KR102204835B1 - 수소 생산 장치 및 수소 생산 장치를 이용한 수소 자동차 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수소 생산 장치 및 수소 생산 장치를 이용한 수소 자동차에 관한 것으로, 알칼리금속 저장탱크(100); 물을 포함하는 유체가 내장되되, 상기 알칼리금속 저장탱크(100)로부터 공급받은 알칼리금속과 상기 물이 반응하여 수소기체가 생성되는 수소가스 발생부(300); 및 상기 수소가스 발생부로부터 수소기체를 공급받는 수소가스 저장부(400);를 포함하도록 구성되어, 고압수소가스나 액화수소가 다량 저장되지 않아도 구동 시에 필요량만큼 자체적으로 수소를 생성할 수 있어 보다 안전한 수소 자동차를 제공할 수 있다.

Description

수소 생산 장치 및 수소 생산 장치를 이용한 수소 자동차{HYDROGEN PRODUCTION EQUIPMENT AND HYDROGEN VEHICLE USING IT}
본 발명은 수소 생산 장치 및 수소 생산 장치를 이용한 수소 자동차에 관한 것으로, 수소 생산 장치를 수소 자동차의 내부에 배치하여 수소를 실시간으로 생산하도록 구성되는 수소 생산 장치 및 수소 생산 장치를 이용한 수소 자동차이다.
현대의 사람들이 이용하고 있는 자동차는, 차체에 장비한 원동기를 동력으로 하여 지면 상에서 주행하도록 구성되며, 현재 사용되는 자동차는 일반적으로 가솔린이나 디젤을 연료로 하는 내연기관을 많이 사용하고 있다.
아울러 최근에는 가솔린이나 디젤을 연료로 하는 자동차에 의한 환경오염 등의 문제로 친환경 자동차(eco-friendly car)가 각광받고 있으며, 상기 친환경 자동차는 수소를 연료로 하는 수소연료자동차(Hydrogen Fueled Car) 및 수소연료전지자동차(Hydrogen Fueled Cell Vehicle)와, 전기를 연료로 하는 전기자동차 등이 있다.
이 중 수소를 연료로 하는 수소연료자동차 및 수소연료전지자동차(이하, '수소 자동차'라 함)는 수소를 직접 연소하여 동력을 발생시키거나 수소를 연료로 전기를 발생시켜 동력을 얻는 방식으로 구성되기 마련이며, 일반적인 수소 자동차는 내부에 고압수소를 저장하여 구동하도록 이루어진다. 이에 따라 상기 수소 자동차는 충돌 등에 의한 사고가 발생 시에, 저장된 고압수소가 연쇄적으로 폭발할 우려가 있어, 그 안전성이 다소 낮은 문제점이 있다.
또한 상기 고압수소는 액화하여 저장하되 보다 안전한 탱크 구조를 통해 사고나 누설 시에 발생되는 위험성을 극복하고자 다양한 기술이 현재 개시되어 있으며, 이에 대해서는 한국등록특허공보 제10-0804789호("저압용 액화수소 저장용기", 2007.08.12. 공고) 및 한국공개특허공보 제10-2006-0130846호("고압액화수소 저장탱크의 구성방법", 2006.12.20. 공개)에서 일부 개시되어 있다.
하지만 위와 같이 보다 안전하고 견고한 탱크 내에 액화된 고압수소를 저장하여도, 상기 수소 자동차는 수소가 내부에 내장된 상태이므로 그 위험성이 낮아질 뿐, 여전히 잔재해 있는 문제점이 있다.
