KR102182475B1 - 전해환원 장치 및 전해환원 방법 - Google Patents

전해환원 장치 및 전해환원 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102182475B1
KR102182475B1 KR1020190046351A KR20190046351A KR102182475B1 KR 102182475 B1 KR102182475 B1 KR 102182475B1 KR 1020190046351 A KR1020190046351 A KR 1020190046351A KR 20190046351 A KR20190046351 A KR 20190046351A KR 102182475 B1 KR102182475 B1 KR 102182475B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrolytic reduction
molten salt
cathode
carbon
support wall
Prior art date
Application number
KR1020190046351A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200122927A (ko
Inventor
허진목
이종광
전민구
김성욱
최은영
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 KR1020190046351A priority Critical patent/KR102182475B1/ko
Publication of KR20200122927A publication Critical patent/KR20200122927A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102182475B1 publication Critical patent/KR102182475B1/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
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/02—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of alkali or alkaline earth metals
    • 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
    • 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
    • C25C7/04—Diaphragms; Spacing elements
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/42—Reprocessing of irradiated fuel
    • G21C19/44—Reprocessing of irradiated fuel of irradiated solid fuel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/82—Recycling of waste of electrical or electronic equipment [WEEE]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

본 발명은 바닥부와 측벽부를 포함하고, 내부 공간에 (준)금속 산화물을 충진하기 위한 상부 개구형 용기 모양의 음극부; 상기 음극부의 측벽부의 내측을 따라서 이격되어 배치된 지지벽부; 상기 지지벽부의 하부의 내측면에 배치된 다공성 판상부; 및 상기 지지벽부와 상기 다공성 판상부로 이루어지는 내부 공간에서 용융염과 접촉하도록 배치된 탄소계 양극부;를 포함하는 것인 전해환원 장치 및 전술한 전해환원 장치의 상기 측벽부, 바닥부, 지지벽부 및 다공성 판상부로 이루어진 내부 공간의 적어도 일부에 (준)금속 산화물을 충진하는 단계; 상기 지지벽부 및 다공성 판상부로 이루어진 내부 공간의 적어도 일부에 용융염을 수용하는 단계; 및 상기 음극부 및 탄소계 양극부에 전류를 공급하여 전해환원을 수행하는 단계;를 포함하는 것인 전해환원 방법을 제공한다.

Description

전해환원 장치 및 전해환원 방법{Apparatus for Electrolytic Reduction and Method for Electrolytic Reduction}
본 발명은 전해환원을 이용하여 (준)금속 산화물로부터 고체 (준)금속을 제조하기 위한 전해환원 장치 및 전해환원 방법에 관한 것이다.
원자로에서 연료로 사용되고 난 후의 핵연료인 사용후 핵연료(Spent Nuclear Fuel)의 재활용은 사용후 핵연료에 포함된 우라늄 및 플루토늄 등을 분리해 뽑아내는 과정으로, 크게 습식처리와 건식처리로 구분된다. 먼저, 습식처리 기술은 핵무기를 제조할 수 있는 플루토늄을 단독으로 분리해 낼 수 있어서 국제적으로 엄격히 통제되고 있는 반면, 건식처리기술은 사용후 핵연료에 포함된 플루토늄만을 순수하게 분리할 수 없어 핵무기로의 전용이 어려운 기술이다. 이러한 건식처리기술 중 하나로 '파이로프로세싱 (Pyro-processing) 기술'이 있다.
파이로프로세싱(Pyro-processing) 기술은 경수로에서 발생하는 산화물 형태의 사용후 핵연료를 (준)금속 형태로 전환하여서 소듐 냉각 고속로의 핵연료로 재활용하고자 하는 기술이다. 파이로프로세싱 기술은 일반적으로 기계적 전처리 공정-휘발성 산화(Voloxidation) 공정-산화물 전해환원 공정-전해정련 공정-전해제련 공정-전착물 회수 공정-우라늄 주조 공정-폐기가스 처리 공정-염 재생 공정-폐기물 처리 공정을 포함한다.
파이로프로세싱 기술에 있어서, 산화물의 전해환원 공정은 (준)금속 산화물로 이루어진 연료물질, 즉 사용후 핵연료를 전해정련에 앞서 환원시키기 위한 공정이다. 이 때 용융염이 음극에서 전기분해 되어 용융염 유래의 환원 금속이 생성되고, 이 용융염 유래의 환원 금속이 (준)금속 산화물을 환원시켜서 고체 (준)금속이 생성된다.
기존에 흔히 사용되는 용융염으로 소량의 Li2O가 녹아있는 LiCl를 이용하는 전해환원 공정에서는 Li2O 또는 LiCl이 전기분해 되어 Li와 O2 또는 Cl2가 생성되고, Li는 (준)금속 산화물을 환원시키게 된다. 이렇게 전해환원 반응을 수행하는 경우 산소 기체 또는 염소 기체 등의 기체가 발생하기 때문에, 종래의 전해환원 장치는 양극 소재로 내산화성이 우수한 소재, 특히 백금 소재를 사용하였다. 그러나, 내산화성이 우수한 백금 양극은 고가이며, 전해환원 공정 중에서 생성되는 액체 Li 금속에 의해 용해되고, Li2PtO3 형태로 산화될 뿐만 아니라, 특히 LiCl-Li2O 용융염 내에서 Li2O의 농도가 0.5 wt% 이하인 경우 백금 양극이 녹아 내리는 현상이 관찰되어 공정 중 안정성이 떨어지는 문제가 발견되었다.
