KR102228562B1 - Hydrogen generating device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수소 발생 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 발생 장치는, 내부에 양극 수용부가 형성되며, 양전극이 전기적으로 연결되는 양극 플레이트; 내부에 음극 수용부가 형성되고, 음전극이 전기적으로 연결되는 음극 플레이트; 상기 양극 플레이트 및 음극 플레이트 사이에 배치되며, 상기 양극 플레이트와 음극 플레이트를 절연시키는 절연 플레이트; 및 상기 양극 수용부 및 음극 수용부가 분리되도록 상기 양극 수용부 및 음극 수용부 사이에 배치된 격막을 포함하고, 상기 양극 플레이트에는 상기 양극 수용부로 물이 공급되는 유입구 및 양극 수용부에서 물이 배출되는 배출구가 형성되며, 상기 음극 플레이트에는 상기 음극 수용부에서 수소 가스가 배출되는 배기구가 형성될 수 있다. 본 발명에 의하면, 절연성을 가지는 절연체인 케이스의 내부에 별도의 양극판 및 음극 플레이트를 이용하지 않고, 양극 플레이트 및 음극 플레이트의 내부에 물이 흐를 수 있는 경로를 형성함으로써, 물과 양극 플레이트와 접촉되는 면적을 극대화할 수 있어, 동일 시간에 발생할 수 있는 수소의 양을 극대화할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a hydrogen generating device, the hydrogen generating device according to an embodiment of the present invention, a positive electrode receiving portion is formed therein, the positive electrode is electrically connected to the positive electrode plate; A negative electrode plate having a negative electrode receiving part formed therein and electrically connected to the negative electrode; An insulating plate disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate and insulating the positive electrode plate and the negative electrode plate; And a diaphragm disposed between the anode accommodating portion and the cathode accommodating portion to separate the anode accommodating portion and the cathode accommodating portion, wherein the anode plate includes an inlet through which water is supplied to the anode accommodating portion and water is discharged from the anode accommodating portion. An exhaust port may be formed, and an exhaust port through which hydrogen gas is discharged from the cathode accommodating portion may be formed in the cathode plate. According to the present invention, by forming a path through which water can flow inside the anode plate and the cathode plate, without using a separate anode plate and a cathode plate inside the case, which is an insulator having insulating properties, Since the area can be maximized, there is an effect of maximizing the amount of hydrogen that can be generated at the same time.
Description
본 발명은 수소 발생 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물을 전기분해하여 수소를 발생시키는 수소 발생 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrogen generator, and more particularly, to a hydrogen generator for generating hydrogen by electrolyzing water.
전기 분해를 이용한 수소 발생 장치는, 전해질 등이 함유된 물에 전기에너지를 가하여, 물 분자가 분해됨에 따라 양극 측에 산소 기체가 발생하고, 음극 측에 수소 기체가 발생하는 장치이다.A hydrogen generating device using electrolysis is a device in which electric energy is applied to water containing an electrolyte or the like, and oxygen gas is generated on the anode side and hydrogen gas is generated on the cathode side as water molecules are decomposed.
이러한 수소 발생 장치는, 다양한 종류의 장치들이 개발되어 사용된다. 대체로, 한 쌍으로 이루어진 케이스에 물이 유입되고 배출되는 유입구와 배출구가 구비되고, 케이스 내에 양극판 및 음극판이 배치되고, 양극판 및 음극판의 사이에 이온막이 배치된 구조를 가진다. 그리고 이온막, 양극판 및 음극판을 기준으로 케이스의 양측에 형성된 공간에 물이 통과하면서 전기에너지에 의해 물 분자가 분해되어 수소 및 산소가 발생할 수 있다.Various types of devices have been developed and used as such a hydrogen generating device. In general, a pair of cases has an inlet and an outlet through which water is introduced and discharged, a positive electrode plate and a negative electrode plate are disposed in the case, and an ion film is disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate. In addition, as water passes through spaces formed on both sides of the case based on the ion film, the positive electrode plate, and the negative electrode plate, water molecules may be decomposed by electric energy to generate hydrogen and oxygen.
상기와 같은 종래의 수소 발생 장치는, 합성수지 등과 같은 절연체로 제조된 케이스를 이용하고, 절연체로 형성된 케이스 내부에 이온막, 양극판 및 음극판을 밀착한 상태로 배치한다.The conventional hydrogen generator as described above uses a case made of an insulator such as synthetic resin, and arranges an ion film, a positive plate, and a negative plate in close contact with the inside of the case made of the insulator.
이때, 대체로 수소 발생 장치에서 물이 이온막, 양극판 및 음극판과의 접촉시간을 연장하기 위한 다양한 연구들이 이루어진고 있다. 종래에는 대체로, 케이스의 내측에 물이 특정 경로를 따라 진행할 수 있도록 수로를 형성하고, 케이스 내로 유입된 물의 경로를 복잡하게 하여 물의 흐름을 늦추는 방법이 이용되고 있다.At this time, in general, various studies have been conducted to extend the contact time between water and the ion film, the positive electrode plate, and the negative electrode plate in a hydrogen generating device. Conventionally, in general, a method of slowing the flow of water by forming a water channel inside the case so that water can proceed along a specific path, and complicating the path of water introduced into the case, has been used.
상기와 같은 종래의 수소 발생 장치는, 케이스에 물이 흐르는 경로를 형성하여 물이 흐르는 속도를 지연시키더라도 물이 양극판 및 음극판과 접촉되는 시간만 제어하기 때문에 물을 분해하여 수소를 발생시키는 효율에 한계가 있는 문제가 있다.In the conventional hydrogen generator as described above, even if the water flow rate is delayed by forming a path through which water flows in the case, the efficiency of generating hydrogen by decomposing water is improved because only the time when water is in contact with the positive and negative plates is controlled There is a problem with limitations.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 수소를 발생시키는 효율을 극대화할 수 있는 수소 발생 장치를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a hydrogen generating device capable of maximizing the efficiency of generating hydrogen.