KR 10-0804789 B1 ("저압용 액화수소 저장용기") 2007.08.12. 공고 KR 10-2006-0130846 A ("고압액화수소 저장탱크의 구성방법") 2006.12.20. 공개
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 필요 수량만큼만 수소를 발생시켜 수소 자동차가 구동하여, 고압수소탱크 또는 액화수소탱크가 내장되지 않아도 주행이 가능하도록 형성되는 수소 생산 장치 및 수소 생산 장치를 이용한 수소 자동차에 관한 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수소 생산 장치는, 알칼리금속 저장탱크; 물을 포함하는 유체가 내장되되, 상기 알칼리금속 저장탱크로부터 공급받은 알칼리금속과 상기 물이 반응하여 수소기체가 생성되는 수소가스 발생부; 상기 수소가스 발생부로부터 수소기체를 공급받는 수소가스 저장부; 상기 수소가스 발생부의 유체를 중화하는 중화부; 상기 중화부로 산성 수용액인 중화용액을 공급하는 중화용액 저장탱크; 및 상기 중화부에서 배출되는 유체를 수용하는 원수 저장탱크; 를 포함하며, 상기 수소가스 발생부 내의 유체를 중화하기 위해, 상기 수소가스 발생부의 유체는 상기 중화부로 배출되되, 상기 중화부에서는 상기 중화용액 저장탱크로부터 중화용액을 공급받아 상기 유체가 중화되고, 상기 중화부에서 중화된 유체의 일부는 상기 원수 저장탱크로 저장되되, 유체의 다른 일부는 상기 수소가스 발생부로 회수되며, 상기 수소가스 발생부에서 배출되는 유체와 회수되는 중화된 유체의 다른 일부의 양은 서로 대응되고, 상기 중화용액 저장탱크 상에 저장된 중화용액의 양이 일정 이하인 경우에는, 상기 중화용액 저장탱크로부터 상기 중화부로 향하는 유로가 차단되되, 상기 중화부로부터 상기 중화용액 저장탱크로 향하는 유로가 개방되어, 상기 수소가스 발생부에서 배출되어 상기 중화부를 거친 유체가 상기 중화용액 저장탱크 상에 저장되고, 상기 원수 저장탱크에서 저장된 유체가 상기 수소가스 발생부로 공급되어 상기 수소가스 발생부 내부의 pH농도가 제어되는 것을 특징으로 할 수 있다.
삭제
또한 상기 수소가스 발생부(300) 내에는 유체의 pH농도를 측정하는 pH센서(320)가 형성되어, 상기 유체의 pH농도가 기준 값보다 높은 경우, 상기 중화부(600)로 유체를 배출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
삭제
그리고 상기 중화부에는 양전극과 음전극을 포함하는 축전식 탈염(Capacitive deionization, CDI) 전극이 형성되어 구경꾼 이온(spectator ion)을 제거할 수 있다.
삭제
삭제
또한 본 발명의 상기 알칼리금속은 다공성 메조포어 물질에 알칼리금속이 충전된 파우더 형태로 공급될 수 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수소 생산 장치를 이용한 수소 자동차는, 상기 수소가스 저장부(400)로부터 수소를 공급받아 동력을 발생시키는 수소엔진(500);을 더 포함하도록 구성될 수 있다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 수소 생산 장치 및 수소 생산 장치를 이용한 수소 자동차는, 알칼리금속과 물을 통해 실시간으로 수소가스를 생산하여 수소엔진으로 공급하도록 구성되어, 수소 자동차의 주행환경이 보다 안전하게 이루어지도록 제공한다.
또한 본 발명은 알칼리금속과 반응하여 수산화 이온이 발생되어 높아진 pH농도를 중화부를 통해 제어하도록 구성되되, 중화용액인 산 용액(acid solution)을 일정 이상 사용하면, 원수 저장탱크에 저장된 물을 통해 용매의 양을 늘려 pH농도를 낮추도록 구성되어 보다 효율적으로 중화작업이 이루어지도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 생산 장치의 시스템 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소가스발생부의 개략도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 생산 장치의 작동 흐름을 도시한 도면.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예에 따른 수소 생산 장치 및 수소 생산 장치를 이용한 수소 자동차를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이때 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명인 수소 생산 장치 및 수소 생산 장치를 이용한 수소 자동차의 일 실시예에 관한 것으로, 도 1은 수소 생산 장치의 시스템 구성도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명은, 알칼리금속 저장탱크(100), 물을 포함하는 유체가 내장되되, 상기 알칼리금속 저장탱크(100)로부터 공급받은 알칼리금속(M)과 상기 물(H2O)이 반응하여 수소기체가 생성되는 수소가스 발생부(300) 및 상기 수소가스 발생부(300)로부터 수소기체를 공급받는 수소가스 저장부(400)를 포함하여 이루어질 수 있다.