이에, 백금 소재의 양극 대신 탄소계 양극을 적용하였으나, 탄소계 양극에서 발생하는 이산화탄소가 용융염(Li2O)의 산소 이온(O2-)과 반응하여 탄산리튬(Li2CO3)의 카보네이트 이온을 생성하고, 생성된 카보네이트 이온은 Li 금속과 반응하거나, 음극에서 전자를 받아서 탄소 입자들과 산소를 생성하는 기생반응을 일으키는 부반응을 일으킬 수 있다. 이와 같은 부반응들은 전류효율을 저하시켜 (준)금속 산화물이 (준)금속으로 환원되는 효율을 감소시키는 문제를 야기하였고, 생성된 탄소 입자들은 환원되어 생성되는 금속의 품질을 저하시키는 문제를 야기하였다.
특히 종래의 전해환원 장치에서는 음극에서 발생하는 Li 금속이 자유로운 용융염 내부를 사방으로 돌아다닐 수 있어서, Li 금속이 양극까지 도달함에 따라 전술한 것과 같은 부반응을 일으키는 문제가 있었다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 탄소계 양극을 사용하면서도 음극에서 발생하는 용융염 유래의 환원 금속(예를 들어, Li 금속)이 용융염 내부로 확산되는 것을 방지하고, 양극에서 발생되는 탄소계 불순물(예를 들어, 탄소 입자 등)이 최종 생성되는 고체 (준)금속의 품질을 저하시키는 현상을 예방하며, 궁극적으로는 전해환원의 효율을 높일 수 있는 전해환원 장치 및 전해환원 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 바닥부와 측벽부를 포함하고, 내부 공간에 (준)금속 산화물을 충진하기 위한 상부 개구형 용기 모양의 음극부; 상기 음극부의 측벽부의 내측을 따라서 이격되어 배치된 지지벽부; 상기 지지벽부의 하부의 내측면에 배치된 다공성 판상부; 및 상기 지지벽부와 상기 다공성 판상부로 이루어지는 내부 공간에서 용융염과 접촉하도록 배치된 탄소계 양극부;를 포함하는 것인 전해환원 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 또 하나의 실시형태에 따르면, 전술한 전해환원 장치의 상기 측벽부, 바닥부, 지지벽부 및 다공성 판상부로 이루어진 내부 공간의 적어도 일부에 (준)금속 산화물을 충진하는 단계; 상기 지지벽부 및 다공성 판상부로 이루어진 내부 공간의 적어도 일부에 용융염을 수용하는 단계; 및 상기 음극부 및 탄소계 양극부에 전류를 공급하여 전해환원을 수행하는 단계;를 포함하는 것인 전해환원 방법을 제공한다.
본 발명의 전해환원 장치는 내부 공간에 (준)금속 산화물을 충진하기 위한 상부 개구형의 용기 모양의 음극부를 포함함으로써, 음극부에서 발생하는 용융염 유래의 환원 금속(예를 들어, Li 금속 등)의 발생을 음극부 외측이 아닌 음극부 내측의 바닥부와 측벽부로만 한정하고, 위와 같이 용융염 유래의 환원 금속이 발생되는 부분에 (준)금속 산화물을 충진함으로써 Li 금속 등의 용융염 유래의 환원 금속이 곧바로 용융염 내부로 확산되어 전해환원 반응의 전류효율이 저하되는 것을 방지하는 효과가 있다.
또한 음극부 내부에 배치된 지지벽부의 하부의 내측면에 다공성 판상부를 포함함에 따라, 상기 음극부의 내측에서 발생되는 Li 금속 등과 같은 용융염 유래의 환원 금속이 탄소계 양극부에 도달되는 것을 방지하고, 탄소계 양극부에서 발생되는 탄소계 불순물(예를 들어, 탄소 입자 등)이 용융염을 통해 음극부로 도달하여 고체 금속의 품질을 저하시키는 것을 방지함으로써 궁극적으로는 전해환원의 효율을 향상시키는 효과가 있다.
나아가 (준)금속 산화물로부터 생성되는 고체 (준)금속 대비 많은 양의 용융염(전해질)을 수용하기 위해 장치의 대형화가 불가피했던 기존의 전해환원 장치와는 달리, 본 발명은 (준)금속 산화물과 용융염을 수용하기 위한 용기 자체를 음극부로 이용함에 따라서 장치의 소형화가 가능한 효과도 있다.
이에 더해 탄소계 양극부를 상기 지지벽부와 다공성 판상부로 이루어진 내부 공간의 상부에 배치하고 산소 기체 또는 염소 기체의 배출을 위한 유로를 상기 탄소계 양극부의 내부에 포함함에 따라, 별도의 커버 부재(예를 들어, 쉬라우드(shroud)) 없이도 산소 기체 또는 염소 기체에 의한 전해환원 효율의 감소를 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 전해환원 장치를 개략적으로 나타낸 도시이다.
도 2는 종래 기술에 따른 전해환원 장치를 개략적으로 나타낸 도시이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 음극부의 바닥부와 측벽부, 지지벽부 및 다공성 판상부로 이루어진 내부 공간의 적어도 일부에 (준)금속 산화물이 충진되고 용융염이 수용되어 있는 구조의 단면을 개략적으로 나타낸 도시이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 탄소계 양극부의 구조를 개략적으로 나타낸 도시이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 전해환원 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 전해환원 장치를 도 1에 개략적으로 나타내었다.