본 발명의 일 실시예에 따른 수소 발생 장치는, 내부에 양극 수용부가 형성되며, 양전극이 전기적으로 연결되는 양극 플레이트; 내부에 음극 수용부가 형성되고, 음전극이 전기적으로 연결되는 음극 플레이트; 상기 양극 플레이트 및 음극 플레이트 사이에 배치되며, 상기 양극 플레이트와 음극 플레이트를 절연시키는 절연 플레이트; 및 상기 양극 수용부 및 음극 수용부가 분리되도록 상기 양극 수용부 및 음극 수용부 사이에 배치된 격막을 포함하고, 상기 양극 플레이트에는 상기 양극 수용부로 물이 공급되는 유입구 및 상기 양극 수용부에서 물이 배출되는 배출구가 형성되며, 상기 음극 플레이트에는 상기 음극 수용부에서 수소 가스가 배출되는 배기구가 형성될 수 있다.A hydrogen generating apparatus according to an embodiment of the present invention includes an anode plate having an anode receiving portion formed therein and electrically connected to both electrodes; A negative electrode plate having a negative electrode receiving part formed therein and electrically connected to the negative electrode; An insulating plate disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate and insulating the positive electrode plate and the negative electrode plate; And a diaphragm disposed between the anode accommodating portion and the cathode accommodating portion to separate the anode accommodating portion and the cathode accommodating portion, wherein the anode plate includes an inlet through which water is supplied to the anode accommodating portion and water is discharged from the anode accommodating portion. An exhaust port may be formed, and an exhaust port through which hydrogen gas is discharged from the cathode accommodating portion may be formed in the cathode plate.
그리고 상기 양극 플레이트에 형성된 양극 수용부에는, 상기 유입구에서 일 방향으로 연장되어 형성된 제1 양극 경로부, 상기 배출구에서 타 방향으로 연장되어 형성된 제2 양극 경로부 및 상기 제1 및 제2 양극 경로부가 연결되도록 상기 제1 및 제2 양극 경로부의 사이에 형성된 하나 이상의 제3 양극 경로부가 형성될 수 있다.In addition, in the anode receiving portion formed on the anode plate, a first anode path portion formed extending in one direction from the inlet port, a second anode path portion formed extending in the other direction from the outlet, and the first and second anode path portions One or more third anode path portions may be formed between the first and second anode path portions to be connected.
이때, 상기 제3 양극 경로부의 폭 및 깊이는 상기 제1 및 제2 양극 경로부의 폭 및 깊이보다 작을 수 있다.In this case, the width and depth of the third anode path portion may be smaller than the width and depth of the first and second anode path portions.
또한, 상기 음극 플레이트에 형성된 음극 수용부에는, 상기 배기구에서 일 방향으로 연장되어 형성된 제1 음극 경로부, 상기 제1 음극 경로부와 나란한 위치에 이격되어 형성되며 일 방향으로 형성된 제2 음극 경로부 및 상기 제1 및 제2 음극 경로부가 연결되도록 상기 제1 및 제2 음극 경로부의 사이에 형성된 하나 이상의 제3 음극 경로부가 형성될 수 있다.In addition, the cathode receiving portion formed on the cathode plate includes a first cathode path portion formed to extend in one direction from the exhaust port, and a second cathode path portion formed to be spaced apart from the first cathode path portion and formed in one direction. And at least one third cathode path portion formed between the first and second cathode path portions to connect the first and second cathode path portions.
이때, 상기 제3 음극 경로부의 폭 및 깊이는 상기 제1 및 제2 음극 경로부의 폭 및 깊이보다 작을 수 있다.In this case, the width and depth of the third cathode path portion may be smaller than the width and depth of the first and second cathode path portions.
그리고 상기 양극 플레이트는 상부에 외부에서 공급되는 직류 전원의 양전극이 연결되는 양전극 연결부를 더 포함하고, 상기 음극 플레이트는 상부에 외부에서 공급되는 직류 전원의 음전극이 연결되는 음전극 연결부를 더 포함할 수 있다.In addition, the positive electrode plate may further include a positive electrode connection portion to which a positive electrode of an external DC power supply is connected at an upper portion, and the negative electrode plate may further include a negative electrode connection portion on which a negative electrode of an external DC power supply is connected. .
여기서, 상기 양극 플레이트, 절연 플레이트 및 음극 플레이트에는, 볼트에 의해 결합되기 위한 다수의 결합구가 형성되며, 상기 다수의 결합구에 관통하는 절연관을 더 포함하고, 상기 양극 플레이트, 절연 플레이트 및 음극 플레이트는 상기 절연관을 관통한 상기 볼트에 의해 결합될 수 있다.Here, the positive plate, the insulating plate, and the negative plate are formed with a plurality of coupling holes for coupling by bolts, further comprising an insulating tube penetrating through the plurality of coupling holes, the positive plate, the insulating plate and the negative electrode The plate may be coupled by the bolt passing through the insulating tube.
본 발명에 의하면, 절연성을 가지는 절연체인 케이스의 내부에 별도의 양극판 및 음극판을 이용하지 않고, 양극 플레이트 및 음극 플레이트의 내부에 물이 흐를 수 있는 경로를 형성함으로써, 물과 양극 플레이트와 접촉되는 면적을 극대화할 수 있어, 동일 시간에 발생할 수 있는 수소의 양을 극대화할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the area in contact with the water and the anode plate is formed by forming a path through which water can flow inside the anode plate and the cathode plate without using a separate positive electrode plate and a negative electrode plate inside the case, which is an insulator having insulating properties. Can be maximized, there is an effect of maximizing the amount of hydrogen that can be generated at the same time.
