의 단부와 제 1 연결부(342) 간의 접속시, 기체 공급 라인(40)의 단부에 제 1 연결부(342)를 밀착시키기 위한 탄성력을 제 1 연결부(342)에 제공하는 제 1 스프링부(343)로 구성될 수 있다.
그리고 제 2 접속구(350)는 전해환원 모듈 플랜지(10)가 전해조(20)에 장착될 때, 기체 배출 라인(50)과 연결 가능한 플랜지 본체(100)의 대응 위치에 마련될 수 있다.
일 예로, 제 2 접속구(350)는 기체 배출 라인(50)의 단부가 삽입 가능하도록 기체 하우징(310)의 기체 배출부(312)에 마련되는 제 2 접속 바디부(351)와, 기체 배출 라인(50)의 단부와 접속가능하도록 제 2 접속 바디부(351)에 슬라이딩 이동 가능하게 장착되는 제 2 연결부(352)와, 기체 배출 라인(50)의 단부와 제 2 연결부(352) 간의 접속시, 기체 배출 라인(50)의 단부에 제 2 연결부(352)를 밀착시키기 위한 탄성력을 제 2 연결부(352)에 제공하는 제 2 스프링부(353)로 구성될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해환원 모듈 플랜지의 전기 접속유닛을 도시한 부분 단면 사시도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 전기 접속 유닛(400)은 플랜지 본체(100)가 전해조(20)에 안착될 때, 전력 전극 바(31)와 전기적으로 연결되도록 플랜지 본체(100)에 제공될 수 있다.
이러한 전기 접속 유닛(400)은 플랜지 본체(100)에 설치되는 고정 소켓(410)과, 전력 공급 라인(30)의 전력 전극 바(31)와 접속 가능하도록 고정 소켓(410)의 내측공간에서 슬라이딩 이동 가능하게 장착되는 전극 블록(420)과, 전극 블록(420)과 전기적으로 접속되도록 고정 소켓(410)의 내측공간에 마련되는 전극 버스 바(430)와, 고정 소켓(410) 및 전극 버스 바(430)를 관통하는 가이드 핀(440)과, 전극 버스 바(430)가 전극 블록(420)에 접속될 때, 전극 블록(420)을 탄성 지지하는 전극 스프링(450)으로 이루어질 수 있다.
이때, 전극 블록(420)의 측벽에는 가이드 핀(440)의 단부가 위치되는 가이드홈(421)이 형성되므로, 전극 버스 바(430)는 전극 블록(420)의 가이드홈(421)이 허용하는 범위 내에서 이동될 수 있다.
그리고 전극 스프링(450)은 전극 블록(420)을 전력 전극 바(31)에 밀착시키기 위한 제 1 스프링(451)과, 전극 블록(420)을 전극 버스 바(430)에 밀착시키기 위한 제 2 스프링(452)으로 구성될 수 있다. 제 1 스프링(451)은 고정 소켓(410)의 내측공간에서 전극 블록(420)을 탄성 지지함으로써, 전극 블록(420)을 전력 전극 바(31)에 밀착시킬 수 있다. 제 2 스프링(452)은 고정 소켓(410)의 내측공간에서 상기 전극 블록(420)을 탄성 지지함으로써, 전극 블록(420)을 전극 버스 바(430)에 밀착시킬 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 전해환원 모듈 플랜지의 클램프 유닛을 도시한 사시도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 클램프 유닛(500)은 플랜지 본체(100)의 상부에 마련되어, 전극 유닛(200)이 전극 슬롯(110)에 삽입될 때, 전극 유닛(200)을 전극 슬롯(110)에 긴밀하게 고정할 수 있다.