상기 전해환원 장치는 바닥부(102)와 측벽부(101)를 포함하고, 내부 공간에 (준)금속 산화물(10)을 충진하기 위한 상부 개구형 용기 모양의 음극부(100); 상기 음극부(100)의 측벽부(101)의 내측을 따라서 이격되어 배치된 지지벽부(200); 상기 지지벽부(200)의 하부의 내측면에 배치된 다공성 판상부(300); 및 상기 지지벽부(200)와 상기 다공성 판상부(300)로 이루어지는 내부 공간에서 용융염(20)과 접촉하도록 배치된 탄소계 양극부(400);를 포함할 수 있다.
상기 음극부(100)는 (준)금속 산화물(10)을 충진하기 위한 내부 공간을 가지며, 상부 개구형의 기둥형 용기 모양일 수 있다. 따라서 상기 음극부(100)는 (준)금속 산화물(10)과 용융염(20)을 수용할 수 있어서 전해환원 반응조로서의 역할을 하며, 동시에 전극으로서의 역할도 할 수 있다. 이에 따라 (준)금속 산화물(10)로부터 환원시켜 제조되는 고체 (준)금속의 함량 대비 적은 양의 용융염만으로도 전해환원 반응을 가능하게 함으로써, 전해환원 장치의 소형화가 가능한 이점이 있다.
상기 음극부(100)에서는 용융염(20)이 전기분해되어 인시츄(in-situ)로 환원되어 용융염(20) 유래의 환원 금속을 형성하고, 상기 용융염(20) 유래의 환원 금속이 상기 (준)금속 산화물(10)과 화학반응하여 고체 (준)금속으로 환원된다.
종래의 전기환원 장치는 도 2에 나타낸 바와 같이 용융염에 일부 침지되어 나란히 마주보는 음극부와 양극부로 구성되어서, 음극부에서 발생하는 용융염 유래의 환원 금속이 사방으로 확산되어 용융염 내의 환원 금속이 양극부를 닳게 하거나, 또는 양극부에서 산화되거나 탄소계 불순물을 형성하는 부반응을 일으켜서 (준)금속 산화물의 고체 (준)금속으로의 환원을 저해하는 문제가 있었다.
본 발명의 전해환원 장치는 상기 측벽부(101), 바닥부(102), 지지벽부(200) 및 다공성 판상부(300)로 이루어진 내부 공간의 적어도 일부에 (준)금속 산화물(10)이 충진되어 있을 수 있다. 이에 따라, 상기 음극부(100)의 외측이 아닌 음극부(100)의 내측의 바닥부(102)와 측벽부(101)에서만 용융염 유래의 환원 금속이 발생할 수 있게 되고, 충진된 상기 (준)금속 산화물(10)은 상기 용융염 유래의 환원 금속이 용융염(20) 내부로 자유롭게 확산되는 것을 방지하여서 위와 같은 기존의 문제점을 해결할 수 있다.
상기 (준)금속 산화물(10)은 파이로프로세싱에 이용하는 사용후 핵연료일 수 있고 구체적으로는 우라늄 산화물(UO2)을 포함할 수 있다.
상기 (준)금속 산화물(10)은 금속 산화물 또는 준금속 산화물을 모두 포함하는 것으로서, 구체적으로는 우라늄 산화물, 티타늄 산화물, 실리콘 산화물, 탄탈륨 산화물 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 (준)금속 산화물(10)은 최대 직경이 1 cm 이하인 분말, 알갱이, 분쇄 펠릿(pellet), 다공성 펠릿, 고밀도 펠릿 등의 형태일 수 있다.
상기 (준)금속 산화물(10)은 상기 용융염(20)의 액위(level)와 동일하거나 더 높은 위치까지 충진될 수 있다. 상기 (준)금속 산화물(10)이 상기 용융염(20)의 액위보다 더 낮은 위치까지만 충진되는 경우에는, 상기 용융염(20)이 (준)금속 산화물(10) 쪽으로 스며들어서 상기 음극부(100)의 측벽부(101)와 상기 지지벽부(200)의 사이에 충진된 (준)금속 산화물 부분을 통과하여 그 위로 스며나와서, 용융염의 액위와 동일한 높이만큼 용융염(20)이 채워질 수 있게 되며, 이로써 상기 (준)금속 산화물(10)이 접하지 않은 상기 음극부(100)의 측벽부(101)에서 발생한 용융염 유래의 환원 금속이 상기 (준)금속 산화물(10) 부분의 위에 채워진 용융염(20) 쪽으로 자유롭게 이동될 수 있는 문제가 있다.
또한 상기 (준)금속 산화물(10)은 상기 용융염(20)의 액위와 동일하거나 약 0.5 cm 이하의 높이만큼 더 높은 위치까지 충진될 수 있다. 상기 지지벽부(200) 및 다공성 판상부(300)로 이루어진 내부 공간의 적어도 일부에 수용된 용융염(20)은 상술한 바와 같이, 상기 음극부(100)의 측벽부(101)와 상기 지지벽부(200)의 사이에 충진된 (준)금속 산화물(10) 쪽으로도 스며들 수 있는데, 본 발명자의 실험에 의하면, 용융염의 액위보다 약 0.5 cm 높은 위치로까지 충진된 (준)금속 산화물까지도 용융염이 스며드는 것을 확인하였다.