양극 플레이트에 형성된 경로는 물이 유입되는 유입구에서, 일 방향을 향해 제1 양극 경로부가 형성되고, 제1 양극 경로부에서 수직 방향으로 다수의 제3 양극 경로부가 형성됨에 따라 제1 양극 경로부에서 다수의 제3 양극 경로부로 물이 빠르게 전달될 수 있어, 양극 플레이트에 형성된 제1 내지 제3 양극 경로부를 통해 양극 플레이트의 양극 수용부에 물이 빠르게 퍼질 수 있는 효과가 있다.The path formed in the anode plate is at the inlet through which water flows, the first anode path part is formed in one direction, and a plurality of third anode path parts are formed in the vertical direction from the first anode path part. Since water can be rapidly transferred to the plurality of third anode path portions, water can be rapidly spread to the anode receiving portion of the anode plate through the first to third anode path portions formed on the anode plate.
또한, 본 발명에 의하면, 양극 플레이트 및 음극 플레이트에 각각 양극 수용부 및 음극 수용부가 형성됨에 따라, 양극 플레이트 및 음극 플레이트에 전원이 연결되면서 물이 양극 수용부로 유입되기 때문에 격막이 물과 접촉되는 속도 빨라, 물이 없는 상태에서 격막에 전원이 걸려 격막이 손상되는 것을 최소화할 수 있다.In addition, according to the present invention, as the anode receiving portion and the cathode receiving portion are formed in the anode plate and the cathode plate, respectively, the speed at which the diaphragm comes into contact with water because water flows into the anode receiving portion while power is connected to the anode plate and the cathode plate. It is fast, so it is possible to minimize damage to the diaphragm by applying power to the diaphragm in the absence of water.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 발생 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 발생 장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 발생 장치의 음극 플레이트를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 발생 장치의 양극 플레이트를 도시한 정면도이다.
도 5는 도 4의 절취선 AA'를 따라 취한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 발생 장치를 이용한 수소 포집 장치를 도시한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수소 발생 장치를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing a hydrogen generating device according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view showing a hydrogen generating device according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view showing a cathode plate of the hydrogen generating device according to an embodiment of the present invention.
4 is a front view showing an anode plate of a hydrogen generating device according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view taken along the cut line AA′ of FIG. 4.
6 is a schematic diagram showing a hydrogen capture device using a hydrogen generating device according to an embodiment of the present invention.
7 is a perspective view showing a hydrogen generating device according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명한다.With reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 발생 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 발생 장치를 도시한 분해 사시도이다. 그리고 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 발생 장치의 음극 플레이트를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing a hydrogen generating device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an exploded perspective view showing a hydrogen generating device according to an embodiment of the present invention. And Figure 3 is a perspective view showing a cathode plate of the hydrogen generating device according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 발생 장치(100)는, 양극 플레이트(110), 음극 플레이트(120), 절연 플레이트(130) 및 격막(140)을 포함한다.1 and 2, the