이를 위해, 클램프 유닛(500)은 액츄에이터(510), 가압편(520), 토션 바(530) 및 가압 스프링(540)으로 구성될 수 있다. 액츄에이터는 플랜지 본체(100)에 장착되어 토션 바(530)에 회전력을 제공할 수 있다. 토션 바(530)은 액츄에이터(510) 및 가압편(520) 사이를 구동 연결할 수 있다. 가압편(520)는 전극 유닛(200)이 전극 슬롯(110)에 고정되도록 가압 스프링(540)을 통해 전극 유닛(200)을 푸쉬할 수 있다.
이때, 가압편(520)의 길이는 전극 유닛(200)을 푸쉬하는 위치에 따라 달라질 수 있는데, 토션 바(530)을 통해 동일한 토크가 가압편(520)에 제공되더라도 전극 유닛(200)에 가해지는 실제 힘은 가압편(520)의 길이에 따라 달라질 수 있다. 또한, 토션 바(530)의 비틀림 변형이나 가압편(520)과 토션바의 고정 오차 등에 따라 모든 가압편(520)들이 동시에 전극 유닛(200)에 접촉되지 아니할 수 있다. 이러한 오차를 보상하기 위해, 전극 유닛(200)에 접촉되는 가압편(520)의 끝단에는 가압 스프링(540)이 마련될 수 있다. 가압 스프링(540)은 토션 바(530)로부터 전달되는 토크를 가압편의 길이로 나누어 선정함으로써, 전극 유닛(200)에 일정한 가압력을 제공할 수 있다.
이에 따라, 전극 유닛(200)의 양극 모듈(210) 및 음극 모듈(220)이 복수의 전극 슬롯(110)에 삽입된 후, 액츄에이터(510)가 작동되면, 토션 바(530)의 회전에 의해, 가압편(520)은 양극 모듈(210) 및 음극 모듈(220)의 상단부를 가압할 수 있다. 이를 통해, 전극 유닛(200)을 전극 슬롯(110)에 확실하게 고정할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 전해환원 시스템의 설치 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 전해조(20)가 정해진 구역에 고정된 가이드에 안착되면, 전해조(20) 하부에 마련된 접속 장치를 통해, 전력 공급 라인(30), 기체 공급 라인(40) 및 기체 배출 라인(50)이 동시에 연결되어 접속된다.
이후, 전해환원 모듈 플랜지(10)가 전해조(20)의 프레임 구조물에 안착되어 설치된다. 이때, 전해환원 모듈 플랜지(10)에 설치된 전기 접속 유닛(400)은 전해조(20)에 접속된 전력 공급 라인(30)에 결합될 수 있다. 마찬가지로, 전해환원 모듈 플랜지(10)에 설치된 기체 매니폴드 유닛(300)은 전해조(20)의 후측에 설치된 기체 공급 라인(40) 및 기체 배출 라인(50)과 결합이 진행될 수 있다.
이에 따라, 장치 모듈의 분리와 결합에 복잡한 원격작업을 수반하는 종래 전해환원 시스템과 달리 모듈 설치 과정에서 2단계 접속이 자연스럽게 발생하므로 획기적인 원격운전 단순화가 예상된다.
한편, 전해환원 공정을 진행하기 위해서, 먼저 히터(21)에 전력을 인가하여 용융염 온도가 약 650℃로 유지되도록 제어한다. 이후, 산화물 연료를 담고 있는 음극 모듈(220) 및 양극 모듈(210)을 전해조(20)의 용융염 전해질 내에 각각 침지시킨 후, 음극 모듈(220) 및 양극 모듈(210)에 전력을 인가하여 전해조(20) 내 전기화학 공정을 진행한다.
이러한 과정에서, 음극 모듈(220)의 음극 바스켓(221) 내 수용된 산화물 연료는, 금속 형태로 변환될 수 있다. 금속전환 공정이 종료되면 음극 모듈(220)의 음극 바스켓(221)은 인출되며, 염증류 공정이나 전해정련 공정과 같은 후속 공정으로 보내지게 된다.