Figure 112018119312718-pat00001
->
Figure 112018119312718-pat00002
이때 상기 수소가스 발생부(300) 내에서는 위의 식과 같이 알칼리금속(M)과 물(H2O)이 반응하여 수산화알칼리(MOH)와 수소기체(H2)가 발생되며, 상기 수소가스 발생부(300) 내에는 물이 내장되어 상기 알칼리금속의 공급량 조절을 통해 수소가스의 생산량을 조절하도록 구성될 수 있다.
이때 상기 알칼리금속(M)은 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs) 및 프랑슘(Fr) 등의 1족 금속이나 칼슘(Ca) 또는 마그네슘(Mg), 이를 포함하는 합금에서 선택될 수 있으며, 리튬(Li), 나트륨(Na) 및 칼륨(K) 중에서 선택되는 경우에는 보다 경제적으로 구성될 수 있다. 반응식에는 이 중 나트륨(Na)을 대표적으로 선정하여 보다 명확하게 본 발명을 설명한다.
상기 알칼리금속 저장탱크(100)에는 알칼리금속 공급부(110)가 연결될 수 있으며, 상기 알칼리금속 공급부(110)는 상기 알칼리금속 저장탱크(100) 내부의 알칼리금속을 상기 수소가스 발생부(300)로 공급하도록 구성될 수 있다. 이때 공급하는 방식은 자중과 댐퍼의 개도량 조절을 통해 이루어지거나, 모터와 스크류를 통해 공급되는 등 현재 주지된 방식들을 적용하여 구성될 수 있다. 그리고 상기 알칼리금속 공급부(110)와 상기 수소가스 발생부(300) 사이의 알칼리공급관(L1)을 통해 알칼리금속이 제공될 수 있다.
그리고 상기 알칼리금속 저장탱크(100)에 내장된 알칼리금속은 다공성 메조포어 물질에 알칼리금속이 충전된 파우더 형태로 저장될 수 있다. 이때 상기 다공성 메조포어 물질은 실리카 겔 등으로 형성될 수 있으며, 이때 상기 알칼리금속은 중성 상태로 실리카 겔 내에 존재하도록 구성되거나, 발열 조건 하에 1족 금속과 실리카 겔이 혼합하여 혼합물이 제조되거나, 상기 혼합물을 가열하여 조성물을 형성하는 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.
그리고 상기 수소가스 발생부(300)와 수소가스 저장부(400) 사이에는 수소가스공급관(L3)이 구비되어 상기 수소가스 발생부(300)의 내부에서 발생된 수소가스가 상기 수소가스 저장부(400)로 이동하도록 구성될 수 있다. 이때 상기 수소가스공급관(L3) 상에는 체크밸브(C.V)가 형성되어 상기 수소가스 저장부(400)에서 상기 수소가스 발생부(300)로 수소가스가 역류하지 않도록 형성될 수 있다.
또한 본 발명은 상기 수소가스 발생부(300) 내부의 유체를 중화하는 중화부(600)를 더 포함하도록 구성될 수 있으며, 상기 중화부(600)는 상기 수소가스 발생부(300)와 용액배출관(L4)으로 연결되되, 상기 용액배출관(L4) 상에 제1제어밸브(V1)가 형성되어 유체의 흐름을 제어하도록 구성될 수 있다.