양극 플레이트(110)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 직사각형 또는 정사각형 형상으로 형성될 수 있다. 그리고 상부 방향으로 전극을 연결하기 위한 양전극 연결부(118)가 돌출되어 형성될 수 있다.The
이러한 양극 플레이트(110)는, 양극 몸체(111), 유입부(112), 배출부(114), 양극 수용부(116) 및 양전극 연결부(118)를 포함한다.The
양극 몸체(111)는, 도시된 바와 같이, 직사각형 또는 정사각형 형상으로 형성된다. 그리고 양극 몸체(111)는, 금속이 이용될 수 있으며, 본 실시예에서, 티타늄(titanium)을 이용하여 제조될 수 있으며, 티타늄에 백금(platinum)이 도금되어 제조될 수 있다. 그에 따라 양극 몸체(111)는 내식성 및 내화학성을 높일 수 있으며, 물이 이온화되더라도 전해액인 물의 오염을 방지할 수 있다. 이때, 필요에 따라 양극 몸체(111)에 이용되는 금속 및 도금되는 물질은 필요에 따라 다른 종류의 재질이 이용될 수 있다.The
또한, 양극 몸체(111)에는 다수의 결합구(C1)가 형성될 수 있다. 다수의 결합구(C1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 양극 몸체(111)의 테두리를 따라 형성될 수 있으며, 본 실시예에서, 양극 수용부(116)를 둘러싸도록 여덟 개가 형성될 수 있다.In addition, a plurality of coupling holes C1 may be formed in the
유입부(112)는 물이 양극 몸체(111)의 내부에 공급되기 위해 구비되며, 양극 몸체(111)의 외측에 배치될 수 있다. 본 실시예에서, 후술하겠지만, 양극 몸체(111)에 양전극 연결부(118)가 형성된 위치를 상부로 정의하면, 유입부(112)는 양극 몸체(111)의 외측 상부에 치우친 위치에 배치될 수 있다. 그에 따라 도 2에 도시된 바와 같이, 유입부(112)의 내부에 유입구(112a)가 형성될 수 있다.The
배출부(114)는 물이 양극 몸체(111)의 내부에 공급된 물이 배출되기 위해 구비되고, 양극 몸체(111)의 외측에 배치될 수 있다. 그리고 유입부(112)가 양극 모체의 외측 하부에 치우친 위치에 배치될 수 있다. 그에 따라 도 2에 도시된 바와 같이, 배출부(114)의 내부에 배출구(114a)가 형성될 수 있다.The
본 실시예에서, 유입부(112)와 배출부(114)가 배치되는 위치는 도 2를 통해 확인할 수 있듯이, 직사각형 또는 정사각형 형상의 양극 몸체(111)에서 모서리 측으로 대각 방향에 배치될 수 있다. 여기서, 배출부(114)를 통해 배출되는 물에는 전기 분해에 의해 생성된 산소가 포함될 수 있다.In this embodiment, the positions where the
양극 수용부(116)는 양극 몸체(111)의 내측에 형성될 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 내측면에 소정의 홈 형상으로 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 양극 수용부(116)는 유입구(112a)를 통해 유입된 물이 채워질 수 있는 공간이며, 양극 수용부(116) 전체에 물이 채워질 수 있도록 제1 양극 경로부(116a), 제2 양극 경로부(116b) 및 제3 양극 경로부(116c)가 형성될 수 있다.The anode
제1 양극 경로부(116a)는 유입구(112a)에서 하부 방향으로 소정의 길이를 가지는 직선의 형상으로 형성될 수 있고, 소정의 폭 및 소정의 깊이를 가지도록 형성될 수 있다. 그리고 제2 양극 경로부(116b)는 배출구(114a)에서 상부 방향으로 소정의 길이를 가지는 직선의 형상으로 형성될 수 있으며, 소정의 폭 및 소정의 깊이를 가지도록 형성될 수 있다. 이때, 제1 양극 경로부(116a) 및 제2 양극 경로부(116b)의 길이, 폭 및 깊이는 서로 동일할 수 있으며, 서로 이격된 위치에 나란하게 배치될 수 있다.The first
제3 양극 경로부(116c)는 제1 양극 경로부(116a) 및 제2 양극 경로부(116b)를 서로 연결하도록 다수 개가 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 제3 양극 경로부(116c)는 제1 양극 경로부(116a) 및 제2 양극 경로부(116b)와 수직 방향으로 형성되어, 도 2에 도시된 바와 같이, 수평 방향으로 형성될 수 있다. 그리고 제3 양극 경로부(116c)는 소정의 폭 및 소정의 깊이를 가지도록 형성될 수 있는데, 제3 양극 경로부(116c)의 폭 및 깊이는 제1 양극 경로부(116a) 및 제2 양극 경로부(116b)의 폭 및 깊이보다 각각 작을 수 있다.A plurality of third
양전극 연결부(118)는, 양극 몸체(111)의 상부 일 측에 배치된다. 양전극 연결부(118)는 양극 플레이트(110)에 외부 전원을 연결하기 위해 구비되며, 외부 전원을 연결하기 위해 양전극 연결구(E1)가 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 양전극 연결부(118)는 외부 전원의 양극 전원이 연결되기 위해 구비된다.The positive
음극 플레이트(120)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 직사각형 또는 정사각형 형상으로 형성될 수 있다. 그리고 상부 방향으로 전극을 연결하기 위한 음전극 연결부(128)가 돌출되어 형성될 수 있다.The
이러한 음극 플레이트(120)는, 음극 몸체(121), 배기부(122), 음극 수용부(126) 및 음극 연결부를 포함한다.The
음극 몸체(121)는, 도시된 바와 같이, 직사각형 또는 정사각형 형상으로 형성된다. 그리고 음극 몸체(121)는, 양극 몸체(111)와 같이, 금속이 이용될 수 있고, 본 실시예에서, 티타늄을 이용하여 제조될 수 있고, 티타늄에 백금이 도금되어 제조될 수 있다. 그에 따라 음극 몸체(121)는 내식성 및 내화학성을 높일 수 있고, 물이 이온화되더라도 전해약인 물의 오염을 방지할 수 있다. 그리고 필요에 따라 음극 몸체(121)에도 이용되는 금속 및 도금되는 물질은 필요에 따라 다른 종류의 재질이 이용될 수 있다.The
또한, 음극 몸체(121)에도 다수의 결합구(C2)가 형성될 수 있다. 다수의 결합구(C2)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 음극 몸체(121)의 테두리를 따라 형성될 수 있고, 양극 몸체(111)에 형성된 다수의 결합구(C1)에 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 본 실시예에서, 다수의 결합구(C2)는 음극 수용부(126)를 둘러싸도록 여덟 개가 형성될 수 있다.In addition, a plurality of coupling holes C2 may be formed in the