전해환원 공정을 연속적으로 수행하기 위하여, 산화물 연료가 담겨진 음극 모듈(220)을 플랜지 본체(100)에 다시 장착한 후, 음극 모듈(220) 및 양극 모듈(210)에 전력을 인가하여 전기화학 공정을 수행한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 기본 구성을 유지하면서도, 사용후핵연료 전해환원 공정을 위한 양극 모듈 및 음극 모듈 조합을 쉽게 확장할 수 있으므로, 공정 처리 용량을 효과적으로 조정할 수 있고, 플랜지 모듈의 설치와 동시에 전기 및 기체 접속이 이루어지므로, 원격작업으로 수행되는 공정 운전에 편의성을 제공할 수 있고, 이를 용융염 기반의 전기화학 공정장치로 쉽게 확대 적용 가능하고, 양극으로부터 발생되는 고온의 반응 기체를 이중관 구조로 냉각시킴으로써, 관로 부식을 최소화할 수 있고, 고온 부식성 가스에 의한 가스 배관 손상 시 매니폴드 모듈만 현장에서 교체 가능함으로써 작업 시간과 유지보수 비용을 크게 줄일 수 있다는 등의 우수한 장점을 갖는다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안 되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
1 :전해환원 시스템 10 :전해환원 모듈 플랜지
20 :전해조 30 :전력 공급 라인
40 :기체 공급 라인 50 :기체 배출 라인
100 :플랜지 본체 110 :전극 슬롯
200 :전극 유닛 210 :양극 모듈
220 :음극 모듈 300 :기체 매니폴드 유닛
310 :기체 하우징 320 :기체 공급관
330 :기체 배출관 340 :제 1 접속구
350 :제 2 접속구 400 :전기 접속 유닛
410 :고정 소켓 420 :전극 블록
430 :전극 버스 바 440 :가이드 핀
450 :전극 스프링

Claims (24)

  1. 전해환원 공정을 위한 전해조에 안착 가능하고, 복수개의 전극 슬롯이 형성된 플랜지 본체;
    복수개의 상기 전극 슬롯에 삽입 가능한 전극 유닛;
    불활성 기체를 상기 전해조에 제공하고, 상기 전극 유닛에서 발생된 반응 기체를 외부로 배출하는 기체 매니폴드 유닛; 및
    상기 플랜지 본체가 상기 전해조에 안착될 때, 외부 전력을 공급받기 위한 전력 공급 라인과 전기적으로 연결되도록 상기 플랜지 본체에 제공되는 전기 접속 유닛을 포함하고,
    상기 전기 접속 유닛은
    상기 플랜지 본체에 설치되는 고정 소켓;
    상기 전력 공급 라인과 접속 가능하도록 상기 고정 소켓의 내측공간에서 슬라이딩 이동 가능하게 장착되고, 측벽에 가이드홈이 형성되는 전극 블록;
    상기 전극 블록과 전기적으로 접속되도록 상기 고정 소켓의 내측공간에 마련되는 전극 버스 바;
    단부가 상기 가이드홈에 위치되도록 상기 고정 소켓 및 상기 전극 버스 바를 관통하는 가이드 핀; 및
    상기 전극 버스 바가 상기 전극 블록에 접속될 때, 상기 전극 블록을 탄성 지지하는 전극 스프링을 포함하는 전해환원 모듈 플랜지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 유닛을 상기 전극 슬롯에 고정하도록 상기 플랜지 본체에 마련되는 클램프 유닛을 더 포함하는 전해환원 모듈 플랜지.