그리고 본 발명은 상기 중화부(600)로 중화용액을 공급하는 중화용액 저장탱크(700)를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 중화용액은 염산, 황산 등과 같이 상기 수산화알칼리와 반응하는 산성물질로 구성될 수 있으며, 산성물질이 수용액 상태로 구성될 수도 있다. 그리고 중화부(600)와 중화용액 저장탱크(700) 사이에는 유량조절밸브(F.V)가 배치되어 상기 중화용액 저장탱크(700)에서 공급되는 중화용액의 유량을 조절하도록 구성될 수 있다. 아울러 수소가스 발생부(300)에서 배출되는 염기성 유체와 상기 중화용액 저장탱크(700)에서 제공되는 산성 유체가 서로 반응하여 물이 생성됨으로써 중화될 수 있다.
여기서 수산화나트륨(NaOH)과 염산(HCl)이 서로 반응하는 경우, 나트륨 이온(Na+)과 염소 이온(Cl-)은 구경꾼 이온(spectator ion)으로 반응식에는 참여하지 않고 중부(600)의 내부 유체에 잔재할 수 있다. 이때 잔재한 염이나 이온을 제거하기 위해 역삼투막, 증발, 이온교환 등을 수행하는 장치 구성을 통해 보다 순수한 물을 정제하도록 구성될 수 있다. 나아가 본 발명은, 본 발명의 중화부(600)에는 양전극과 음전극을 포함하는 축전식 탈염(Capacitive deionization, CDI) 전극이 배치되어, 상기 나트륨 이온과 염소 이온을 흡착하도록 구성되어, 상기 중화부(600)에서 배출되는 유체가 보다 순수 물에 근접하도록 형성될 수 있다.
이때 상기 축전식 탈염 전극은, 양전극과 음전극이 구비된 전극으로 운전되며, 양전극과 음전극 사이에 전기장이 형성됨에 따라 양이온성 물질은 음전극으로, 음이온성 물질은 양전극으로 흡착되어 탈염되는 원리를 이용한 기술이다. 전극에 흡착된 이온은 전기장이 제거되었을 때 탈착되어 농축되고 다시 전기장이 형성되었을 때 이온이 흡착되므로 운전이 용이하다. 따라서 흡착 및 탈착은 전기장 형성을 위하 전류의 흐름을 조절하는 것으로 반복적으로 제어될 수 있기 때문에 재생 시 약품이 요구되지 않으며, 물 분해 반응이 발생하지 않는 약 1.5 V 이하의 비교적 낮은 전압으로 운전되기 때문에 기수 이하의 농도를 탈염할 때 다른 탈염기술에 비하여 에너지 소모량이 낮은 장점이 있다. 또한 전기적으로 흡착 및 탈착이 수행되므로 탈착 시 낮은 유량에 의한 회수율이 떨어지는 단점이 없어, 유량에 대한 제약이 없는 우수한 장점을 가진다.
그리고 상기 축전식 탈염 전극은 물속에서 안정하게 전자를 이동시킬 수 있는 그래파이트층 또는 이를 포함하는 집전체, 이온 흡착률을 향상시키기 위해 상기 그래파이트층에 적층되는 탄소층을 포함할 수도 있다. 또한 이온의 흡착 성능과 전류 효율을 높이기 위해 상기 탄소층 표면에 적층되는 이온교환막층을 더 포함할 수 있다.
그리고 본 발명은 상기 염산(HCL)과 같은 산성용액이 수용액 상태로 구성되는 경우에 상기 수소가스 발생부(300)에서 배출되는 유체보다 상기 중화부(600)에서 배출되는 유체의 양이 더 많게 된다. 이에 따라 본 발명은 상기 중화부(600)에서 배출되는 유체의 일부를 수용하는 원수 저장탱크(200)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 그리고 유체의 다른 일부는 상기 수소가스 발생부(300)로 회수되도록 구성될 수 있다.
여기서 상기 중화부(600)에서 배출되는 유체가 흐르는 관은 3방밸브(T.V)와 연결될 수 있으며, 상기 3방밸브(T.V)에서 상기 원수 저장탱크(200) 및 수소가스 발생부(300)로 공급되는 유체의 양을 제어하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 중화부(600)가 수소가스 발생부(300) 및 원수 저장탱크(200)에 각각 연결될 수도 있다.