배기부(122)는 음극 몸체(121)의 내부에 형성된 음극 수용부(126)에서 발생된 기체인 수소 가스가 외부로 배기되기 위해 구비되며, 음극 몸체(121)의 외측에 배치될 수 있다. 본 실시예에서, 배기부(122)는 음극 몸체(121)의 외측 상부에 치우친 위치에 배치될 수 있다. 그에 따라 도 3에 도시된 바와 같이, 배기부(122)의 내부에 배기구(122a)가 형성될 수 있다.The
본 실시예에서, 배기부(122)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 직사각형 또는 정사각형 형상의 음극 몸체(121)에서 우측 상부 방향에 치우쳐 배치될 수 있으며, 양극 몸체(111)에 배치된 유입부(112)와 대향된 위치에 배치될 수 있다. 이렇게 배기부(122)가 상부에 배치되는 것은, 도 3을 참조하면, 음극 몸체(121)에 형성된 음극 수용부(126)를 통해 수소 가스가 상부로 이동되기 때문에 되도록 상부에 배치되는 것이 좋다.In this embodiment, the
음극 수용부(126)는 음극 몸체(121)의 내측에 형성될 수 있고, 도 3에 도시된 바와 같이, 내측면에 소정의 홈 형상으로 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 음극 수용부(126)는 양극 수용부(116)와 대응되는 형상으로 형성될 수 있으며, 제1 음극 경로부(126a), 제2 음극 경로부(126b) 및 제3 음극 경로부(126c)가 형성될 수 있다.The
제1 음극 경로부(126a)는 본 실시예에서, 제1 음극 경로부(126a)는 배기부(122)에서 하부 방향으로 소정의 길이를 가지는 직선의 형상으로 형성될 수 있고, 소정의 폭 및 소정의 깊이를 가지도록 형성될 수 있다. 그리고 제2 음극 경로부(126b)는 제1 음극 경로부(126a)와 이격된 위치에 나란하게 형성될 수 있으며, 소정의 폭 및 소정의 깊이를 가지도록 형성될 수 있다. 이때, 제1 음극 경로부(126a) 및 제2 음극 경로부(126b)는 길이, 폭 및 깊이가 서로 동일할 수 있다.The first
제3 음극 경로부(126c)는 제1 음극 경로부(126a) 및 제2 음극 경로부(126b)를 서로 연결하도록 다수 개가 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 제3 음극 경로부(126c)는 제1 음극 경로부(126a) 및 제2 음극 경로부(126b)와 수직 방향으로 형성되어, 도 3에 도시된 바와 같이, 수평 방향으로 형성될 수 있다. 그리고 제3 음극 경로부(126c)는 소정의 폭 및 소정의 깊이를 가지도록 형성될 수 있으며, 제3 음극 경로부(126c)의 폭 및 깊이는 제1 음극 경로부(126a) 및 제2 음극 경로부(126b)의 폭 및 깊이보다 각각 작을 수 있다.A plurality of third
음전극 연결부(128)는 음극 몸체(121)의 상부 일 측에 배치된다. 음전극 연결부(128)는 음극 플레이트(120)에 외부 전원을 연결하기 위해 구비되고, 외부 전원을 연결하기 위해 음전극 연결구(E2)가 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 음전극 연결부(128)는 외부 전원의 음극 전원이 연결되기 위해 구비된다.The negative
절연 플레이트(130)는, 양극 몸체(111) 및 음극 몸체(121)의 형상과 마찬가지로 직사각형 또는 정사각형 형상을 가질 수 있고, 내측에 격막 삽입공(132)이 형성될 수 있다. 절연 플레이트(130)는 양극 몸체(111) 및 음극 몸체(121)의 사이에 배치되며, 양극 몸체(111) 및 음극 몸체(121)가 서로 절연되도록 절연 물질로 제조될 수 있다. 본 실시예에서, 절연 플레이트(130)는 실리콘이나 합성수지 등으로 제조될 수 있으며, 양극 몸체(111) 및 음극 몸체(121) 사이에서 절연할 수 있는 물질이면 어떤 물질로 제조되어도 무관하다.The insulating
그리고 절연 플레이트(130)는 도시된 바와 같이, 양극 몸체(111) 및 음극 몸체(121)에 비해 상대적으로 얇게 형성될 수 있으며, 양극 플레이트(110) 및 음극 플레이트(120)에 걸리는 전력에 따라 달라질 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.In addition, as shown, the insulating
절연 플레이트(130)는 양극 몸체(111) 및 음극 몸체(121)의 사이에 배치되어, 양극 몸체(111) 및 음극 몸체(121)가 서로 볼트(B) 등에 의해 결합된 상태에서 양극 몸체(111)와 음극 몸체(121)의 사이를 통해 양극 수용부(116)에 유입된 물이나 음극 수용부(126)에 생성된 수소 가스가 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있다. 그에 따라 절연 플레이트(130)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 결합구(C3)가 형성될 수 있으며, 다수의 결합구(C3)는 양극 몸체(111) 및 음극 몸체(121)에 각각 형성된 결합구(C1, C2)에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.The insulating
그리고 절연 플레이트(130)가 사이에 개재된 상태에서, 양극 플레이트(110) 및 음극 플레이트(120)가 배치되는데, 본 실시예에서, 양극 플레이트(110), 절연 플레이트(130) 및 음극 플레이트(120)는 볼트(B) 등의 결합수단을 이용하여 결합될 수 있다.And with the insulating
이때, 볼트(B)에 의해 양극 플레이트(110) 및 음극 플레이트(120)가 서로 단락되는 것을 방지하기 위해 양극 플레이트(110), 음극 플레이트(120) 및 절연 플레이트(130)에 형성된 각각의 결합구(C1, C2, C3)에 절연관(S)이 관통하여 배치될 수 있다. 절연관(S)은 양극 플레이트(110) 및 음극 플레이트(120)를 전기적으로 절연하기 위한 구성으로, 실리콘이나 고무 또는 합성 수지 재질 등으로 제조될 수 있다.At this time, each coupling hole formed on the
또한, 절연 플레이트(130)에는 격막 삽입공(132)이 형성되는데, 격막 삽입공(132)의 크기는 양극 몸체(111) 및 음극 몸체(121)에 각각 형성된 양극 수용부(116) 및 음극 수용부(126)의 크기에 대응되는 크기로 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 양극 수용부(116) 및 음극 수용부(126)의 전체적인 형상이 직사각형 또는 정사각형 형상으로 형성됨에 따라 격막 삽입공(132)의 형상도 직사각형 또는 정사각형 형상으로 형성될 수 있다.In addition, a
