KR102200114B1 - Electrolytic device including integrated temperature adjusting device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 일체형 온도조절장치를 포함한 전기분해조에 관한 것으로, 그 목적은 반응셀을 구성하는 양극 또는 음극과 직접 접촉되게 일체화된 온도조절장치를 구비하여 열전도된 양극 또는 음극이 양극수 또는 음극수와 열교환되도록 한 간접 열교환 방식으로 격막식 전기분해조에서 발생하는 반응열을 제어하도록 구성한 일체형 전기분해조를 제공하는데 있다.
본 발명의 구성은 양극(1), 음극(2) 및 격막(3)을 포함하고 양극수 및 음극수를 통해 전해반응이 이루어지는 구성의 격막식 전기분해조에 있어서,
상기 양극(1)이나 음극(2) 중 양극수 및 음극수와 접하지 않는 부위에, 내부에 유체유로(41)가 형성되어 상부와 하부를 통해 유입, 유출되는 외부 유체와 외부 유체와 공랭식 또는 수랭식으로 열교환하는 온도조절장치(4)가 일체로 설치되어 열전도된 양극 또는 음극이 양극수 및 음극수와 열교환하면서 반응열을 제어하도록 구성된 온도조절장치를 포함한 전기분해조를 발명의 특징으로 한다The present invention relates to an electrolysis tank including an integrated temperature control device, the object of which is to provide an integrated temperature control device in direct contact with the anode or cathode constituting a reaction cell, so that the thermally conductive anode or cathode is It is to provide an integrated electrolysis tank configured to control the heat of reaction generated in the diaphragm type electrolysis tank in an indirect heat exchange method that allows heat exchange.
The configuration of the present invention includes an anode (1), a cathode (2) and a diaphragm (3), and in the diaphragm type electrolysis tank having an electrolytic reaction through anode water and cathode water,
In a portion of the anode (1) or cathode (2) that is not in contact with the anode water and the cathode water, a fluid flow passage 41 is formed therein, and the external fluid and external fluid flowing through the top and bottom are air-cooled or An electrolysis tank including a temperature controller configured to control the heat of reaction while heat-conducting anode or cathode heat-exchanging with anode water and cathode water by integrally installed temperature controller 4 for heat exchange by water cooling is a feature of the invention.
Description
본 발명은 일체형 온도조절 장치를 포함한 전기분해조에 관한 것으로, 자세하게는 전기분해조에서 발생하는 반응열을 제어하기 위해 음극 또는 양극 또는 바이폴라전극 중 어느 하나 이상에 열전도방식 온도조절장치를 일체화시켜 간접 열교환하는 전기분해조에 관한 것이다.The present invention relates to an electrolysis tank including an integrated temperature control device, and in detail, in order to control the reaction heat generated in the electrolysis tank, a heat conduction type temperature control device is integrated with one or more of a cathode, an anode, or a bipolar electrode to perform indirect heat exchange. It relates to an electrolysis tank.
전기분해공정에 있어서 전해반응이 이루어지는 전기분해장치(이하 '전기분해조'라 칭함)는 크게 유격막 방식과 무격막 방식으로 나뉘고, 다시 개방형 셀과 밀폐형 셀 방식으로 나누어진다.In the electrolysis process, the electrolysis device (hereinafter referred to as'electrolysis tank') in which the electrolysis reaction is performed is largely divided into a diaphragm type and a non-diaphragm type, and again into an open cell and a closed cell type.
일반적인 유격막 방식의 밀폐형 반응셀(에노드셀과 캐소드셀) 구조를 가지는 전기분해조는 반응셀을 구성하는 양극과 음극 사이에 격막(멤브레인)이 설치되어 구획된 구성으로 이루어진다. 양극과 음극의 전극 형태는 보통 메쉬형 또는 타공형 전극을 사용하고, 양극과 음극 사이의 단위 셀 간 전압을 낮추기 위해 최대한 격막(멤브레인)에 근접하게 구성된다. 이때 전기분해시 발생되는 가스상 물질로 전압이 상승되는 것을 막기 위해 양극 또는 음극을 지지하는 전극판 뒤쪽으로 가스가 쉽게 빠져나갈 수 있게 공간을 구성한다.An electrolysis tank having a general gap-type closed reaction cell (anode cell and cathode cell) structure is composed of a partitioned structure by installing a diaphragm (membrane) between the anode and the cathode constituting the reaction cell. The anode and cathode electrode types are usually mesh-type or perforated electrodes, and are configured as close to the diaphragm (membrane) as possible in order to lower the voltage between the unit cells between the anode and the cathode. At this time, in order to prevent an increase in voltage due to a gaseous material generated during electrolysis, a space is formed so that gas can easily escape behind the electrode plate supporting the anode or the cathode.
상기 설명은 격막을 1개로 구성할 때의 2격실 전기분해조에 대한 설명인데, 필요에 따라 격막을 2개 또는 3개로 구성하고 양극수 및 음극수가 공급되어 반응할 수 있게 구성하면 3격실 또는 4격실 전기분해조로 구성할 수 있다. The above description is a description of a two-compartment electrolysis tank when the diaphragm is composed of one. If necessary, the diaphragm is composed of two or three, and the anode and cathode water are supplied and configured to react. It can be composed of an electrolysis tank.
또한 상기 설명한 2격실 형태의 유격막 전기분해조를 단위 반응셀로 하여 연속적으로 다단 배열후 각각의 반응셀에 양극수 및 음극수가 공급되도록 유로를 공급하여 다단 전기분해조로 구성할 수 있다.In addition, a multi-stage electrolysis tank may be configured by supplying a flow path to supply anode water and cathode water to each of the reaction cells after a continuous multi-stage arrangement using the above-described two-compartment type oil diaphragm electrolysis tank as a unit reaction cell.
다른 방식으로 구성된 다단 전기분해조로는 단위 반응셀의 구성을 설명하면 양측단에 설치되는 모노폴라 방식의 양극과 음극 그리고 필요한 단수만큼 양측단의 양극과 음극 사이에 하나 이상 다단 배열되어 설치되는 바이폴라전극을 구성하여 다단 구성할 수 있다. 이때 다단 배열된 음극 및 양극 전극 사이에는 하나 이상의 격막이 위치하게 된다. As for the multi-stage electrolysis tank constructed in a different way, when explaining the composition of the unit reaction cell, a monopolar anode and cathode installed at both ends, and a bipolar electrode arranged in multiple stages between the anode and cathode at both ends as needed. You can configure multiple stages by configuring. At this time, at least one diaphragm is positioned between the cathode and anode electrodes arranged in multiple stages.