상기 음극부(100)는 스테인리스 스틸(304, 316 L), 인코넬 등의 재질로 형성될 수 있다.
상기 지지벽부(200)는 상기 음극부(100)의 측벽부(101)의 내측을 따라서 이격되어 배치될 수 있다. 상기 지지벽부(200)는 상기 음극부(100)에 정합되도록 중공형 기둥 모양일 수 있다.
상기 지지벽부(200)는 상기 음극부(100) 또는 상기 탄소계 양극부(400)와 독립적으로 분리된 형태로 배치될 수도 있고, 이 중의 어느 하나에 착탈 가능하게 연결된 형태로 배치될 수도 있다. 예컨대, 상기 지지벽부(200)는 상기 음극부(100)의 측벽부(101) 상단에 일체화되어 연결되거나, 걸쇄 형태와 같은 연결부(30)를 통하여 착탈 가능하게 연결될 수 있다.
상기 지지벽부(200)는 절연성 재질로 형성되어서, 상기 탄소계 양극부(400)와 음극부(100)를 전기적으로 절연시키기 위한 역할을 할 수 있다. 또한 상기 지지벽부(200)는 상기 음극부(100)의 측벽부(101)와 상기 지지벽부(200) 사이의 내부 공간의 적어도 일부에 충진된 (준)금속 산화물(10)이 상기 용융염(20) 내부로 흘러내려 유입되는 것을 방지해주는 지지대 역할을 할 수도 있다. 따라서, 상기 지지벽부(200)는 상기 (준)금속 산화물(10)이 충진되는 높이보다 더 높은 높이를 가지도록 배치되는 것일 수 있다.
또한 상기 지지벽부(200)의 하부의 일부의 내측면은 (준)금속 산화물(10)과 용융염(20)과 접해있고, 상기 지지벽부(200)의 하부의 일부의 외측면은 (준)금속 산화물(10)과 접해있을 수 있다. 즉, 상기 지지벽부(200)의 하부의 일부의 내부 공간은 (준)금속 산화물(10)로 충진되어 있을 수 있고, 상기 지지벽부(200)의 하부의 일부의 내부 공간에 충진된 (준)금속 산화물(10) 위로 용융염(20)이 수용될 수 있다.
상기 지지벽부(200)는 상기 (준)금속 산화물(10) 또는 상기 용융염(20)이 통과되지 않는 재질일 수 있고, 특히 고온의 용융염에서 부식 저항성이 있으면서도 기계적 안정성이 있는 재질을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 지지벽부(200)의 재질은 마그네시아(MgO), 이트리아(Y2O3), 알루미나(Al2O3) 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 마그네시아(MgO), 이트리아(Y2O3), 알루미나(Al2O3), 또는 이들의 혼합물로 코팅한 금속 재료에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 다공성 판상부(300)는 상기 지지벽부(200)의 하부의 내측면에 배치될 수 있다. 구체적으로는 상기 다공성 판상부(300)는 상기 지지벽부(200)의 하부의 일부의 내측면에 배치될 수 있고, 상기 지지벽부(200)의 하부의 일부의 내부 공간에 수용된 용융염(20) 내에 배치될 수 있다.
상기 다공성 판상부(300)는 용융염(20)은 통과시킬 수 있으나, 전해환원 반응에 의해 음극부(100)에서 생성된 상기 용융염 유래의 환원 금속이 탄소계 양극부(400)로 이동되는 것을 억제하고, 반대로 상기 탄소계 양극부(400)에서 생성된 탄소계 불순물이 상기 (준)금속 산화물(10)로 이동되는 것을 억제할 수 있어서, 전해환원의 효율을 높이는 역할을 할 수 있다.
상기 다공성 판상부(300)는 메쉬 다이어프램으로 형성될 수 있으며, 복수로 겹쳐진 메쉬 구조, 예컨대, 오겹의 메쉬 구조를 가지는 다이어프램으로 형성되는 것일 수 있다.
상기 다공성 판상부(300)의 재질은 스테인리스 스틸, 인코넬 등의 내부식성이 강한 재질이기만 하면, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 지지벽부(200) 및 다공성 판상부(300)로 이루어진 내부 공간의 적어도 일부에는 용융염(20)이 수용되어 있을 수 있다. 또한 상기 용융염(20) 중의 일부는 상기 (준)금속 산화물(10) 중에 함침되어 있을 수 있다. 상기 용융염(20)은 액체상태일 수 있다.
상기 용융염(20)은 알칼리 금속 원소 또는 알칼리 토금속 원소를 함유하는 전해질일 수 있으며, 구체적으로는 염화리튬, 염화칼슘, 산화리튬, 산화칼슘 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 적어도 하나의 전해질을 포함할 수 있다.
상기 용융염(20)은 상기 염화리튬, 염화칼슘, 산화리튬, 산화칼슘 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 적어도 하나를 550℃ 이상, 구체적으로는 550 내지 650 ℃로 가열하여 얻을 수 있다.
또한 상기 지지벽부(200) 및 다공성 판상부(300)로 이루어진 내부 공간의 적어도 일부 중, 상기 용융염(20)이 수용된 내부 공간 외에는 비활성 기체, 예를 들어 아르곤(Ar) 등을 수용할 수 있다.
상기 용융염 유래의 환원 금속은 상기 음극부(100)에서 상기 용융염(20)이 전기 분해되어 생성되는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속, 예컨대, 리튬 또는 칼슘일 수 있다.