격막(140)은 절연 플레이트(130)의 격막 삽입공(132)에 끼워져 삽입되는데, 격막 삽입공(132)이 완전히 덮이도록 삽입된다. 그에 따라 격막(140)에 의해 양극 몸체(111)에 형성된 양극 수용부(116)와 음극 몸체(121)에 형성된 음극 수용부(126)가 서로 다른 공간으로 분리될 수 있다.The
격막(140)은, 본 실시예에서, 전기분해를 통해 발생된 수소와 산소를 분리하기 위핸 것으로, 나피온(nafion) 계열의 얇은 막(membrane)을 이용할 수 있다. 또는 나피온 계열의 얇은 막에 백금을 코팅하여 이용할 수도 있다. 이때, 나피온 계열의 얇은 막에 백금을 코팅하는 것은, 전기를 이용하여 백금을 분해하여 코팅할 수 있으며, 필요에 따라 무전해로 나피온 계열의 얇은 막은 백금을 코팅할 수 있다. 여기서, 무전해로 나피온 계열의 얇은 막에 백금을 코팅하는 것은, 백금이 포함된 액체에 나피온 계열의 얇은 막을 담근 상태에서 교반하여 나피온 계열의 얇은 막에 백금을 증착시키는 방법을 이용할 수 있다.The
본 실시예에서, 격막(140)의 저항은 약 400Ω 내지 500Ω일 수 있다.In this embodiment, the resistance of the
본 실시예에 따른 수소 발생 장치(100)의 작동되는 것을 설명하면, 양극 플레이트(110)의 양전극 연결부(118)에 직류 전원의 (+)극이 연결되고, 음극 플레이트(120)의 음전극 연결부(128)에 직류 전원의 (-)극이 연결된다. 그리고 양극 플레이트(110)에 형성된 유입부(112)를 통해 물이 공급되면, 유입구(112a)를 통해 양극 수용부(116)에 물이 채워지면서 물과 양극 플레이트(110)가 접촉하여 물이 전기 분해되면서 수소 가스와 산소 가스가 생성된다.When explaining the operation of the
이렇게 전기 분해된 수소 가스는 (-)극인 음극 수용부(126) 측에 모이고, 산소 가스는 (+)극인 양극 수용부(116) 측에 모인다. 이때, 유입구(112a)를 통해 양극 수용부(116)로 유입된 물은 제1 양극 경로부(116a), 제2 양극 경로부(116b) 및 제3 양극 경로부(116c)를 통해 양극 수용부(116) 전체에 걸쳐 퍼지고, 생성된 산소 가스와 함께 배출구(114a)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 그리고 음극 수용부(126) 측에 모인 수소 가스는 배기구(122a)를 통해 배출될 수 있다.The hydrogen gas electrolyzed in this way is collected on the side of the
여기서, 유입구(112a)를 통해 양극 수용부(116)에 유입된 물은 격막(140)에 의해 음극 수용부(126)로 넘어가지 못하고, 배출구(114a)를 통해 외부로 배출되므로, 음극 수용부(126) 측에는 수소 가스만 모일 수 있다.Here, the water introduced into the
본 실시예에서 직류 전원을 양극 플레이트(110) 및 음극 플레이트(120)에 인가하는데, 12V의 전압과 20A의 전류를 갖는 직류 전원을 공급한다. 그에 따라 20A의 전류가 공급됨에 따라 배기부(122)를 통해 약 160㎖의 수소 가스가 배출될 수 있다.In this embodiment, DC power is applied to the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 발생 장치의 양극 플레이트를 도시한 정면도이고, 도 5는 도 4의 절취선 AA'를 따라 취한 단면도이다.4 is a front view showing an anode plate of a hydrogen generating device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the cut line AA′ of FIG. 4.
도 4 및 도 5를 참조하여, 양극 플레이트(110)에 형성된 양극 수용부(116)에 대해 보다 상세하게 설명한다. 이때, 음극 플레이트(120)에 형성된 음극 수용부(126)는 양극 수용부(116)와 거의 동일하게 형성되어 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.With reference to FIGS. 4 and 5, the
양극 수용부(116)는 앞서 설명한 바와 같이, 제1 양극 경로부(116a), 제2 양극 경로부(116b) 및 제3 양극 경로부(116c)를 포함한다. 제1 양극 경로부(116a), 제2 양극 경로부(116b) 및 제3 양극 경로부(116c)는 각각 양극 몸체(111)의 내측면에 형성된 홈의 형상으로 형성될 수 있다.As described above, the
제1 양극 경로부(116a) 및 제2 양극 경로부(116b)는 수직 방향으로 도시된 바와 같이, 서로 나란하게 이격된 위치에 형성된다. 그리고 제1 양극 경로부(116a) 및 제2 양극 경로부(116b)의 사이에 수평 방향으로 다수 개의 제3 양극 경로부(116c)가 구비될 수 있다. 제3 양극 경로부(116c)는 서로 일정 간격으로 이격된 상태로 형성되며, 다수의 제3 양극 경로부(116c)의 사이는 양극 몸체(111)의 내측면과 동일한 평면상에 배치된다.The first
그에 따라 격막(140)이 양극 몸체(111)와 접촉될 때, 제1 양극 경로부(116a), 제2 양극 경로부(116b) 및 제3 양극 경로부(116c)의 홈을 상부를 완전히 덮도록 배치되어, 유입구(112a)를 통해 양극 수용부(116)에 유입된 물은 제1 양극 경로부(116a), 제2 양극 경로부(116b) 및 제3 양극 경로부(116c)를 통해서만 이동될 수 있다.Accordingly, when the
이때, 제1 양극 경로부(116a) 및 제2 양극 경로부(116b)의 폭(w1)은 제3 양극 경로부(116c)의 폭(w2)보다 클 수 있으며, 본 실시예에서, 제3 양극 경로부(116c)의 폭(w2)은 제1 양극 경로부(116a) 및 제2 양극 경로부(116b)의 폭(w1)의 약 60%(오차 범위 10%)일 수 있다. 또한, 제1 양극 경로부(116a) 및 제2 양극 경로부(116b)의 깊이(d1)는 제3 양극 경로부(116c)의 깊이(d2)보다 깊을 수 있고, 본 실시예에서, 제3 양극 경로부(116c)의 깊이(d2)는 제1 양극 경로부(116a) 및 제2 양극 경로부(116b)의 깊이(d1)의 약 40%(오차 범위 10%)일 수 있다.At this time, the width w1 of the first