한편, 양극과 음극, 격막(Membrane)으로 구성된 일반적인 격막식 전기분해조는 양극반응에 필요한 유체와 음극반응에 필요한 유체를 각각 나눠진 격실에 공급하고 양극과 음극에 전원을 인가하면 양극에서는 산화반응, 음극에서는 환원반응이 일어나게 되어 양극과 음극반응에서 생성된 이온은 격막을 통해 이동하여 생성물이 만들어지게 되는데, 이러한 전극반응, 셀간전압, 생성된 산화물과 환원물의 화학반응 등으로 인해 전기분해조에 반응열이 생기게 된다. 또한 이러한 반응열로 인해 화학적 부반응으로 부반응 생성물이 생성될 수 있다. On the other hand, a general diaphragm-type electrolysis tank consisting of an anode, a cathode, and a membrane supplies the fluid required for the anodic reaction and the fluid required for the cathode reaction to the separate compartments, and when power is applied to the anode and cathode, the anode reacts with oxidation and the cathode Reduction reaction takes place in the anode and cathode reactions, and the ions generated in the anode and cathode reactions move through the diaphragm to form a product.The electrode reaction, cell-to-cell voltage, and chemical reactions of the generated oxides and reducing products generate reaction heat in the electrolysis tank do. In addition, side reaction products may be produced by chemical side reactions due to this reaction heat.
따라서 전기분해조는 공급 전류크기, 격막의 한계온도, 반응유체 등 격막식 전기분해조의 특성에 따라 온도제어가 필요하게 된다.Therefore, the electrolysis tank needs temperature control according to the characteristics of the diaphragm type electrolysis tank such as the amount of supply current, the limit temperature of the diaphragm, and the reaction fluid.
종래에는 전기분해시스템의 주요설비인 전기분해조의 온도제어를 위해 도 8 및 도 9에 도시된 것처럼, 전기분해조의 양극과 음극을 순환하는 양극수나 음극수 저장을 위한 전기분해시스템의 저장탱크나 버퍼탱크 또는 음극수나 양극수 유체가 흐르는 배관에 온도조절장치를 설치하여 온도를 제어하도록 구성하는 것이 일반적이었다.Conventionally, as shown in Figs. 8 and 9 for temperature control of the electrolysis tank, which is the main equipment of the electrolysis system, a storage tank or buffer of the electrolysis system for storing anode water or cathode water circulating between the anode and the cathode of the electrolysis tank In general, a temperature controller is installed in a tank or a pipe through which the cathode or anode fluid flows to control the temperature.
하지만 이와 같은 종래의 기술은 전기분해조의 외부에 온도조정장치를 별도로 설치함으로써 전기분해시스템 구조상 공간적 제약이 심한 곳은 설치가 어렵다는 단점이 있다.However, such a conventional technique has a disadvantage in that it is difficult to install a temperature control device outside the electrolysis tank so that it is difficult to install in places where space is severely restricted due to the structure of the electrolysis system.
또한 온도조절장치의 온도조절을 위해 열교환하는 냉매의 순환을 위한 펌프나 저장탱크 그리고 작동을 위한 전원공급장치와 같은 필수 장치가 구비되어야 함으로써 전체 전기분해시스템의 구조가 복잡해 진다는 단점이 있다.In addition, there is a disadvantage in that the structure of the entire electrolysis system is complicated because essential devices such as a pump or storage tank for circulation of heat exchanged refrigerant for temperature control of the temperature control device, and a power supply for operation must be provided.
또한 전기분해조의 양극 또는 음극에 공급되는 양극수 또는 음극수 유체가 화학물질이기 때문에 이와 접촉하여 열교환되는 배관을 가진 온도조절장치는 배관의 재질을 내화학성 금속재질로 구비해야 하는데, 이러한 내화학성 금속일지라도 내구성이 영구적이지 않기에 일정 주기별로 교체 또는 수리를 해야 하고, 이로인해 운전 유지 비용이 상승하게 되고, 그 교체 또는 수리 기간동안에는 운전이 중단될 수 박에 없어 연속운전이 어렵다는 단점이 있다. In addition, since the anode or cathode fluid supplied to the anode or cathode of the electrolysis tank is a chemical substance, a temperature controller having a pipe for heat exchange in contact with it must be provided with a material of the pipe made of chemical resistant metal. Even if the durability is not permanent, it has to be replaced or repaired at regular intervals, which increases the operation maintenance cost, and there is a disadvantage that continuous operation is difficult because the operation cannot be stopped during the replacement or repair period.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 반응셀을 구성하는 양극 또는 음극 또는 바이폴라전극과 일체화된 온도조절장치를 구비하여 열전도된 양극 또는 음극이 양극수 또는 음극수와 열교환되도록 한 전극표면에서의 온도제어 방식으로 격막식 전기분해조에서 발생하는 반응열을 제어하도록 구성한 전기분해조를 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a temperature control device integrated with an anode or a cathode or a bipolar electrode constituting a reaction cell, so that the heat-conducted anode or cathode is heat-exchanged with the anode or cathode water. It is to provide an electrolysis tank configured to control the reaction heat generated in the diaphragm type electrolysis tank by the temperature control method in
본 발명의 다른 목적은 반응셀을 구성하는 음극 또는 양극 또는 바이폴라전극에 일체화된 온도조절장치에 양압 또는 음압을 형성하여 공기를 공급하도록 구성한 전기분해조를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an electrolysis tank configured to supply air by forming a positive or negative pressure in a temperature control device integrated with a cathode or anode or bipolar electrode constituting a reaction cell.
본 발명의 다른 목적은 반응셀을 구성하는 음극 또는 양극 또는 바이폴라전극에 일체화된 온도조절장치에 배관을 연결하여 액체를 공급하도록 구성한 전기분해조를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an electrolysis tank configured to supply a liquid by connecting a pipe to a temperature control device integrated with a cathode or anode or bipolar electrode constituting a reaction cell.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 양극, 음극 및 격막을 포함하고 양극수 및 음극수를 통해 전해반응이 이루어지는 구성의 격막식 전기분해조에 있어서,The present invention to achieve the above object and to perform the task for removing the conventional defects is a diaphragm type electrolysis tank comprising an anode, a cathode, and a diaphragm, and in which an electrolytic reaction is performed through anode water and cathode water,
상기 양극이나 음극 중 양극수 및 음극수와 접하지 않는 부위에, 내부에 유체유로가 형성되어 상부와 하부를 통해 유입, 유출되는 외부 유체와 외부 유체와 공랭식 또는 수랭식으로 열교환하는 온도조절장치가 일체로 설치되어 열전도된 양극 또는 음극이 양극수 및 음극수와 열교환하면서 반응열을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 온도조절장치를 포함한 전기분해조를 제공함으로써 달성된다.In a portion of the anode or cathode that is not in contact with the anode and cathode water, a fluid flow path is formed therein, and a temperature control device that exchanges heat with the external fluid in an air-cooled or water-cooled manner is integrated with the external fluid flowing in and out through the top and bottom. It is achieved by providing an electrolysis tank including a temperature controller, characterized in that the positive or negative electrode installed and heat-conducted is configured to control the heat of reaction while exchanging heat with the positive electrode water and the negative electrode water.