상기 전해환원 장치는, 상기 지지벽부(200)의 하부의 말단에 (준)금속 산화물(10) 유래의 산소 이온을 상기 탄소계 양극부(400)가 접촉하고 있는 용융염(20)으로 이동시키기 위한 다공성 유로부(500)를 더 포함할 수 있다.
상기 다공성 유로부(500)는 다공성의 2중판으로 이루어진 중공형 바스켓으로서, 상기 (준)금속 산화물(10)이 충진된 공간 내에 배치될 수 있다.
상기 중공형 바스켓이란, 상기 다공성 유로부(500)가 다공성의 2중판으로 되어 있어서 상기 2중판 사이에 중공(내부 공간)을 포함하는 것일 수 있다.
상기 다공성 유로부(500)의 다공성 2중판은 (준)금속 산화물(10)로부터 환원되어 얻어지는 고체 (준)금속은 통과시키지 못하며, 상기 (준)금속 산화물(10) 유래의 산소 이온은 통과시킴에 따라 산소 이온의 통로 역할을 할 수 있다. 이에 따라 (준)금속 산화물(10)만 충진되어 있는 경우에 비하여, 산소 이온의 이동 속도가 훨씬 더 빠르게 일어나서, 탄소계 양극부(400)로 보다 빠르게 이동할 수 있다.
이 때 상기 다공성 유로부(500)의 2중판 사이의 중공(내부 공간)에는 상기 용융염(20)이 수용될 수 있다.
상기 탄소계 양극부(400)는 상기 지지벽부(200)와 상기 다공성 판상부(300)로 이루어지는 내부 공간에서 용융염(20)과 접촉하도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 탄소계 양극부(400)는 전해환원 반응에서 발생되는 산소 기체 또는 염소 기체의 배출을 위한 유로를 내부에 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 탄소계 양극부(400) 및 상기 탄소계 양극부(400) 내부에서 일어나는 산소 기체 또는 염소 기체의 흐름을 도 4에 개략적으로 표시하였다.
상기 탄소계 양극부(400)는 상기 용융염(20)에 침지되는 상기 탄소계 양극부(400)의 하부 또는 용융염(20)에 침지되지 않는 탄소계 양극부(400)의 측부에 복수개의 유로(중공)를 포함할 수 있다. 상기 복수개의 유로(중공)을 통해 발생되는 산소 기체 또는 염소 기체의 배출을 용이하게 할 수 있다.
상기 탄소계 양극부(400)는 상기 탄소계 양극부(400)에 부착된 플랜지(401)를 더 포함할 수 있다. 상기 플랜지(401)는 상기 탄소계 양극부(400)의 상부에 배치되어서, 상기 탄소계 양극부(400)가 상기 음극부(100)의 상부를 밀폐하기 위한 덮개(600)에 고정되도록 한다.
상기 플랜지(401)는 고온에 강한 스테인리스 스틸 등과 같은 금속 등의 재질로 구성될 수 있다.
기존에는 전해환원 반응에 따라 발생되는 산소 기체 또는 염소 기체가 장치 내부를 부식시키거나 반응물과 생성물과 반응하는 것을 억제하기 위하여 양극 주변에 커버 부재(예를 들어, 쉬라우드(shroud))를 별도로 설치함으로써, 기체가 양극부에 격납된 채로 장치 외부로 배출되도록 하였다.
그러나 본 발명에 따른 전해환원 장치는 특히 상기 탄소계 양극부(400)를 상기 지지벽부(200)와 다공성 판상부(300)로 이루어진 내부 공간의 상부에 배치하고 기체의 배출을 위한 유로를 내부에 포함함에 따라, 상기 탄소계 양극부(400)가 쉬라우드와 같은 커버 부재의 역할을 함으로써, 별도의 커버 부재 없이도 산소 기체 또는 염소 기체에 의한 전해환원 효율의 감소를 예방할 수 있다.
즉, 상기 탄소계 양극부(400)는 전해환원 반응에서 발생되는 산소 기체 또는 염소 기체의 배출을 위한 별도의 커버 부재를 실질적으로 포함하지 않는 것일 수 있다. 상기 별도의 커버 부재를 실질적으로 포함하지 않는 것이란, 상기 탄소계 양극부(400)가 커버 부재의 역할을 함에 따라 상기 전해환원 장치에는 쉬라우드와 같은 별도의 커버 부재를 더 이상 포함하지 않는 것을 의미할 수 있다.
상기 전해환원 장치는 상기 음극부(100)의 상부를 밀폐하기 위한 덮개(600)를 더 포함할 수 있고, 상기 덮개(600)의 일부는 상기 탄소계 양극부(400)를 포함하기 위한 내부 공간을 포함할 수 있다.
상기 탄소계 양극부(400)의 일단이 상기 덮개(500)의 적어도 일부에 접하는 부분에는 기체의 배출을 용이하게 하기 위한 배출부(40)를 더 포함할 수 있다.
상기 전해환원 장치는 상기 (준)금속 산화물(10) 및 용융염(20)의 가열을 위한 가열부(도면에 미기재)를 더 포함할 수 있고, 상기 가열부는 전해환원 반응에 영향을 미치는 것이 아니면, 통상의 가열을 위한 전기로 등과 같은 가열부를 제한 없이 이용할 수 있다.