  3. 전해환원 공정을 위한 전해조에 안착 가능하고, 복수개의 전극 슬롯이 형성된 플랜지 본체;
    복수개의 상기 전극 슬롯에 삽입 가능한 전극 유닛;
    불활성 기체를 상기 전해조에 제공하고, 상기 전극 유닛에서 발생된 반응 기체를 외부로 배출하는 기체 매니폴드 유닛;
    상기 플랜지 본체가 상기 전해조에 안착될 때, 외부 전력을 공급받기 위한 전력 공급 라인과 전기적으로 연결되도록 상기 플랜지 본체에 제공되는 전기 접속 유닛; 및
    상기 전극 유닛을 상기 전극 슬롯에 고정하도록 상기 플랜지 본체에 마련되는 클램프 유닛을 포함하고,
    상기 클램프 유닛은
    상기 플랜지 본체에 장착되는 액츄에이터;
    상기 전극 유닛이 상기 전극 슬롯에 고정되도록 가압 스프링을 통해 상기 전극 유닛을 푸쉬하는 가압편; 및
    상기 가압편이 상기 전극 유닛을 푸쉬하도록 상기 액츄에이터 및 상기 가압편 사이를 구동 연결하는 토션 바를 포함하는 전해환원 모듈 플랜지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 유닛은
    양극 모듈을 포함하고,
    상기 양극 모듈은
    양극과, 상기 양극이 삽입 가능한 양극 슬롯을 제공하는 양극 플레이트;
    상기 양극이 삽입되는 수용공간이 형성되도록 상기 양극 플레이트에 제공되는 양극 커버; 및
    상기 수용공간 내 발생된 반응 기체를 기체 매니폴드 유닛을 통해 배출시키기 위한 양극 배출관을 포함하는 전해환원 모듈 플랜지.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 전극 유닛은
    음극 모듈을 포함하고,
    상기 음극 모듈은
    연료가 수용되는 음극 바스켓; 및
    상기 연료에 전기를 제공하는 음극 플레이트를 포함하는 전해환원 모듈 플랜지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기체 매니폴드 유닛은
    상기 불활성 기체를 수용 가능한 기체 하우징;
    상기 기체 하우징에 수용된 상기 불활성 기체를 상기 전해조에 공급하기 위해, 상기 기체 하우징의 하부에 연통되게 마련되는 기체 공급관; 및
    상기 기체 하우징의 내부에 관통하여 설치되고, 유입단이 상기 전극 유닛과 연결가능하도록 상부에 위치되는 기체 배출관을 포함하는 전해환원 모듈 플랜지.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기체 하우징의 일측 단부에는
    불활성 기체의 유입을 위한 기체 유입부가 마련되고,
    상기 기체 하우징의 타측 단부에는
    반응 기체의 배출을 위한 기체 배출부가 마련되는 전해환원 모듈 플랜지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기체 매니폴드 유닛은
    상기 불활성 기체를 제공하는 기체 공급 라인과 연결 가능하도록 상기 기체 유입부에 마련되는 제 1 접속구; 및
    상기 반응 기체를 배출시키는 기체 배출 라인과 연결 가능하도록 상기 기체 배출부에 마련되는 제 2 접속구를 더 포함하는 전해환원 모듈 플랜지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 접속구는
    상기 기체 공급 라인의 단부가 삽입 가능한 제 1 접속 바디부;
    상기 기체 공급 라인의 단부와 접속가능하도록 상기 제 1 접속 바디부에 슬라이딩 이동 가능하게 장착되는 제 1 연결부; 및
    상기 기체 공급 라인의 단부와 상기 제 1 연결부 간의 접속시, 상기 기체 공급 라인의 단부에 상기 제 1 연결부를 밀착시키기 위한 탄성력을 상기 제 1 연결부에 제공하는 제 1 스프링부를 포함하는 전해환원 모듈 플랜지.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 접속구는
    상기 기체 배출 라인의 단부가 삽입 가능한 제 2 접속 바디부;
    상기 기체 배출 라인의 단부와 접속가능하도록 상기 제 2 접속 바디부에 슬라이딩 이동 가능하게 장착되는 제 2 연결부; 및
    상기 기체 배출 라인의 단부와 상기 제 2 연결부 간의 접속시, 상기 기체 배출 라인의 단부에 상기 제 2 연결부를 밀착시키기 위한 탄성력을 상기 제 2 연결부에 제공하는 제 2 스프링부를 포함하는 전해환원 모듈 플랜지.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 스프링은
    상기 전극 블록이 상기 전력 공급 라인의 전력 버스 바에 밀착되도록 상기 고정 소켓의 내측공간에서 상기 전극 블록을 탄성 지지하는 제 1 스프링; 및
    상기 전극 블록이 상기 전극 버스 바에 밀착되도록 상기 고정 소켓의 내측공간에서 상기 전극 블록을 탄성 지지하는 제 2 스프링을 포함하는 전해환원 모듈 플랜지.