바람직한 실시예로, 상기 전기분해조는 양측 말단부에 형성된 양극과 음극 사이에, 내부에 유체유로가 형성된 온도조절장치가 일체화된 바이폴라전극과 격막을 더 포함하여 구성할 수 있다.In a preferred embodiment, the electrolysis tank may further include a bipolar electrode and a diaphragm in which a temperature control device having a fluid flow path formed therein is integrated between the anode and the cathode formed at both ends.
바람직한 실시예로, 상기 온도조절장치는 적어도 전면 금속판과 후면 금속판으로 이루어진 2개 이상의 금속판 간을 압착시켜 체결하고, 이웃하는 금속판간의 접촉면에 하나 이상의 유체유로가 상하 방향으로 형성할 수 있다.In a preferred embodiment, in the temperature control device, at least two metal plates composed of a front metal plate and a rear metal plate are compressed and fastened, and at least one fluid flow path may be formed in a vertical direction on a contact surface between adjacent metal plates.
바람직한 실시예로, 상기 유체유로는 평단면이 원형 또는 다각형 형태로 구성하거나 높은 열교환을 위해 면상에 비표면적이 넓은 요철타입 또는 체크무늬 타입 또는 주름무늬 타입으로 가공하여 구성할 수 있다.In a preferred embodiment, the fluid flow path may be formed in a circular or polygonal shape with a flat cross-section, or processed into an uneven type with a large specific surface area on the surface, a checkered type, or a corrugated pattern type for high heat exchange.
바람직한 실시예로, 상기 온도조절장치는 하부와 상부에 각각 공기챔버인 유입부와 유출부를 구성하고, 유입부 및 유출부의 개구에는 양압 및 음압을 제공하기 위한 송풍장치 또는 진공장치를 적어도 하나 이상 연결하여 구성할 수 있다.In a preferred embodiment, the temperature control device comprises an inlet portion and an outlet portion, which are air chambers at the lower and upper portions, respectively, and at least one blower or vacuum device for providing positive pressure and negative pressure is connected to the inlet and outlet openings. It can be configured.
바람직한 실시예로, 상기 온도조절장치는 하부와 상부에 배관이 연결되어 냉매공급장치를 통해 액체가 공급되도록 구성할 수 있다.In a preferred embodiment, the temperature control device may be configured such that pipes are connected to the lower and upper portions to supply liquid through the refrigerant supply device.
바람직한 실시예로, 상기 전기분해조는 격막을 복수개 추가하여 3격실 이상의 다중격실로 구성할 수 있다.In a preferred embodiment, the electrolysis tank may be configured as a multi-compartment of 3 or more by adding a plurality of diaphragms.
바람직한 실시예로, 상기 전기분해조를 단위 반응셀로 구성하여 다단으로 구성할 수 있다.In a preferred embodiment, the electrolysis tank can be configured in multiple stages by configuring the unit reaction cell.
바람직한 실시예로, 상기 바이폴라전극은 온도조절장치와 접하는 양극과 음극 면에 각각 돌기부가 형성되고, 이와 대응하여 접하는 온도조절장치 전면 금속판과 후면 금속판에는 돌기부가 형성되어 열전도 성능을 향상시키게 구성할 수 있다.In a preferred embodiment, the bipolar electrode has protrusions formed on the anode and cathode surfaces in contact with the temperature control device, respectively, and protrusions are formed on the front metal plate and the rear metal plate of the temperature control device in contact therewith to improve heat conduction performance. have.
바람직한 실시예로, 상기 온도조절장치는 금속일 수 있다.In a preferred embodiment, the temperature control device may be metal.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 전기분해조는 반응셀을 구성하는 양극 또는 음극 또는 바이폴라전극과 일체화된 온도조절장치를 구비하여 열전도된 양극 또는 음극 또는 바이폴라전극이 양극수 및 음극수와 열교환되도록 한 간접 열교환 방식으로 구성하여 격막식 전기분해조에서 발생하는 반응열을 제어토록 함으로써 내화학성 금속재질을 사용할 필요가 없고, 전기분해조 외부에 별도의 온도조절장치를 구비할 필요가 없어서 전기분해조의 제조단가가 낮아지고 내구성이 높아진다는 장점을 가진다.The electrolysis tank according to the present invention having the above characteristics is provided with a temperature control device integrated with the anode or cathode or bipolar electrode constituting the reaction cell so that the thermally conductive anode or cathode or bipolar electrode heat exchange with the anode water and the cathode water. It is composed of one indirect heat exchange method to control the reaction heat generated in the diaphragm-type electrolysis tank, so there is no need to use a chemical-resistant metal material, and there is no need to have a separate temperature control device outside the electrolysis tank. It has the advantage of lower unit cost and higher durability.
또한 본 발명은 반응셀을 구성하는 음극 또는 양극 또는 바이폴라전극에 접촉하여 열전도되는 온도조절장치에 양압 또는 음압을 형성하여 공기 공급을 제어하거나 배관을 연결하여 액체(물, 냉매)의 공급을 제어하도록 구성함으로써 종래처럼 전기분해조 외부에 별도로 설치되어 양극수 또는 음극수와 접촉되어 열교환하는 온도조절장치를 구비하는 전기분해시스템과 비교시 그 구성이 간단하여 공간활용성이 좋고 내구성이 높다는 장점을 가진다.In addition, the present invention is to control the supply of air by forming a positive or negative pressure in a temperature control device that conducts heat by contacting the cathode, anode, or bipolar electrode constituting the reaction cell, or to control the supply of liquid (water, refrigerant) by connecting a pipe. By constructing it, compared to an electrolysis system that is separately installed outside the electrolysis tank and has a temperature control device that heat-exchanges by contacting with anode water or cathode water as in the prior art, its configuration is simple and has the advantage of good space utilization and high durability. .
또한 본 발명은 온도조절이 용이하여 온도로 인한 화학부반응을 억제할 수 있다는 장점을 가진다. In addition, the present invention has the advantage of being able to suppress chemical side reactions due to temperature due to easy temperature control.