또한 상기 전해환원 장치는 상기 음극부(100)를 지지하기 위한 지지부(도면에 미기재)를 더 포함할 수 있으며, 상기 지지부는 전해환원 반응에 영향을 미치는 것이 아니고, 상기 음극부(100)를 지지할 수 있기만 하면, 그 재질 또는 그 형태는 제한되지 않는다.
상기 지지부는 상기 전해환원 반응의 온도를 조절하기 위한 온도 조절 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 전해환원 장치는 상기 음극부(100)와 상기 탄소계 양극부(400)에 전류를 공급하여 줄 수 있는 전기 장치(도면에 미기재)를 더 포함할 수 있으며, 상기 전기 장치는 상기 음극부(100)와 상기 탄소계 양극부(400)에 전압을 인가하여 전류를 공급하게 하는 것이면, 통상적인 전기 장치가 제한 없이 이용될 수 있다.
또한 본 발명은 전해환원 방법을 제공한다.
상기 전해환원 방법은 전술한 전해환원 장치의 상기 측벽부, 바닥부, 지지벽부 및 다공성 판상부로 이루어진 내부 공간의 적어도 일부에 (준)금속 산화물을 충진하는 단계; 상기 지지벽부 및 다공성 판상부로 이루어진 내부 공간의 적어도 일부에 용융염을 수용하는 단계; 및 상기 음극부 및 탄소계 양극부에 전류를 공급하여 전해환원을 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 (준)금속 산화물은 상기 용융염의 액위(level)와 동일하거나 더 높은 위치까지 충진될 수 있다.
상기 (준) 금속 산화물, 용융염, 음극부, 지지벽부, 다공성 판상부, 탄소계 양극부에 관해서는 전해환원 장치에서 설명한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
또한 상기 전해환원 방법은, 상기 염화리튬, 염화칼슘, 산화리튬, 산화칼슘 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 적어도 하나를 550℃ 이상, 구체적으로는 550 내지 650 ℃로 가열하여 얻을 수 있다.
상기 음극부 및 탄소계 양극부에 전류를 공급하는 단계는, 상기 음극부에 상기 용융염 양이온 및 (준)금속 산화물 양이온의 환원 전위보다 음의 전압을 인가하는 단계; 및 상기 탄소계 양극부에 상기 용융염 음이온의 산화 전위 및/또는 상기 (준)금속 산화물 유래의 산소 이온의 산화 전위보다 양의 전압을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 용융염으로 LiCl-Li2O 전해질을 사용할 수 있고, 상기 (준)금속 산화물로 UO2를 사용하는 파이로프로세싱을 위한 전해환원 장치 및 전해환원 방법을 제공한다.
위와 같은 전해환원 공정에서는 하기 식(1)과 같이 Li2O가 상기 음극부에서 전기분해 되어 용융염 유래의 환원 금속(Li)과 산소 기체(O2)가 생성되고, 하기 식(2)와 같이 Li는 UO2를 환원시키면서 다시 새로운 Li2O를 생성하게 되어, 전해환원 장치 내의 Li2O의 양을 일정하게 유지할 수 있어서, LiCl을 지속적으로 사용할 수 있으며 Li 금속의 추가가 필요하지 않은 장점이 있다.
[식(1)]
２Li2O ⇔ 4Li + O2 (전기분해)
[식(2)]
UO2 + 4Li ⇔ U + 2Li2O (환원)
[식(3)]
UO2 ⇔ U + O2 (전체 반응)
한편, 상기 탄소계 양극부에서는 (준)금속 산화물에서 유래된 산소 이온과 반응하여, 하기 식(4)와 같이 이산화탄소(CO2)를 발생시키며, 상기 음극부에서 생성된 Li은 상기 용융염으로 확산되어 상기 탄소계 양극부에서 발생된 이산화탄소(CO2)와 반응하여 탄소계 불순물(탄소 입자(C) 등)을 생성하는 하기 식(5)와 같은 부반응을 일으킬 수 있다.
[식(4)]
C(탄소) + 2O2- ⇔ CO2 + 4e-
[식(5)]
2Li + CO2 ⇔ 2Li2O + C(탄소)
또한 하기 식(6)과 같이 상기 탄소계 양극에서 발생된 이산화탄소(CO2)가 Li2O의 산소 이온(O2-)와 반응하여 탄산리튬(Li2CO3)의 카보네이트 이온(CO3 2-)을 생성할 수 있고, 상기 카보네이트 이온은 하기 식(7)과 같이 Li 금속과 반응하거나, 하기 식(8)과 같이 상기 음극부에서 전자(e-)를 받아서 탄소 입자(C)들과 산소(O2)를 생성하는 부반응이 일어날 수 있다.
[식(6)]
CO2 + Li2O ⇔ Li2CO3 ⇔ 2Li+ + CO3 2-
[식(7)]
CO3 2- + 2Li ⇔ Li2CO3 + 2e-
[식(8)]
2CO3 2- + 2e- ⇔ 2C + 3O2
전술한 바와 같이 본 발명의 전해환원 장치 및 전해환원 방법에 따르면, 상기 음극부가 (준)금속 산화물(UO2)을 충진하기 위한 내부 공간을 가지며, 상부 개구형의 기둥형 용기 모양을 가짐에 따라, 음극부의 외측이 아닌 음극부의 내측의 바닥부와 측벽부에서만 용융염 유래의 환원 금속(Li)이 발생하고, 충진된 상기 (준)금속 산화물(UO2)로 인해 상기 용융염 유래의 환원 금속(Li)이 용융염(LiCl-Li2O) 내부로의 자유로운 확산을 방지하는 효과가 있다.