여기서 상기 중화부(600)에서 배출되는 유체가 흐르는 관 상에는 제2제어밸브(V2)가 구성될 수 있으며, 상기 제2제어밸브(V2)를 통한 유체의 흐름 제어는 후술되는 도 3 및 도 4에서 보다 상세히 설명한다.
아울러 본 발명의 수소 생산 장치를 이용하여 수소 자동차를 구성하는 경우에는 상기 수소가스 저장부(400)와 연결되는 수소엔진(500)을 더 포함할 수 있다. 이때 상기 수소엔진(500)은 수소를 직접 연소하여 동력을 발생시키는 수소연료엔진이나 수소를 연료로 전기를 발생시켜 동력을 얻는 수소연료전지엔진 등 다양한 형태로 구성될 수 있다. 그리고 상기 수소가스 저장부(400)와 수소엔진(500) 사이에 체크밸브, 유량조절밸브 및 제어밸브 등 다양한 밸브(V)가 배치될 수 있다.
도 2는 본 발명인 수소 생산 장치 및 수소 생산 장치를 이용한 수소 자동차의 일 실시예에 관한 것으로, 도 2는 수소가스발생부의 개략도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 수소가스 발생부(300)는, 수위센서(310) 및 pH센서(320)가 내부에 배치될 수 있다. 이때 상기 수위센서(310)는 유체의 양을 측정하고 상기 pH센서(320)는 유체의 pH농도를 측정할 수 있다.
여기서 상기 수위센서(310)는 정전용량형 레벨 센서나 초음파 레벨 센서 등으로 구성되어, 상기 수소가스 발생부(300) 내의 유체의 수위 레벨을 측정하도록 구성될 수 있다. 아울러 상기 수소가스 발생부(300)에는 알칼리공급관(L1), 원수공급관(L2), 수소가스공급관(L3) 및 용액배출관(L4)이 연결될 수 있으며, 이에 대해서는 다음과 같다.
상기 알칼리공급관(L1)은 상술한 바와 같이 상기 알칼리금속 저장탱크(100) 내에 저장된 알칼리금속(M)이 알칼리금속 공급부(110)를 통해 이송되도록 구성되어, 상기 수소가스 발생부(300) 내에 공급할 수 있다. 그리고 상기 알칼리금속(M)은 유체(F)와 접하여 수소가스(H2)를 생성할 수 있다. 이때 상기 수소가스(H2)는 상기 수소가스공급관(L3)을 따라 수소가스 저장부(400)로 운반될 수 있다.
또한 상기 원수공급관(L2) 및 용액배출관(L4)은 각각 수소가스 발생부(300) 내로 유체를 공급하거나, 상기 수소가스 발생부(300) 내의 유체를 배출하도록 형성될 수 있다.
이때 상기 원수공급관(L2)은 상기 원수 저장탱크(200) 또는 중화부(600)와 연결되어 중화된 유체를 공급받을 수 있으며, 상기 용액배출관(L4)은 내부의 유체를 상기 중화부(600)로 배출하도록 이루어질 수 있다. 이때 상기 용액배출관(L4)의 배출 여부는 수소가스 발생부(300) 내부의 유체 pH농도에 따라 개폐되거나, 배출 유량이 조절될 수 있다.
이를 부가적으로 설명하자면, 본 발명은 상기 알칼리금속(M)과 유체 내 물의 반응을 통해 수소가스가 발생함과 더불어, 수산화알칼리가 생성되어 유체의 pH 농도가 점차적으로 높아지게 된다. 이에 따라 수소가스의 생성 효율이 점차적으로 낮아지게 되며, 수산화알칼리가 포화상태에 이르면 반응이 현저하게 낮아지는 문제가 발생될 수 있다. 이에 따라 본 발명은 상기 pH센서(320)를 통해 유체의 pH농도를 실시간으로 측정할 수 있으며, pH농도가 일정 수준 이상이 되면 상기 용액배출관(L4)으로 향하는 유로를 개방하도록 구성될 수 있다. 또는 본 발명은 일정량을 계속 배출시키도록 구성되되 pH농도가 일정 수준 이상이 되면 개도량 조절을 통해 상기 용액배출관(L4)으로 배출되는 양을 늘리는 방식으로도 구성이 가능하고, 상기 알칼리공급관(L1)에서 공급되는 알칼리금속의 양이나, 수소가스공급관(L3)으로 공급되는 수소가스의 양을 통해 pH농도를 산출하도록 구성될 수도 있다.