또한 본 발명은 온도조절장치가 공기 및 액체(물, 냉매)와 접촉하는 구조가 열접촉면적을 늘릴 수 있도록 다양한 구조를 가지도록 구성함으로써 열교환 효율이 높다는 장점을 가진다.In addition, the present invention has the advantage of high heat exchange efficiency by configuring a structure in which the temperature control device contacts air and liquids (water, refrigerant) to have various structures to increase the thermal contact area.
상기와 같이 본 발명은 여러 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.As described above, the present invention is a useful invention having several advantages and is an invention that is highly expected to be used in industry.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전극과 일체화된 온도조절장치를 포함한 전기분해조의 개략적인 구성을 보인 개념도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 모노폴라 전극과 일체화된 온도조절장치로 단위 반응셀을 구성한 전기분해조의 구성도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 음극과 일체화된 온도조절장치의 개략적인 구성을 보인 사시도이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이폴라전극과 일체화된 온도조절장로 단위 반응셀을 구성한 전기분해조의 개략적인 구성을 보인 구성도이고,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이폴라전극과 일체화된 온도조절장치의 비표면적 확대 구조를 보인 예시도이고,
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따라 모노폴라 전극과 일체화된 온도조절장치를 단위 반응셀로하여 다단 구성한 전기분해조에 양압 또는 음압을 형성하여 공기를 공급하는 방식을 보인 예시도이고,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 모노폴라 전극과 일체화된 온도조절장치를 단위 반응셀로하여 다단 구성한 전기분해조에 액체를 공급하는 방식을 보인 예시도이고,
도 8은 종래의 한 실시예에 따라 온도조절장치가 구비된 전기분해시스템을 보인 구성도이고,
도 9는 종래의 한 실시예에 따라 온도조절장치가 구비된 전기분해시스템을 보인 구성도이다.1 is a conceptual diagram showing a schematic configuration of an electrolysis tank including an electrode and an integrated temperature control device according to an embodiment of the present invention,
2 is a block diagram of an electrolysis tank comprising a unit reaction cell with a temperature control device integrated with a monopolar electrode according to an embodiment of the present invention,
3 is a perspective view showing a schematic configuration of a temperature control device integrated with a cathode according to an embodiment of the present invention,
4 is a block diagram showing a schematic configuration of an electrolysis tank constituting a unit reaction cell of a temperature control elder integrated with a bipolar electrode according to another embodiment of the present invention,
5 is an exemplary view showing an enlarged structure of a specific surface area of a temperature control device integrated with a bipolar electrode according to another embodiment of the present invention,
6 is an exemplary view showing a method of supplying air by forming a positive or negative pressure in a multi-stage electrolysis tank using a temperature controller integrated with a monopolar electrode as a unit reaction cell according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an exemplary view showing a method of supplying a liquid to an electrolysis tank configured in a multistage using a temperature controller integrated with a monopolar electrode as a unit reaction cell according to another embodiment of the present invention.
8 is a block diagram showing an electrolysis system equipped with a temperature control device according to a conventional embodiment,
9 is a block diagram showing an electrolysis system equipped with a temperature control device according to a conventional embodiment.
이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, the configuration and operation of the embodiments of the present invention will be described in detail in connection with the accompanying drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전극과 일체화된 온도조절장치를 포함한 전기분해조의 개략적인 구성을 보인 개념도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 모노폴라 전극과 일체화된 온도조절장치로 단위 반응셀을 구성한 전기분해조의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 음극과 일체화된 온도조절장치의 개략적인 구성을 보인 사시도이다.1 is a conceptual diagram showing a schematic configuration of an electrolysis tank including an electrode and an integrated temperature control device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a temperature control integrated with a monopolar electrode according to an embodiment of the present invention. It is a configuration diagram of an electrolysis tank constituting a unit reaction cell as an apparatus, and FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of a temperature control device integrated with a cathode according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명의 구성은 양극(1), 음극(2) 및 격막(3)을 포함하고 양극이나 음극 중 양극수 및 음극수와 접하지 않는 부위인 양극, 음극의 어느 타측면 또는 양측면에 온도조절장치(4)가 면접촉되게 일체로 설치된 구조를 가진 격막식 전기분해조이다. As shown, the configuration of the present invention includes an anode (1), a cathode (2) and a diaphragm (3), and is a portion of the anode or cathode that is not in contact with the number of anodes and cathodes. It is a diaphragm type electrolysis tank with a structure integrally installed with a
상기 온도조절장치(4)는 음극 또는 양극의 어느 일측 극에만 설치해도 되지만 음극과 양극에 모두 설치한 형태로도 구성할 수 있다.The
이와 같이 온도조절장치(4)가 양극(1) 또는 음극(2)에 일체화되면 온도조절장치에 의해 열전도된 양극 또는 음극이 양극수 또는 음극수와 열교환되어 반응열을 냉각하게 된다. In this way, when the
따라서 온도조절장치와 양극수 또는 음극수는 직접 접촉되지 않는 구조를 가지게 된다. 도 3에 도시된 온도조절장치(4)는 양극실 또는 음극실로 공급되거나 양극실 또는 음극실에서 배출된 양극수 또는 음극수가 구멍을 통해 유출 또는 유입되는데 이때 양극수 또는 음극수는 온도조절장치와 직접 접촉하는 것이 아니고 구멍을 관통하는 배관(도시 생략)을 통해 유입 또는 배출된다.Therefore, the temperature controller has a structure in which the anode or cathode water does not come into direct contact. In the
상기 양극과 음극이 설치된 양극실과 음극실 공간에는 각각 미도시된 양극수탱크와 음극수탱크에서 공급되는 양극수와 음극수가 공급되도록 구성된다.An anode and cathode water supplied from an anode water tank and a cathode water tank (not shown) are respectively supplied to the anode chamber and the cathode chamber space in which the anode and cathode are installed.
양극은 양극수 저장탱크에서 양극수를 공급받아 격막으로 분리된 양극반응실 내에 설치되어 전원장치(11)에서 전원이 인가되면 전기분해하여 산화반응을 일으키는 산화극(Anode)이고, 음극은 음극수 저장탱크에서 음극수를 공급받아 격막으로 분리된 음극반응실 내에 설치되어 전원장치에서 전원이 인가되면 전기분해하여 환원반응 일으키는 환원극(Cathode)이다. The anode is an anode that receives anode water from the anode water storage tank and is installed in an anode reaction chamber separated by a diaphragm. When power is applied from the power supply 11, it is electrolyzed to cause an oxidation reaction, and the cathode is cathode water. It is a cathode that receives cathode water from a storage tank and is installed in a cathode reaction chamber separated by a diaphragm. When power is applied from the power supply, it is electrolyzed to cause a reduction reaction.