나아가 상기 다공성 판상부를 포함함에 따라, 용융염(LiCl-Li2O)은 통과시키면서도, 전해환원 반응에 의해 상기 음극부에서 생성된 상기 용융염 유래의 환원 금속(Li)이 상기 탄소계 양극부로 이동되는 현상을 억제하고, 반대로 상기 탄소계 양극부에서 생성된 탄소계 불순물(탄소 입자(C))이 상기 (준)금속 산화물(UO2)로 이동되는 것을 억제할 수 있어서, 상기 용융염 유래의 환원 금속(Li) 및 탄소계 불순물(탄소 입자(C))에 따른 부반응을 억제하여 전해환원의 효율을 높이는 효과도 있다.
100: 음극부
101: 측벽부
102: 바닥부
200: 지지벽부
300: 다공성 판상부
400: 탄소계 양극부
401: 플랜지
500: 다공성 유로부
600: 덮개
10: (준)금속 산화물
20: 용융염
30: 연결부
40: 배출부
1: 음극 바스켓
2: 음극
3: 가열로
4: 기체배출관
5: 방열판
6: 전해조
7: 양극
8: 양극 쉬라우드

Claims (20)

  1. 바닥부와 측벽부를 포함하고, 내부 공간에 준금속 산화물 및 금속 산화물 중에서 선택되는 적어도 하나를 충진하기 위한 상부 개구형 용기 모양의 음극부;
    상기 음극부의 측벽부의 내측을 따라서 이격되어 배치된 지지벽부;
    상기 지지벽부의 하부의 내측면에 배치된 다공성 판상부; 및
    상기 지지벽부와 상기 다공성 판상부로 이루어지는 내부 공간에서 용융염과 접촉하도록 배치된 탄소계 양극부;
    를 포함하는 것인 전해환원 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 측벽부, 바닥부, 지지벽부 및 다공성 판상부로 이루어진 내부 공간의 적어도 일부에 준금속 산화물 및 금속 산화물 중에서 선택되는 적어도 하나가 충진되어 있는 것인 전해환원 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 지지벽부 및 다공성 판상부로 이루어진 내부 공간의 적어도 일부에는 용융염이 수용되어 있는 것인 전해환원 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 준금속 산화물 및 금속 산화물 중에서 선택되는 적어도 하나는 상기 용융염의 액위(level)와 동일하거나 더 높은 위치까지 충진되는 것인 전해환원 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 준금속 산화물은 실리콘 산화물을 포함하고,
    상기 금속 산화물은 우라늄 산화물, 티타늄 산화물, 탄탈륨 산화물 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것인 전해환원 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 용융염은 염화리튬, 염화칼슘, 산화리튬, 산화칼슘 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 적어도 하나의 전해질을 포함하는 것인 전해환원 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 음극부는 기둥형 용기 모양인 것인 전해환원 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 지지벽부는 상기 음극부에 정합되도록 중공형 기둥 모양인 것인 전해환원 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지벽부를 상기 음극부에 고정시키기 위한 연결부를 더 포함하는 것인 전해환원 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지벽부는 절연성 재질로 형성된 것인 전해환원 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 다공성 판상부는 전해환원 반응에 의해서 상기 용융염으로부터 유래되어 상기 음극부에서 생성된 환원 금속이 상기 양극부로 이동되는 것을 억제하고, 상기 탄소계 양극부에서 생성된 탄소계 불순물이 상기 준금속 산화물 및 금속 산화물 중에서 선택되는 적어도 하나로 이동되는 것을 억제하기 위한 것인 전해환원 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 다공성 판상부는 메쉬 다이어프램으로 형성되어 있는 것인 전해환원 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지벽부의 하부의 말단에는 준금속 산화물 및 금속 산화물 중에서 선택되는 적어도 하나로부터 유래된 산소 이온을 상기 탄소계 양극부가 접촉하고 있는 용융염으로 이동시키기 위한 다공성 유로부를 더 포함하는 것인 전해환원 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 다공성 유로부는 다공성의 2중판으로 이루어진 중공형 바스켓인 것인 전해환원 장치.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄소계 양극부는 전해환원 반응에서 발생되는 산소 기체 또는 염소 기체의 배출을 위한 유로를 포함하는 것인 전해환원 장치.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄소계 양극부는 전해환원 반응에서 발생되는 염소 기체의 배출을 위한 별도의 커버 부재를 포함하지 않는 것인 전해환원 장치.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 음극부의 상부를 밀폐하기 위한 덮개를 더 포함하는 것인 전해환원 장치.
  18. 청구항 1의 전해환원 장치의 상기 측벽부, 바닥부, 지지벽부 및 다공성 판상부로 이루어진 내부 공간의 적어도 일부에 준금속 산화물 및 금속 산화물 중에서 선택되는 적어도 하나를 충진하는 단계;
    상기 지지벽부 및 다공성 판상부로 이루어진 내부 공간의 적어도 일부에 용융염을 수용하는 단계; 및
    상기 음극부 및 탄소계 양극부에 전류를 공급하여 전해환원을 수행하는 단계;
    를 포함하는 것인 전해환원 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 준금속 산화물 및 금속 산화물 중에서 선택되는 적어도 하나는 상기 용융염의 액위(level)와 동일하거나 더 높은 위치까지 충진되는 것인 전해환원 방법.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 음극부 및 탄소계 양극부에 전류를 공급하는 단계는, 상기 음극부에 상기 용융염의 양이온의 환원 전위 및 상기 준금속 산화물 및 금속 산화물 중에서 선택되는 적어도 하나의 양이온의 환원 전위보다 음의 전압을 인가하는 단계; 및 상기 탄소계 양극부에 상기 용융염 음이온의 산화 전위 및 상기 준금속 산화물 및 금속 산화물 중에서 선택되는 적어도 하나로부터 유래된 산소 이온의 산화 전위보다는 양의 전압을 인가하는 단계를 포함하는 것인 전해환원 방법.