그리고 상기 수소가스 발생부(300) 내의 유체의 수위는 상기 알칼리공급관(L1) 보다 낮게 설정될 수 있으며, 상기 pH센서(320)는 유체와 접촉하도록 구성될 수 있다. 이에 따라 사용자는 상기 수위센서(310)로부터 검출되는 유체의 수위가 상기 pH센서(320)와 상기 제1알칼리공급관(L1) 사이에서 유지되도록 설정하거나, 그 이내의 범위에서 설정될 수도 있다. 그리고 상기 용액배출관(L4)은 상기 수소가스 발생부(300)의 저면부 상에 형성되어 하측의 유체가 배출되도록 구성될 수도 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명인 수소 생산 장치 및 수소 생산 장치를 이용한 수소 자동차의 일 실시예에 관한 것으로, 도 3 및 도 4는 수소 생산 장치의 작동 흐름도를 각각 나타낸다.
먼저 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명은 전술한 바와 같이 상기 수소가스 발생부(300)의 유체를 상기 중화부(600)로 배출하되, 상기 중화부(600)에서는 상기 중화용액 저장탱크(700)로부터 산성용액을 공급받아 중화하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 중화부(600)에서 중화된 유체의 일부는 상기 원수 저장탱크(200)로 저장되고, 유체의 나머지는 상기 수소가스 발생부(300)로 회수하도록 구성될 수 있다. 이때 상기 수소가스 발생부(300)에서 배출되는 양과 회수되는 양은 서로 대응되도록 구성될 수 있으며, 사용자 설정에 따라 일정 레벨 내에서 유지되도록 회수 양을 조절할 수도 있다.
이어 도 4를 참조하면, 본 발명은 상기 중화부(600)와 중화용액 저장탱크(700) 사이에 배치되는 제1컨트롤러(810) 및, 상기 원수 저장탱크(200), 수소가스발생부(300)와 중화부(600) 사이에 배치되는 제2컨트롤러(820)를 더 포함할 수 있다.
상기 제1컨트롤러(810)는 상기 중화용액 저장탱크(700) 상에 저장된 산성용액의 양이 일정 이하인 경우, 상기 중화용액 저장탱크(700)로부터 상기 중화부(600)로 향하는 유로는 차단하고, 상기 중화부(600)로부터 중화용액 저장탱크(700)로 향하는 유로를 개방하도록 형성될 수 있다. 이에 상기 중화부(600)를 거친 유체는 상기 중화용액 저장탱크(700) 상에 저장될 수 있다.
이와 더불어 상기 중화부(600)에서 3방밸브(T.V)로 향하는 유로 상에 형성된 제2제어밸브(V2)는 유로를 차단하되, 상기 제2컨트롤러(820)는 상기 원수 저장탱크(200)에서 상기 수소가스 발생부(300)로 향하는 유로를 개방하도록 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 수소가스 발생부(300) 상의 pH농도 제어는 중화 이후 중화된 용매의 양을 늘려 중화가 되어, 수소가스 발생이 장시간 유지되면서도 보다 효율적으로 이루어지는 장점이 있다. 이때 유로 상에서 유체가 이동하도록 하는 펌프 등의 동력장치는 별도로 도시하지는 않았으나, 상기 제1컨트롤러(810) 및 제2컨트롤러(820)나 상기 용액배출관(L4) 등에 형성될 수 있으며, 상기 중화부(600) 내의 축전식 탈염 전극은 외부에서 탈부착 가능하도록 형성되어 알칼리금속이나 중화용액을 충전 시에 정비가 가능하도록 구성될 수 있다.