한 실시예로 양극반응에서는 Cl- -> Cl2, H20 -> O2, H+, SO4 2- ->S2O8 2- 등이 생성하고 음극반응에서는 H2O → OH- + H2, CO2 → CO + HCOO- 등이 생성된다. . The anode reaction in the Example Cl - -> Cl 2, H 2 0 ->
상기 격막은 양극 또는 음극 사이에 위치하여 양극과 음극 사이에 이온을 전달하는 역할을 하며, 바람직하게는 선택적 이온교환이 가능한 이온막으로 구성된다. The diaphragm is positioned between the anode or the cathode and serves to transfer ions between the anode and the cathode, and is preferably composed of an ion membrane capable of selective ion exchange.
상기 온도조절장치(4)는 단위 반응셀인 격막식 전기분해조에서 발생하는 반응열을 제어하기 위해 양극 또는 음극 중 하나 이상의 모노폴라전극에 접촉되어 일체화된다. The
온도조절장치와 양극수 또는 음극수와의 열교환은 열전도된 양극 또는 음극을 통한 간접 열교환방식으로 이루어진다. The heat exchange between the temperature controller and the anode or cathode water is performed in an indirect heat exchange method through a thermally conductive anode or cathode.
다만 한 실시예에 따라 도시한 도면에서는 설명의 편의상 열교환시 발생하는 열량의 이동을 위해 온도조절장치와 음극간 또는 온도조절장치와 양극간이 이격된 것처럼 도시되었으나 실제로는 온도조절장치와 각 전극간은 면접촉된 상태에서 전극과 열교환판 간의 표면 접촉을 통해 열전도가 일어나게 설치됨은 주지의 사실이다.However, in the drawings shown according to an embodiment, for convenience of explanation, the temperature control device and the cathode or between the temperature control device and the anode are shown as being spaced apart for the transfer of heat generated during heat exchange. It is a well-known fact that heat conduction occurs through surface contact between an electrode and a heat exchange plate in a surface contact state.
상기 처럼 간접 열전도방식으로 열교환이 이루어지는 온도조절장치는 산성을 띠는 양극수 또는 음극수와 접촉되지 않는 상태에서 열교환이 이루어지게 된다.As described above, in the temperature controller in which heat exchange is performed through an indirect heat conduction method, heat exchange is performed in a state that does not contact acidic anode water or cathode water.
상기과 같이 설치된 온도조절장치는 전기분해조 외부에서 유체의 유입, 유출되면서 온도조절장치를 이루는 금속의 온도를 냉각시키면서 이와 접촉된 양극 또는 음극의 온도를 냉각시키게 된다. 여기서 유체는 공기 또는 액체(물, 냉매)를 말한다.The temperature control device installed as described above cools the temperature of the metal forming the temperature control device as the fluid flows in and out of the electrolysis tank, while cooling the temperature of the anode or the cathode in contact therewith. Here, fluid refers to air or liquid (water, refrigerant).
열교환된 양극 또는 음극은 격막으로 나뉜 공간에 양극수 및 음극수가 각각 공급되면서 전기분해반응이 일어나면서 발생한 반응열로 승온된 양극수 또는 음극수의 온도를 낮추어 온도를 제어하게 된다. The heat-exchanged anode or cathode is controlled by lowering the temperature of the heated anode or cathode water by the reaction heat generated when the electrolysis reaction occurs as anode water and cathode water are respectively supplied to the space divided by the diaphragm.
도시한 한 실시예에서는 음극과 온도조절장치를 일체로 접촉시킨 형태로 단위 반응셀로 구성하였는데, 양극과 일체로 구성하거나 음극 및 양극 모두와 일체화하여 구성할 수 있음은 물론이다.In the illustrated embodiment, the cathode and the temperature control device are integrally contacted and configured as a unit reaction cell. It goes without saying that the cathode and the temperature controller may be integrally configured with the anode, or may be integrally configured with both the cathode and the anode.
상기 양극과 음극의 상부와 하부에는 가스켓(12)을 설치하여 수밀을 하도록 구성한다.A
또한 상기 한 실시예에 따라 음극과 온도조절장치를 일체화시켜 단위 반응셀로 구성된 구성을 다단으로 구성시는 온도조절장치와 이웃하는 양극간에는 도 6과 같이 절연체(13)를 설치하여 절연되도록 구성한다. 양극과 온도조절장치를 일체화시킬경우는 이웃하는 음극과 온도조절장치간에 절연체(13)를 설치하면 된다.In addition, according to the above embodiment, an
따라서 온도조절장치는 전기분해조에서 사용되는 유체 즉 양극수 또는 음극수와 접촉하지 않은 상태에서 양극 또는 음극의 표면과 접촉(열전도)에 의한 열교환이 이루어지는 간접냉각 방식으로 온도제어를 하게 됨으로써 종래처럼 내화학성 재질의 선정이 필요하지 않고 기존 온도조절방식의 내화학성 문제로 인한 교체 비용이 없으며 저렴한 구성으로 반응열을 제어하게 된다.Therefore, the temperature control device controls the temperature in an indirect cooling method in which heat exchange by contact (heat conduction) with the surface of the anode or cathode in a state that is not in contact with the fluid used in the electrolysis tank, that is, anode water or cathode water. There is no need to select a chemical resistant material, there is no replacement cost due to the chemical resistance problem of the existing temperature control method, and the heat of reaction is controlled with an inexpensive configuration.
상기 온도조절장치(4)를 양극 및 음극 표면에 직접 부착되는 방식은 외부 압력에 의해 밀착되어 조립되도록 구성한다. 여기서 외부 압력에 의한 밀착이란 양극 또는 음극과 온도조절장치를 체결구를 이용한 체결방식으로 밀착하여 구성하거나 다단 구성 방식을 통해 인접하는 단위 반응셀간을 밀착시켜 체결하는 방식일 수 있다.The method in which the
온도조절장치의 재질은 열전도가 우수한 알루미늄(재질한정 없이) 또는 그 이상 열전도가 우수한 금속 재질로 구성하는 것이 바람직하다. 물론 알루미늄이나 그 이상의 열전도 효율이 높은 금속뿐만 아니라 열전도가 필요로 하는 반응열을 제어할 수 있는 성능이라면 어떤 금속을 사용해도 된다. It is preferable that the material of the temperature control device is made of aluminum (without material limitation) having excellent heat conduction or a metal material having excellent thermal conduction. Of course, any metal may be used as long as it has the ability to control the reaction heat required for heat conduction, as well as aluminum or a metal with higher heat conduction efficiency.