KR1020190046351A 2019-04-19 2019-04-19 전해환원 장치 및 전해환원 방법 KR102182475B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190046351A KR102182475B1 (ko) 2019-04-19 2019-04-19 전해환원 장치 및 전해환원 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190046351A KR102182475B1 (ko) 2019-04-19 2019-04-19 전해환원 장치 및 전해환원 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200122927A KR20200122927A (ko) 2020-10-28
KR102182475B1 true KR102182475B1 (ko) 2020-11-24

Family

ID=73018174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190046351A KR102182475B1 (ko) 2019-04-19 2019-04-19 전해환원 장치 및 전해환원 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102182475B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11894154B2 (en) 2022-02-02 2024-02-06 Curio Solutions Llc Modular, integrated, automated, compact, and proliferation-hardened method to chemically recycle used nuclear fuel (UNF) originating from nuclear reactors to recover a mixture of transuranic (TRU) elements for advanced reactor fuel to recycle uranium and zirconium

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040194574A1 (en) 2001-11-22 2004-10-07 Francois Cardarelli Method for electrowinning of titanium metal or alloy from titanium oxide containing compound in the liquid state
KR101397935B1 (ko) 2012-11-29 2014-05-23 한국수력원자력 주식회사 다중회로를 구비하는 전해환원장치 및 이의 구동방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3079324A (en) * 1958-06-30 1963-02-26 Dow Chemical Co Apparatus for production of uranium
KR20130124846A (ko) * 2012-05-07 2013-11-15 한국원자력연구원 붕소 도핑 다이아몬드 전극을 이용한 금속산화물 전해환원 방법 및 그 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040194574A1 (en) 2001-11-22 2004-10-07 Francois Cardarelli Method for electrowinning of titanium metal or alloy from titanium oxide containing compound in the liquid state
KR101397935B1 (ko) 2012-11-29 2014-05-23 한국수력원자력 주식회사 다중회로를 구비하는 전해환원장치 및 이의 구동방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11894154B2 (en) 2022-02-02 2024-02-06 Curio Solutions Llc Modular, integrated, automated, compact, and proliferation-hardened method to chemically recycle used nuclear fuel (UNF) originating from nuclear reactors to recover a mixture of transuranic (TRU) elements for advanced reactor fuel to recycle uranium and zirconium

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200122927A (ko) 2020-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101162538B1 (ko) 금속재질의 양극덮개를 포함하는 전해환원장치 및 이를 이용한 전해환원 방법
KR100593790B1 (ko) ＬｉＣｌ－Ｌｉ₂Ｏ 용융염계를 이용하여 산화물핵연료로부터 핵연료 금속을 제조하는 방법, 상기 방법을구현하기 위한 환원전극, 및 상기 환원전극을 포함하는환원장치
US8110314B2 (en) Means of stabilizing electrolyte in a direct carbon-air fuel cell based on a molten metal hydroxide electrolyte
US11560638B2 (en) Electrochemical method of ammonia generation
JP5562962B2 (ja) アルミニウム還元セル用の、高電流密度で動作する酸素発生金属陽極
JPS6117914B2 (ko)
CN114599820A (zh) 熔融盐膜电解槽
KR102182475B1 (ko) 전해환원 장치 및 전해환원 방법
KR101185836B1 (ko) 금속산화물로부터 금속을 제조하기 위한 전해환원공정
Ferro et al. Application of ceramic membrane in molten salt electrolysis of CaO-CaCl2
US3453187A (en) Apparatus and process for reduction of hydrogen chloride
US7504010B2 (en) Anode for electrolysis of aluminum
Park et al. Characteristics of an integrated cathode assembly for the electrolytic reduction of uranium oxide in a LiCl-Li 2 O molten salt
US3294586A (en) Fuel cell with movable casing and electrodes and method for operating fuel cell withan anode containing an alkaline earth metal
Zaikov et al. High-temperature electrochemistry of calcium
Shishkin et al. Electrochemical reduction of uranium dioxide in LiCl–Li2O melt
Chen et al. The reverse Boudouard reaction in direct carbon fuel cells
CN112752869A (zh) 氟气制造装置
KR101723553B1 (ko) 금속산화물의 전해환원 장치 및 방법
Mohandas et al. Feasibility study of electrochemical conversion of solid ZrO2 to Zr metal in LiCl-(0-1 wt%) Li2O melts with graphite and platinum anodes
KR20200008307A (ko) 금속산화물의 전해환원장치 및 이를 이용한 금속산화물의 전해환원방법
US20220145484A1 (en) An electrochemical method of reducing metal oxide
GB2548378A (en) Electrochemical reduction of spent nuclear fuel at high temperatures
US20160032473A1 (en) Electrochemical cell for recovery of metals from solid metal oxides
RU2302482C2 (ru) Минимизация переноса углерода в электролизере

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