양극 수용부(116)에 제1 양극 경로부(116a), 제2 양극 경로부(116b) 및 제3 양극 경로부(116c)가 상기에서 설명한 바와 같이 형성됨에 따라 유입구(112a)를 통해 유입된 물은 유입구(112a)와 연결된 제1 양극 경로부(116a)를 통해 먼저 흐른 다음 다수의 제3 양극 경로부(116c)를 통해 배출구(114a)와 연결된 제2 양극 경로부(116b)로 흐를 수 있다. 그리고 배출구(114a)와 연결된 제2 양극 경로부(116b)를 통해 이동된 물은 배출구(114a)를 통해 외부로 배출된다. 이렇게 양극 수용부(116)에 유입된 물이 흐르는 경로를 조절함으로써, 물의 흐름을 조절하여 물과 양극 플레이트(110)와의 접촉시간을 늘릴 수 있다.As the first
또한, 양극 플레이트(110)를 통해 물이 빠르게 유입되므로, 종래에 양극판이나 음극판과 별도로 구비된 케이스에 물이 수용되는 공간이 형성된 경우에 비해, 양극 플레이트(110)에 형성된 양극 수용부(116)로 물이 빠르게 유입될 수 있다. 그에 따라 격막(140)이 물과 접촉하기 전에 전원이 걸리는 경우에, 격막(140)이 손상될 수 있는데, 본 실시예에서는, 양극 플레이트(110)에 형성된 양극 수용부(116)에 물이 직접 수용됨에 따라 격막(140)이 물과 빠르게 접촉할 수 있어, 격막(140)이 물과 접촉하는 시간을 줄일 수 있어, 격막(140)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.In addition, since water quickly flows through the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 발생 장치를 이용한 수소 포집 장치를 도시한 개략도이다.6 is a schematic diagram showing a hydrogen capture device using a hydrogen generating device according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하여 본 실시예에 따른 수소 발생 장치(100)에서 발생된 수소를 포집하기 위한 수소 포집 장치(200)에 대해 설명한다.A description will be given of a
수소 포집 장치(200)는, 도시된 바와 같이, 수소 발생 장치(100), 물 저장부(210) 및 수소 가스 정제부(220)를 포함한다. 물 저장부(210)는 물 공급관(212)을 통해 수소 발생 장치(100)의 유입부(112)와 연결된다. 그리고 수소 발생 장치(100)의 배출부(114)는 물 배출관(214)과 연결되며, 물 배출관(214)을 통해 배출된 물은 별도의 저장부에 저장될 수 있으며, 필요에 따라 물 저장부(210)로 회수될 수도 있다. 여기서, 물 배출관(214)을 통해 배출되는 물은 산소 가스가 포함된 물이다.As shown, the
수소 발생 장치(100)의 배기부(122)는 수소 가스 배기관(222)과 연결되며, 배기부(122)를 통해 배기되는 수소 가스는 수소 가스 배기관(222)을 통해 수소 가스 정제부(220)에 공급된다. 수소 가스 정제부(220)는 내부에 물이 일부 채워질 수 있으며, 수소 가스 배기관(222)을 통해 공급된 수소 가스가 수소 가스 정제부(220)에 채워진 물속으로 공급되어 물에 의해 정제된 수소 가스가 정제 가스 배기관(224)을 통해 배출될 수 있다. 정제 가스 배기관(224)으로 배출된 수소 가스는 외부 장치에 공급될 수 있다.The
양전극 단자(232)는 양전극 연결부(118)에 전기적으로 연결되고, 음전극 단자(234)는 음전극 연결부(128)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 양전극 단자(232) 및 음전극 단자(234)를 통해 수소 발생 장치(100)에 공급되는 전력은 직류 전력이다.The
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수소 발생 장치를 도시한 사시도이다.7 is a perspective view showing a hydrogen generating device according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 수소 발생 장치(100)는, 양극 플레이트(110), 음극 플레이트(120), 절연 플레이트(130) 및 격막(140)을 포함한다. 본 실시예에 대해 설명하면서, 일 실시예에서와 동일한 설명은 생략한다.Referring to FIG. 7, a
양극 플레이트(110)는 도시된 바와 같이, 직사각형 또는 정사각형 형상으로 형성되고, 상부 방향에 전극을 연결하기 위한 양전극 연결부(118)가 돌출되어 형성될 수 있다. 이때, 양전극 연결부(118)는 양극 플레이트(110)의 상부에 형성되면서, 음극 플레이트(120)에 형성된 음전극 연결부(128)와 이격된 위치에 배치될 수 있다. 즉, 양전극 연결부(118) 및 음전극 연결부(128)는 각각 양극 플레이트(110) 및 음극 플레이트(120)의 상부에 형성되되, 양전극 연결부(118)는 양극 플레이트(110)의 좌측 상단에 형성되고, 음전극 연결부(128)는 음극 플레이트(120)의 우측 상단에 형성될 수 있다.As shown, the
그에 따라 수소 발생 장치(100)에 양전극 단자(232) 및 음전극 단자(234)를 연결할 때, 서로 이격되게 배치된 양전극 연결부(118) 및 음전극 연결부(128)에 연결하여, 서로 단락되는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, when connecting the
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이므로, 본 발명이 상기 실시예에만 국한되는 것으로 이해돼서는 안 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어야 할 것이다.As described above, a detailed description of the present invention has been made by an embodiment with reference to the accompanying drawings, but the above-described embodiment has been described with reference to a preferred example of the present invention, so that the present invention is limited to the above embodiment. It should not be understood, and the scope of the present invention should be understood as the following claims and equivalent concepts.