구체적으로, 상기 온도조절장치(4)의 구조는 내부에 유체유로(41)가 형성되어 상부와 하부의 개구로 외부 유체 즉, 공기나 액체(물, 냉매)에 노출되어 금속이 냉각되는 열교환 구조로 이루어진다.Specifically, the structure of the
유체유로(41)를 형성하기 위해 한 실시예로 하나의 금속판 내부에 하나 이상의 유체유로(41)가 상하 방향으로 천공된 형태로 구성할 수 있다. 천공된 유체유로(41)의 평단면 형태는 원형 또는 다각형 형태로 구성할 수 있다. 이와 같이 구성하면 냉각용 유체가 유입 및 유출될 때 금속과 열교환되는 표면적이 많아져 양극 또는 음극에 보다 많은 열전도가 이루어져 반응열의 냉각 효율이 높아지게 된다.In order to form the
바람직하게는 적어도 전면 금속판과 후면 금속판으로 이루어진 2개 이상의 금속판 간을 체결구를 이용하거나 기타 압착방식으로 이용하여 압착시키고, 이웃하는 금속판간의 접촉면에 하나 이상의 유체유로(41)를 상하 방향으로 가공하여 구성할 수 있다.Preferably, two or more metal plates consisting of at least a front metal plate and a rear metal plate are compressed using a fastener or other compression method, and at least one
이때 전면 금속판과 마주본 상태로 체결되는 후면 금속판의 내측면에 가공되어 마주보게 형성된 유체유로(41)는 평단면이 원형 또는 다각형 형태 또는 높은 열교환을 위해 면상에 비표면적이 넓은 형태 예를 들어 요철타입 또는 체크무늬 타입 또는 주름무늬 타입으로 가공하여 구성할 수 있다. At this time, the
이와 같이 구성하면 냉각용 유체 즉, 공기 또는 액체(물, 냉매)가 유입 및 유출될 때 금속과 열교환되는 표면적이 많아져 양극 또는 음극에 보다 많은 열전도가 이루어져 반응열의 냉각 효율이 높아지게 된다.When configured in this way, when the cooling fluid, that is, air or liquid (water, refrigerant) flows in and out, the surface area exchanging heat with the metal increases, so that more heat conduction is performed to the anode or the cathode, thereby increasing the cooling efficiency of the reaction heat.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이폴라전극과 일체화된 온도조절장로 단위 반응셀을 구성한 전기분해조의 개략적인 구성을 보인 구성도이고, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이폴라전극과 일체화된 온도조절장치의 비표면적 확대 구조를 보인 예시도이다.FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of an electrolysis tank including a unit reaction cell of a temperature control elder integrated with a bipolar electrode according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a bipolar electrode according to another embodiment of the present invention. It is an exemplary view showing the specific surface area expansion structure of the temperature control device integrated with.
본 발명은 도 1 내지 3처럼 모노폴라전극인 양극(1), 음극(2)에 온도조절장치(4)를 일체화하여 전기분해조를 구성하는 것 뿐만 아니라 바이폴라전극(5)과 온도조절장치(4)를 일체화한 구성으로 전기분해조를 구성할 수 있다.In the present invention, as shown in Figs. 1 to 3, the
한 실시예로 바이폴라전극 방식의 구성은 양극(1)과 온도조절장치(4), 음극(2)순으로 조립되어 바이폴라전극을 구성하게 되며, 이때 바이폴라전극의 재질은 양극 및 음극에 전기를 잘 흐르게 할 수 있는 전기전도성이 좋은 재질이어야 한다. In one embodiment, the configuration of the bipolar electrode method is assembled in the order of the anode (1), the temperature controller (4), and the cathode (2) to form a bipolar electrode. At this time, the material of the bipolar electrode is a good source of electricity to the anode and cathode. It should be made of a material with good electrical conductivity that allows it to flow.
상기 바이폴라전극에 일체화된 온도조절장치의 구성은 전술한 모노폴라전극인 양극 또는 음극에 일체화된 온도조절장치의 설명과 동일하다. 이하 동일 설명의 중복은 전술한 설명으로 대신한다.The configuration of the temperature control device integrated with the bipolar electrode is the same as the description of the temperature control device integrated with the anode or the cathode, which is a monopolar electrode. Hereinafter, the overlapping of the same description is replaced by the above description.
다만, 바이폴라전극은 양측에 양극과 음극이 함께 위치하여 일체화된 구조에 열교환 효율을 높이기 위해 바이폴라 전극을 구성하는 양극(51)과 음극(52)은 온도조절장치와 접하는 면에 각각 돌기부(51a, 52a)가 형성되고, 이와 대응하여 접하는 온도조절장치 전면 금속판과 후면 금속판에 동일한 돌기부(42)가 형성되어 열전도 성능을 향상시키게 구성된다.However, in order to increase the heat exchange efficiency in an integrated structure in which the anode and the cathode are located on both sides of the bipolar electrode, the
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따라 모노폴라 전극과 일체화된 온도조절장치를 단위 반응셀로하여 다단 구성한 전기분해조에 양압 또는 음압을 형성하여 공기를 공급하는 방식을 보인 예시도이다.6 is an exemplary view showing a method of supplying air by forming a positive or negative pressure in a multi-stage electrolysis tank using a temperature controller integrated with a monopolar electrode as a unit reaction cell according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전기분해조는 단위 반응셀을 다단으로 구성할 수 있다.As shown, the electrolysis tank according to the present invention may comprise a unit reaction cell in multiple stages.
또한 다단 구성시 유체로 공기를 사용할 경우, 상기 온도조절장치(4)는 외기의 유체 흐름이 원활할 수 있도록 하부와 상부에 각각 공기챔버인 유입부(6)와 유출부(7)가 형성되어 구성되고, 유체유로(41)를 흐르는 공기흐름을 빠르게 하여 온도조절장치의 열교환 성능을 높이기 위해 유입부(6)의 개구에는 양압을 제공하는 송풍장치(8)와 연결하여 구성하거나 유출부(7)의 개구에는 음압을 제공하기 위한 진공장치(9)를 연결하여 구성할 수 있다. 상기 유입부와 유출부(7)는 단위 반응셀 또는 다단 반응셀의 상부와 하부의 외부에 구성하면 된다. In addition, in the case of using air as a fluid in a multi-stage configuration, the
상기 송풍장치(8)는 예로 들면 팬과 같은 풍력을 제공하는 장치를 말한다. The blower 8 refers to a device that provides wind power such as a fan.
또한 상기 진공장치(9)는 예로 들면 진공펌프와 같은 장치를 말한다.In addition, the vacuum device 9 refers to a device such as a vacuum pump, for example.