  13. 전해환원 공정을 위한 전해조;
    상기 전해조에 조립 가능한 전해환원 모듈 플랜지;
    외부 전력을 상기 전해환원 모듈 플랜지에 공급하는 전력 공급 라인;
    불활성 기체를 상기 전해환원 모듈 플랜지에 제공하기 위한 기체 공급 라인; 및
    상기 전해환원 모듈 플랜지에서 배출되는 반응 기체를 외부로 배출하기 위한 기체 배출 라인을 포함하고,
    상기 전해환원 모듈 플랜지는,
    전해환원 공정을 위한 전해조에 안착 가능하고, 복수 개의 전극 슬롯이 형성된 플랜지 본체;
    복수 개의 상기 전극 슬롯에 삽입 가능한 전극 유닛;
    불활성 기체를 상기 전해조에 제공하고, 상기 전극 유닛에서 발생된 반응 기체를 외부로 배출하는 기체 매니폴드 유닛; 및
    상기 플랜지 본체가 상기 전해조에 안착될 때, 외부 전력을 공급받기 위한 전력 공급 라인과 전기적으로 연결되도록 상기 플랜지 본체에 제공되는 전기 접속 유닛을 포함하며,
    상기 전기 접속 유닛은
    상기 플랜지 본체에 설치되는 고정 소켓;
    상기 전력 공급 라인과 접속 가능하도록 상기 고정 소켓의 내측공간에서 슬라이딩 이동 가능하게 장착되고, 측벽에 가이드홈이 형성되는 전극 블록;
    상기 전극 블록과 전기적으로 접속되도록 상기 고정 소켓의 내측공간에 마련되는 전극 버스 바;
    단부가 상기 가이드홈에 위치되도록 상기 고정 소켓 및 상기 전극 버스 바를 관통하는 가이드 핀; 및
    상기 전극 버스 바가 상기 전극 블록에 접속될 때, 상기 전극 블록을 탄성 지지하는 전극 스프링을 포함하는 전해환원 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 전극 유닛을 상기 전극 슬롯에 고정하도록 상기 플랜지 본체에 마련되는 클램프 유닛을 더 포함하는 전해환원 시스템.
  15. 전해환원 공정을 위한 전해조;
    상기 전해조에 조립 가능한 전해환원 모듈 플랜지;
    외부 전력을 상기 전해환원 모듈 플랜지에 공급하는 전력 공급 라인;
    불활성 기체를 상기 전해환원 모듈 플랜지에 제공하기 위한 기체 공급 라인; 및
    상기 전해환원 모듈 플랜지에서 배출되는 반응 기체를 외부로 배출하기 위한 기체 배출 라인을 포함하고,
    상기 전해환원 모듈 플랜지는,
    전해환원 공정을 위한 전해조에 안착 가능하고, 복수 개의 전극 슬롯이 형성된 플랜지 본체;
    복수 개의 상기 전극 슬롯에 삽입 가능한 전극 유닛;
    불활성 기체를 상기 전해조에 제공하고, 상기 전극 유닛에서 발생된 반응 기체를 외부로 배출하는 기체 매니폴드 유닛;
    상기 플랜지 본체가 상기 전해조에 안착될 때, 외부 전력을 공급받기 위한 전력 공급 라인과 전기적으로 연결되도록 상기 플랜지 본체에 제공되는 전기 접속 유닛; 및
    상기 전극 유닛을 상기 전극 슬롯에 고정하도록 상기 플랜지 본체에 마련되는 클램프 유닛을 포함하며,
    상기 클램프 유닛은
    상기 플랜지 본체에 장착되는 액츄에이터;
    상기 전극 유닛이 상기 전극 슬롯에 고정되도록 가압 스프링을 통해 상기 전극 유닛을 푸쉬하는 가압편; 및
    상기 가압편이 상기 전극 유닛을 푸쉬하도록 상기 액츄에이터 및 상기 가압편 사이를 구동 연결하는 토션 바를 포함하는 전해환원 시스템.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 전극 유닛은
    양극 모듈을 포함하고,
    상기 양극 모듈은,
    양극;
    상기 양극이 삽입 가능한 양극 슬롯을 제공하는 양극 플레이트;
    상기 양극이 삽입되는 수용공간이 형성되도록 상기 양극 플레이트에 제공되는 양극 커버; 및
    상기 수용공간 내 발생된 반응 기체를 상기 기체 매니폴드 유닛을 통해 배출시키기 위한 양극 배출관을 포함하는 전해환원 시스템.