100: 수소 발생 장치
110: 양극 플레이트 111: 양극 몸체
112: 유입부 112a: 유입구
114: 배출부 114a: 배출구
116: 양극 수용부 116a: 제1 양극 경로부
116b: 제2 양극 경로부 116c: 제3 양극 경로부
118: 양전극 연결부
120: 음극 플레이트 121: 음극 몸체
122: 배기부 122a: 배기구
126: 음극 수용부 126a: 제1 음극 경로부
126b: 제2 음극 경로부 126c: 제3 음극 경로부
128: 음전극 연결부
130: 절연 플레이트 132: 격막 삽입공
140: 격막
E1: 양전극 연결구 E2: 음전극 연결구
C1~C3: 결합구
B: 볼트 S: 절연관100: hydrogen generating device
110: anode plate 111: anode body
112:
114: discharge
116:
116b: second
118: positive electrode connection
120: negative plate 121: negative body
122:
126:
126b: second
128: negative electrode connection
130: insulating plate 132: diaphragm insertion hole
140: diaphragm
E1: Positive electrode connector E2: Negative electrode connector
C1~C3: coupling port
B: Bolt S: Insulation tube
Claims (7)
내부에 음극 수용부가 형성되고, 음전극이 전기적으로 연결되는 음극 플레이트;
상기 양극 플레이트 및 음극 플레이트 사이에 배치되며, 상기 양극 플레이트와 음극 플레이트를 절연시키는 절연 플레이트; 및
상기 양극 수용부 및 음극 수용부가 분리되도록 상기 양극 수용부 및 음극 수용부 사이에 배치된 격막을 포함하고,
상기 양극 플레이트에는 상기 양극 수용부의 상부에 배치되어 물이 공급되는 유입구 및 상기 양극 수용부의 하부에 배치되어 물이 배출되는 배출구가 형성되며,
상기 음극 플레이트에는 상기 음극 수용부에서 수소 가스가 배출되는 배기구가 형성되고,
상기 양극 플레이트에 형성된 양극 수용부에는, 상기 유입구에서 하부 방향으로 연장되어 형성된 제1 양극 경로부, 상기 제1 양극 경로부와 이격되어 배치되고 상기 배출구에서 상부 방향으로 연장되어 형성된 제2 양극 경로부 및 상기 제1 및 제2 양극 경로부가 연결되도록 상기 제1 및 제2 양극 경로부의 사이에 형성된 하나 이상의 제3 양극 경로부가 형성되며,
상기 하나 이상의 제3 양극 경로부의 폭 및 깊이는 상기 제1 및 제2 양극 경로부의 폭 및 깊이보다 작은 수소 발생 장치.An anode plate having an anode receiving portion formed therein and to which the anode is electrically connected to each other;
A negative electrode plate having a negative electrode receiving part formed therein and electrically connected to the negative electrode;
An insulating plate disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate and insulating the positive electrode plate and the negative electrode plate; And
And a diaphragm disposed between the anode accommodating portion and the cathode accommodating portion so that the anode accommodating portion and the cathode accommodating portion are separated,
The positive electrode plate has an inlet disposed above the positive electrode receiving part to supply water and an outlet disposed below the positive electrode receiving part for discharging water,
An exhaust port through which hydrogen gas is discharged from the cathode receiving portion is formed in the cathode plate,
In the anode receiving portion formed on the anode plate, a first anode path portion formed to extend downward from the inlet port, and a second anode path portion formed to be spaced apart from the first anode path portion and extend upward from the outlet port. And at least one third anode path portion formed between the first and second anode path portions to be connected to the first and second anode path portions,
The width and depth of the at least one third anode path portion is smaller than the width and depth of the first and second anode path portions.
상기 음극 플레이트에 형성된 음극 수용부에는, 상기 배기구에서 일 방향으로 연장되어 형성된 제1 음극 경로부, 상기 제1 음극 경로부와 나란한 위치에 이격되어 형성되며 일 방향으로 형성된 제2 음극 경로부 및 상기 제1 및 제2 음극 경로부가 연결되도록 상기 제1 및 제2 음극 경로부의 사이에 형성된 하나 이상의 제3 음극 경로부가 형성된 수소 발생 장치.The method according to claim 1,
The cathode receiving portion formed on the cathode plate includes a first cathode path portion formed extending in one direction from the exhaust port, a second cathode path portion formed to be spaced apart from the first cathode path portion and formed in one direction, and the At least one third cathode path portion formed between the first and second cathode path portions so that the first and second cathode path portions are connected to each other is formed.
상기 제3 음극 경로부의 폭 및 깊이는 상기 제1 및 제2 음극 경로부의 폭 및 깊이보다 작은 수소 발생 장치.The method of claim 4,
The width and depth of the third cathode path portion is smaller than the width and depth of the first and second cathode path portions.
상기 양극 플레이트는 상부에 외부에서 공급되는 직류 전원의 양전극이 연결되는 양전극 연결부를 더 포함하고,
상기 음극 플레이트는 상부에 외부에서 공급되는 직류 전원의 음전극이 연결되는 음전극 연결부를 더 포함하는 수소 발생 장치.The method according to claim 1,
The positive electrode plate further includes a positive electrode connection portion to which the positive electrodes of the DC power supplied from the outside are connected to the upper portion,
The cathode plate further comprises a negative electrode connection portion to which the negative electrode of the DC power supplied from the outside is connected to the upper portion.
상기 양극 플레이트, 절연 플레이트 및 음극 플레이트에는, 볼트에 의해 결합되기 위한 다수의 결합구가 형성되며,
상기 다수의 결합구에 관통하는 절연관을 더 포함하고,
상기 양극 플레이트, 절연 플레이트 및 음극 플레이트는 상기 절연관을 관통한 상기 볼트에 의해 결합되는 수소 발생 장치.The method according to claim 1,
The positive plate, the insulating plate and the negative plate are formed with a plurality of coupling holes to be coupled by bolts,
Further comprising an insulating tube penetrating through the plurality of couplings,
The anode plate, the insulation plate, and the cathode plate are coupled by the bolt passing through the insulation tube.
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