상기와 같이 송풍장치(8)를 온도조절장치의 하부에 연접된 유입부(6)에 설치되면 송풍장치(8)에서 공급된 압력에 의해 유입부(6)의 압력이 높아지면서 양압이 형성되고, 동시에 유체의 저항을 최소화하는 방향인 상대적으로 음압 상태인 온도조절장치의 유체유로(41) 및 유출부(7)로 공기가 빠르게 배출되면서 온도조절장치는 보다 많은 양의 저온공기와 접촉하면서 열교환되게 된다. 열교환된 공기는 유출부(7)를 통해 배출되게 된다.When the blower 8 is installed in the inlet 6 connected to the lower part of the temperature control device as described above, a positive pressure is formed as the pressure in the inlet 6 increases by the pressure supplied from the blower 8 , At the same time, as air is rapidly discharged to the
마찬가지로 진공장치(9)를 온도조절장치의 상부에 연접된 유출부(7)에 설치되면 진공장치(9)에서 형성된 진공에 의해 유출부(7)의 압력이 낮아지면서 음압이 형성되고, 동시에 유체의 저항을 최소화하는 방향인 상대적으로 양압 상태인 온도조절장치의 유체유로(41) 및 유입부(6)로부터 빠르게 공기가 흡입되면서 온도조절장치는 보다 많은 양의 저온공기와 접촉하면서 열교환되게 된다. 열교환된 공기는 유출부(7)를 통해 배출되게 된다.Likewise, if the vacuum device 9 is installed on the outlet 7 connected to the upper part of the temperature control device, the pressure in the outlet 7 is lowered by the vacuum formed in the vacuum device 9, thereby forming a negative pressure. As air is rapidly sucked from the
상기와 같은 구성은 미도시되었지만 바이폴라전극을 이용한 구성을 단위반응셀로 하여 바이폴라전극을 다단으로 구성한 전기분해조에서도 동일한 방법으로 구성할 수 있음은 물론이다.Although the above configuration is not shown, it goes without saying that it can be configured in the same manner in an electrolysis tank in which a bipolar electrode is configured in multiple stages using a configuration using a bipolar electrode as a unit reaction cell.
한편, 도 1 내지 도 3에 따른 실시예에서는 설명의 편의상 격막이 1개로 구성된 2격막실 형태로 설명하지만, 필요에 따라 격막을 추가하여 격실을 추가하고 양극수 및 음극수가 각각의 격실에 공급되어 반응할 수 있게 구성하면 3격실 또는 4격실 이상의 전기분해조로 구성할 수 있다. 이때 온도조절장치는 상기 2격실처럼 양극 또는 음극 중 어느 하나 또는 양측 극에 설치하면 된다.On the other hand, in the embodiment according to FIGS. 1 to 3, for convenience of explanation, a two-diaphragm is described in the form of a single diaphragm, but if necessary, a diaphragm is added to add a compartment, and anode water and cathode water are supplied to each compartment. If it is configured to react, it can be composed of an electrolysis tank with 3 compartments or 4 compartments or more. At this time, the temperature control device may be installed on either or both poles of the anode or the cathode, like the two compartments.
또한 전기분해조는 바이폴라전극을 구성시 바이폴라전극간에 격막을 복수개 추가하여 3격실 이상의 다중격실로 구성할 수 있다.In addition, the electrolysis tank can be configured as a multi-compartment of 3 or more by adding a plurality of diaphragms between the bipolar electrodes when configuring the bipolar electrodes.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 모노폴라 전극과 일체화된 온도조절장치를 단위 반응셀로하여 다단 구성한 전기분해조에 냉매를 공급하는 방식을 보인 예시도이다.FIG. 7 is an exemplary view showing a method of supplying a refrigerant to an electrolysis tank configured in a multistage structure using a temperature controller integrated with a monopolar electrode as a unit reaction cell according to another embodiment of the present invention.
도 7에 구성된 구조는 도 6에서 설명한 모노폴라 전극인 양극 또는 음극에 온도조절장치를 일체화한 단위 반응셀 또는 바이폴라 전극의 양극과 음극 사이에 온도조절장치를 일체화한 단위 반응셀을 다단 구성하는 것과 동일하지만, 사용되는 유체를 공기 대신 액체(물, 냉매)를 사용하여 온도조절장치(4)의 유체유로(41)에 공급한다는 것만 다르다. The structure constructed in FIG. 7 is a multi-stage configuration of a unit reaction cell in which a temperature control device is integrated with the anode or cathode, which is a monopolar electrode described in FIG. 6, or a unit reaction cell in which a temperature control device is integrated between the anode and the cathode of the bipolar electrode. It is the same, except that the fluid to be used is supplied to the
이를 위해 온도조절장치(4)의 상부와 하부는 배관(110)과 연결되어 냉매공급장치(10)를 통해 액체(물, 냉매)가 공급되도록 구성한다. 미도시되었지만 냉매공급장치에는 액체저장탱크와 액체 공급펌프가 구비됨은 주지의 사실이다.To this end, the upper and lower portions of the
상기와 같이 온도조절장치가 일체형으로 전기분해조의 양극, 음극, 바이폴라전극에 일체로 구비됨으로써 전기분해조에 양극수 또는 음극수를 공급하기 위해 저장하고 있는 양극수탱크 또는 음극수탱크 내부에 설치되어 열교환하는 온도조절장치나 양극수 또는 음극수를 공급하는 배관의 일 지점에 설치되어 열교환하는 온도조절장치가 필요치 않아 공간 설계상 큰 장점과 열교환을 위한 냉매의 순환을 위한 펌프나 저장장치 및 펌프 작동을 위한 전원장치가 필요 없기 때문에 전체 전기분해시스템의 구성이 단순해지게 된다.As described above, the temperature control device is integrated into the anode, cathode, and bipolar electrode of the electrolysis tank, so that it is installed in the anode water tank or the cathode water tank that is stored to supply anode water or cathode water to the electrolysis tank, and heat exchange. It is installed at one point of the pipe supplying anode water or cathode water and does not require a temperature control device for heat exchange.Therefore, it has a great advantage in space design and a pump or storage device for circulation of refrigerant for heat exchange and operation of the pump. Since there is no need for a power supply, the configuration of the entire electrolysis system is simplified.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다. The present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and any person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims can implement various modifications Of course, such changes are within the scope of the claims.
(1) : 양극 (2) : 음극
(3) : 격막 (4) : 온도조절장치
(5) : 바이폴라전극 (6) : 유입부
(7) : 유출부 (8) : 송풍장치
(9) : 진공장치 (10) : 냉매공급장치
(11) : 전원장치 (12) : 가스켓
(13) : 절연체 (41) : 유체유로
(42) : 돌기부 (51) : 양극
(52) : 음극 (51a, 52a) : 돌기부
(110) : 배관 (1): positive (2): negative
(3): diaphragm (4): temperature control device
(5): bipolar electrode (6): inlet
(7): Outlet (8): Blower
(9): vacuum device (10): refrigerant supply device
(11): power supply (12): gasket
(13): Insulator (41): Fluid flow path
(42): protrusion (51): anode
(52): cathode (51a, 52a): protrusion
(110): piping
Claims (10)
상기 양극(1)이나 음극(2)에 양극수 및 음극수와 접하지 않는 부위에 면접촉되고, 내부에는 유체유로(41)가 형성되어 상부와 하부를 통해 유입, 유출되는 외부 유체와 공랭식 또는 수랭식으로 열교환하는 간접 열전도방식의 온도조절장치(4)가 일체로 설치되어 열전도된 양극 또는 음극이 양극수 및 음극수와 열교환하면서 반응열을 제어하도록 구성하되,
상기 온도조절장치(4)는 적어도 전면 금속판과 후면 금속판으로 이루어진 2개 이상의 금속판 간을 압착시켜 체결하고, 이웃하는 금속판간의 접촉면에 하나 이상의 유체유로(41)가 상하 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 일체형 온도조절장치를 포함한 전기분해조.
In the diaphragm type electrolysis tank comprising an anode (1), a cathode (2) and a diaphragm (3), and in which an electrolytic reaction is performed through anode water and cathode water,
The anode (1) or cathode (2) is in surface contact with a portion not in contact with the anode water and the cathode water, and a fluid flow path 41 is formed therein, and an external fluid flowing in and out through the top and bottom is air-cooled or A temperature controller 4 of an indirect heat conduction method for heat exchange by water cooling is integrally installed to control the heat of reaction while heat-conducting anode or cathode heat exchange with anode water and cathode water,
The temperature control device (4) is an integral type, characterized in that at least two metal plates consisting of a front metal plate and a rear metal plate are compressed and fastened, and at least one fluid channel 41 is formed in a vertical direction on a contact surface between adjacent metal plates. Electrolysis bath with thermostat.
상기 전기분해조는 양측 말단부에 형성된 양극과 음극 사이에, 내부에 유체유로(41)가 형성된 온도조절장치가 일체화된 바이폴라전극(5)과 격막을 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 일체형 온도조절장치를 포함한 전기분해조.
The method according to claim 1,
The electrolysis tank further comprises a bipolar electrode 5 and a diaphragm in which a temperature control device having a fluid flow path 41 formed therein between the anode and the cathode formed at both ends thereof. Including electrolysis tank.
상기 유체유로는 평단면이 원형 또는 다각형 형태로 구성하거나 높은 열교환을 위해 면상에 비표면적이 넓은 요철타입 또는 체크무늬 타입 또는 주름무늬 타입으로 가공하여 구성한 것을 특징으로 하는 일체형 온도조절장치를 포함한 전기분해조.
The method according to claim 1 or 2,
The fluid flow path is formed in a circular or polygonal shape with a flat cross-section, or processed into an uneven type with a wide specific surface area on the surface, a checkered type, or a corrugated pattern for high heat exchange article.
상기 온도조절장치(4)는 하부와 상부에 각각 공기챔버인 유입부(6)와 유출부(7)를 구성하고, 유입부(6) 및 유출부(7)의 개구에는 양압 및 음압을 제공하기 위한 송풍장치(8) 또는 진공장치(9)를 적어도 하나 이상 연결하여 구성한 것을 특징으로 하는 일체형 온도조절장치를 포함한 전기분해조.
The method according to claim 1 or 2,
The temperature control device 4 constitutes an inlet 6 and an outlet 7 which are air chambers at the lower and upper portions, respectively, and provides positive and negative pressures to the openings of the inlet 6 and the outlet 7 An electrolysis tank comprising an integrated temperature control device, characterized in that at least one of a blower (8) or a vacuum device (9) is connected to each other.
상기 온도조절장치(4)는 하부와 상부에 배관(110)이 연결되어 냉매공급장치(10)를 통해 액체가 공급되도록 구성한 것을 특징으로 하는 일체형 온도조절장치를 포함한 전기분해조.
The method according to claim 1 or 2,
The temperature control device (4) is an electrolysis tank including an integrated temperature control device, characterized in that the pipe 110 is connected to the lower and upper portion so that the liquid is supplied through the refrigerant supply device (10).
상기 전기분해조는 격막을 복수개 추가하여 3격실 이상의 다중격실로 구성한 것을 특징으로 하는 일체형 온도조절장치를 포함한 전기분해조.
The method according to claim 1 or 2,
The electrolysis tank is an electrolysis tank including an integrated temperature control device, characterized in that consisting of a multi-compartment 3 or more by adding a plurality of diaphragms.
상기 전기분해조를 단위 반응셀로 구성하여 다단으로 구성한 것을 특징으로 하는 일체형 온도조절장치를 포함한 전기분해조.
The method according to claim 1 or 2,
An electrolysis tank including an integrated temperature controller, characterized in that the electrolysis tank is configured in multiple stages by configuring the electrolysis tank as a unit reaction cell.
상기 바이폴라전극은 온도조절장치와 접하는 양극(51)과 음극(52) 면에 각각 돌기부(51a, 52a)가 형성되고, 이와 대응하여 접하는 온도조절장치 전면 금속판과 후면 금속판에는 돌기부(42)가 형성되어 열전도 성능을 향상시키게 구성한 것을 특징으로 하는 일체형 온도조절장치를 포함한 전기분해조.
The method according to claim 2,
The bipolar electrode has protrusions 51a and 52a formed on the surfaces of the anode 51 and the cathode 52 in contact with the temperature control device, respectively, and protrusions 42 are formed on the front metal plate and the rear metal plate of the temperature control device in contact therewith. An electrolysis tank including an integrated temperature control device, characterized in that it is configured to improve heat conduction performance.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190012852A KR102200114B1 (en) | 2019-01-31 | 2019-01-31 | Electrolytic device including integrated temperature adjusting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2004300542A (en) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Chlorine Eng Corp Ltd | Electrolytic cell with gas diffusion cathode placed therein, and its cooling method |
| KR100763436B1 (en) | 2006-05-03 | 2007-10-04 | 한국정수공업 주식회사 | Electrodeionization apparatus |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Diogo M.F.Santos등. Qumica Nova. 2013.07.17., vol.36, no.8, pp.1176~1193* |
Also Published As
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