  17. 제 13 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 전극 유닛은
    음극 모듈을 포함하고,
    상기 음극 모듈은,
    연료가 수용되는 음극 바스켓; 및
    상기 연료에 전기를 제공하는 음극 플레이트를 포함하는 전해환원 시스템.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 기체 매니폴드 유닛은
    상기 불활성 기체를 수용 가능한 기체 하우징;
    상기 기체 하우징에 수용된 상기 불활성 기체를 상기 전해조에 공급하기 위해, 상기 기체 하우징의 하부에 연통되게 마련되는 기체 공급관; 및
    상기 기체 하우징의 내부에 관통하여 설치되고, 유입단이 상기 전극 유닛과 연결 가능하도록 상부에 위치되는 기체 배출관을 포함하는 전해환원 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 기체 하우징의 일측 단부에는
    불활성 기체의 유입을 위한 기체 유입부가 마련되고,
    상기 기체 하우징의 타측 단부에는
    반응 기체의 배출을 위한 기체 배출부가 마련되는 전해환원 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 기체 매니폴드 유닛은
    상기 기체 공급 라인과 연결 가능하도록 상기 기체 유입부에 마련되는 제 1 접속구; 및
    상기 기체 배출 라인과 연결 가능하도록 상기 기체 배출부에 마련되는 제 2 접속구를 더 포함하는 전해환원 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 접속구는
    상기 기체 공급 라인의 단부가 삽입 가능한 제 1 접속 바디부;
    상기 기체 공급 라인의 단부와 접속가능하도록 상기 제 1 접속 바디부에 슬라이딩 이동 가능하게 장착되는 제 1 연결부; 및
    상기 기체 공급 라인의 단부와 상기 제 1 연결부 간의 접속시, 상기 기체 공급 라인의 단부에 상기 제 1 연결부를 밀착시키기 위한 탄성력을 상기 제 1 연결부에 제공하는 제 1 스프링부를 포함하는 전해환원 시스템.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 2 접속구는
    상기 기체 배출 라인의 단부가 삽입 가능한 제 2 접속 바디부;
    상기 기체 배출 라인의 단부와 접속가능하도록 상기 제 2 접속 바디부에 슬라이딩 이동 가능하게 장착되는 제 2 연결부; 및
    상기 기체 배출 라인의 단부와 상기 제 2 연결부 간의 접속시, 상기 기체 배출 라인의 단부에 상기 제 2 연결부를 밀착시키기 위한 탄성력을 상기 제 2 연결부에 제공하는 제 2 스프링부를 포함하는 전해환원 시스템.
  23. 삭제
  24. 제 13 항에 있어서,
    상기 전극 스프링은
    상기 전극 블록이 상기 전력 공급 라인의 전력 버스 바에 밀착되도록 상기 고정 소켓의 내측공간에서 상기 전극 블록을 탄성 지지하는 제 1 스프링; 및
    상기 전극 블록이 상기 전극 버스 바에 밀착되도록 상기 고정 소켓의 내측공간에서 상기 전극 블록을 탄성 지지하는 제 2 스프링을 포함하는 전해환원 시스템.