여기서 본 발명은 제1컨트롤러(810) 및 제2컨트롤러(820)나 밸브, 펌프 및 센서 등을 제어하도록 제어부가 및 전력이 저장되는 배터리를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 알칼리금속 저장탱크(100)로부터 알칼리금속이 공급되도록 제어되는 전력은 상기 수소가스 저장부(400)에 기 저장된 수소가스를 통해 수소엔진(500)이 가동되어 공급되거나, 상기 배터리에 저장된 전력을 공급하도록 이루어질 수도 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술되는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
C.V : 체크밸브 F : 유체
F.V : 유량조절밸브 L1 : 알칼리공급관
L2 : 원수공급관 L3 : 수소가스공급관
L4 : 용액배출관 M : 알칼리금속
T.V : 3방밸브 V1 : 제1제어밸브
V2 : 제2제어밸브
100 : 알칼리금속 저장탱크 110 : 알칼리금속 공급부
200 : 원수 저장탱크
300 : 수소가스 발생부
310 : 수위센서 320 : pH센서
400 : 수소가스 저장부
500 : 수소엔진
600 : 중화부
700 : 중화용액 저장탱크
810 : 제1컨트롤러 820 : 제2컨트롤러

Claims (9)

  1. 알칼리금속 저장탱크;
    물을 포함하는 유체가 내장되되, 상기 알칼리금속 저장탱크로부터 공급받은 알칼리금속과 상기 물이 반응하여 수소기체가 생성되는 수소가스 발생부;
    상기 수소가스 발생부로부터 수소기체를 공급받는 수소가스 저장부;
    상기 수소가스 발생부의 유체를 중화하는 중화부;
    상기 중화부로 산성 수용액인 중화용액을 공급하는 중화용액 저장탱크; 및
    상기 중화부에서 배출되는 유체를 수용하는 원수 저장탱크;
    를 포함하며,
    상기 수소가스 발생부 내의 유체를 중화하기 위해,
    상기 수소가스 발생부의 유체는 상기 중화부로 배출되되, 상기 중화부에서는 상기 중화용액 저장탱크로부터 중화용액을 공급받아 상기 유체가 중화되고,
    상기 중화부에서 중화된 유체의 일부는 상기 원수 저장탱크로 저장되되, 유체의 다른 일부는 상기 수소가스 발생부로 회수되며,
    상기 수소가스 발생부에서 배출되는 유체와 회수되는 중화된 유체의 다른 일부의 양은 서로 대응되고,
    상기 중화용액 저장탱크 상에 저장된 중화용액의 양이 일정 이하인 경우에는,
    상기 중화용액 저장탱크로부터 상기 중화부로 향하는 유로가 차단되되, 상기 중화부로부터 상기 중화용액 저장탱크로 향하는 유로가 개방되어, 상기 수소가스 발생부에서 배출되어 상기 중화부를 거친 유체가 상기 중화용액 저장탱크 상에 저장되고,
    상기 원수 저장탱크에서 저장된 유체가 상기 수소가스 발생부로 공급되어 상기 수소가스 발생부 내부의 pH농도가 제어되는 것을 특징으로 하는 수소 생산 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수소가스 발생부 내에는 유체의 pH농도를 측정하는 pH센서가 형성되어,
    상기 유체의 pH농도가 기준 값보다 높은 경우, 상기 중화부로 유체를 배출하는 것을 특징으로 하는 수소 생산 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 중화부에는 양전극과 음전극을 포함하는 축전식 탈염(Capacitive deionization, CDI) 전극이 형성되어 구경꾼 이온(spectator ion)을 제거하는 것을 특징으로 하는 수소 생산 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 알칼리금속은 다공성 메조포어 물질에 알칼리금속이 충전된 파우더 형태로 공급되는 것을 특징으로 하는 수소 생산 장치.
  9. 수소 자동차에 있어서,
    제1항의 수소 생산 장치; 및
    상기 수소가스 저장부로부터 수소를 공급받아 동력을 발생시키는 수소엔진;
    을 포함하는 수소 자동차.
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