KR1020180161961A 2018-12-14 2018-12-14 전해환원 모듈 플랜지 및 이를 포함하는 전해환원 시스템 KR102179429B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180161961A KR102179429B1 (ko) 2018-12-14 2018-12-14 전해환원 모듈 플랜지 및 이를 포함하는 전해환원 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180161961A KR102179429B1 (ko) 2018-12-14 2018-12-14 전해환원 모듈 플랜지 및 이를 포함하는 전해환원 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200073609A KR20200073609A (ko) 2020-06-24
KR102179429B1 true KR102179429B1 (ko) 2020-11-16

Family

ID=71407796

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180161961A KR102179429B1 (ko) 2018-12-14 2018-12-14 전해환원 모듈 플랜지 및 이를 포함하는 전해환원 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102179429B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100843404B1 (ko) 2007-01-23 2008-07-03 삼성전기주식회사 다공성 전극판을 갖는 수소발생장치
JP2008174837A (ja) * 2007-01-16 2008-07-31 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd 水素発生装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9017527B2 (en) * 2010-12-23 2015-04-28 Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc Electrolytic oxide reduction system
KR20120111363A (ko) * 2011-03-31 2012-10-10 김성훈 합성수지관용 원터치식 배관 연결장치
KR101723553B1 (ko) 2015-11-24 2017-04-05 한국원자력연구원 금속산화물의 전해환원 장치 및 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008174837A (ja) * 2007-01-16 2008-07-31 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd 水素発生装置
KR100843404B1 (ko) 2007-01-23 2008-07-03 삼성전기주식회사 다공성 전극판을 갖는 수소발생장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200073609A (ko) 2020-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6851378B2 (ja) 高温ｓｏｅｃ／ｓｏｆｃスタックを締め付ける独立型のシステム
US11335934B2 (en) Assembly comprising a SOEC/SOFC-type solid oxide stack and a clamping system with an integrated gas superheating system
CA2883708C (en) Internally-reinforced water electrolyser module
KR101767712B1 (ko) 전기화학적 환원을 위한 모듈형 애노드 조립체 및 그 사용 방법
EP2655697B1 (en) Electrolytic oxide reduction system
TWI555441B (zh) 電感應熔解總成
US20130216927A1 (en) Methods and Systems for Fuel Cell Stack Sintering and Conditioning
EA011904B1 (ru) Анодное поддерживающее устройство
US11664516B2 (en) Assembly comprising a SOEC/SOFC-type solid oxide stack, a clamping system, and a heat exchange system
CN103270197A (zh) 用于从电解氧化物还原系统捕集和去除废气的阳极护罩
US20140069808A1 (en) Externally-reinforced water electrolyser module
KR102179429B1 (ko) 전해환원 모듈 플랜지 및 이를 포함하는 전해환원 시스템
KR101765983B1 (ko) 전기화학적 환원을 위한 애노드-캐소드 배전 시스템 및 그 사용 방법
EP2655695A1 (en) Modular cathode assemblies and methods of using the same for electrochemical reduction
JP2013002728A (ja) 熱処理炉とそのヒータ交換方法
TWI787348B (zh) 用於電解熔融氧化物的系統和方法
EP2692011B1 (en) Cell stack system
WO2016104934A1 (ko) 전해모듈
KR101192290B1 (ko) 연속식 용융염 전해 장치
CN215856399U (zh) 一种用于氧化生产线的通电槽导电装置
CN220034678U (zh) 次氯酸钠制备装置
KR20170072741A (ko) 전해 제련 장치 및 그 전극 탈부착 장치
SU904730A1 (ru) Электродиализатор
CN118330369A (zh) 一种高温老化测试装置
CN116623203A (zh) 次氯酸钠制备装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant