KR102324396B1 - Cell Frame for Minimal Leak Current on Water Electrolysis Device - Google Patents

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KR102324396B1
KR102324396B1 KR1020210114577A KR20210114577A KR102324396B1 KR 102324396 B1 KR102324396 B1 KR 102324396B1 KR 1020210114577 A KR1020210114577 A KR 1020210114577A KR 20210114577 A KR20210114577 A KR 20210114577A KR 102324396 B1 KR102324396 B1 KR 102324396B1
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electrolyte
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horizontal
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KR1020210114577A
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강경수
정광진
박주식
윤재경
주현규
정성욱
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한국에너지기술연구원
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Abstract

The present invention relates to a cell frame having a structure that minimizes a leakage current occurring in a flow path through which an electrolyte is supplied or discharged. According to the present invention, the cell frame structure can include an electrolyte flow path which maintains one flow direction of an electrolyte on a horizontal plane and has increased resistance by increasing the total length thereof in a three-dimensional shape in which a horizontal flow path and a penetrated flow path are repeated.

Description

누설 전류의 최소화를 위한 수전해 셀 프레임 구조{Cell Frame for Minimal Leak Current on Water Electrolysis Device}Cell Frame for Minimal Leak Current on Water Electrolysis Device

본 발명은 수전해 셀 프레임 구조에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 전해질 유로의 형상 변화로 누설전류를 최소화시킨 수전해 셀 프레임 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a water electrolytic cell frame structure, and more particularly, to a water electrolytic cell frame structure in which leakage current is minimized due to a change in the shape of an electrolyte flow path.

최근 화석연료의 고갈 또는 환경적인 문제를 해결하기 위한 대체에너지에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 그중에서도 청정연료인 수소는 물을 전기분해 하는 수전해를 통해 생산하는 것이 일반적이다.Recently, many studies on alternative energy to solve the depletion of fossil fuels or environmental problems have been conducted. Among them, hydrogen, a clean fuel, is generally produced through water electrolysis by electrolysis of water.

수전해는 물에 전기 화학반응을 이용해 수소와 산소를 생산하는 기술이다. 그러한 수전해 장치들 중에는 필터프레스 방식이 적용된 장치가 있는데, 일반적으로 필터프레스 방식의 수전해 장치는 도 1a에 도시된 바와 같이, 적층된 셀프레임을 체결하여 스택으로 구성하고 전해질용액을 스택에 공급하면 전해질이 공급 덕트와 유로를 통해 셀프레임의 중심부인 전해 공간으로 공급되고 생성된 수소나 산소와 함께 전해질이 배출 덕트로 이동하게 된다. 하지만 이러한 구조의 수전해 장치는 가해진 전류가 물의 전해 반응에 모두 사용되지 못하고 전해질이 유로를 통과하면서, 유로를 통해 전류가 새어나가는 누설 전류(leak current)가 발생하는 문제점이 있었다. 이러한 누설 전류(leak current)는 전류 효율을 감소시킬 뿐만 아니라, 스택과 주변장치의 부식을 일으키는 문제점이 있었다.Water electrolysis is a technology that produces hydrogen and oxygen by using an electrochemical reaction with water. Among such water electrolysis devices, there is a device to which a filter press method is applied. In general, a filter press type water electrolysis device is configured as a stack by fastening stacked cell frames as shown in FIG. 1A, and an electrolyte solution is supplied to the stack. Then, the electrolyte is supplied to the electrolytic space, which is the center of the cell frame, through the supply duct and flow path, and the electrolyte moves to the discharge duct together with the generated hydrogen or oxygen. However, the water electrolysis device having such a structure has a problem in that the applied current is not used for the electrolytic reaction of water, and the electrolyte passes through the flow path, causing a leak current in which the current leaks through the flow path. Such leakage current not only reduces current efficiency, but also causes corrosion of the stack and peripheral devices.

이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 US 4,465,579에 도시된 바와 같이, 수소 또는 산소가 배출되는 전해질 유로의 노즐을 셀 내부까지 연장하여 전해질 유로의 길이는 늘리는 방식으로 저항을 증가시켜 누설 전류(leak current)를 억제하는 방식이 있다. 하지만 이러한 방식은 클로로 알카리 전해조의 구조상 전해조 내부에 공간이 있어 연장관을 내부로 넣을 수 있으나 필터프레스 방식의 알카라인 수전해나 고체고분자 수전해(PEM)의 스택의 내부는 공간이 없어 적용이 힘든 문제점이 있었다.In order to solve this problem, as shown in US 4,465,579, in the related art, the nozzle of the electrolyte passage through which hydrogen or oxygen is discharged is extended to the inside of the cell to increase the resistance in a manner to increase the length of the electrolyte passage, thereby increasing the leakage current (leak current). There are ways to suppress it. However, this method has a space inside the electrolyzer due to the structure of the chloro-alkali electrolyzer, so the extension tube can be put inside. .

또, 도 1b에 도시된 바와 같이, 전해질 유로를 우회시켜 길이를 연장하는 방법을 사용할 수 있으나, 이러한 방법은 유로를 따라서 전해질이나 가스가 새어나오지 못하도록 하는 가스켓이나 오링의 형상이 복잡해져 제작이 어려워지는 문제점이 있었다.In addition, as shown in FIG. 1B , a method of extending the length by bypassing the electrolyte flow path can be used, but in this method, the shape of a gasket or O-ring that prevents electrolyte or gas from leaking along the flow path becomes complicated, making it difficult to manufacture. There was a problem.

미국등록특허 US 4,465,579 ("Bipolar electrolytic cell", 등록일 1984.08.14.)US Patent No. 4,465,579 ("Bipolar electrolytic cell", registered on August 14, 1984)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전해질이 배출되는 유로의 총 길이를 늘이고 저항을 증가시켜 누설 전류(leak current)를 최소화할 수 있어, 전류의 효율을 높이고 셀 프레임 스택과 주변장비의 부식을 방지할 수 있는 수전해 셀 프레임 구조를 제공하는 것이다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to increase the total length of the passage through which the electrolyte is discharged and increase the resistance to minimize the leakage current, thereby increasing the efficiency of the current and It is to provide a water electrolytic cell frame structure that can prevent corrosion of the cell frame stack and peripheral equipment.

또한, 본 발명의 목적은 전해질이 공급/배출되는 유로의 가스켓이나 오링의 형상을 단순화시킴과 동시에 유로의 길이를 입체적으로 늘인 수전해 셀 프레임 구조를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a water electrolysis cell frame structure in which the shape of a gasket or O-ring of a flow path through which electrolyte is supplied/discharged is simplified and the length of the flow path is three-dimensionally increased.

또한, 본 발명의 목적은 셀 프레임을 여러 개 체결하여 스택을 구성할 시 기존 셀 프레임에 비해 유로가 짧아져 유로끼리 겹치는 일을 최소화할 수 있는 수전해 셀 프레임 구조를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a water electrolysis cell frame structure capable of minimizing overlapping flow passages due to a shorter flow path compared to an existing cell frame when a stack is formed by fastening a plurality of cell frames.

본 발명에 따른 수전해 셀 프레임 구조는 누설 전류(leak current)를 최소화 함과 동시에 전해질 유로의 가스켓 또는 오링의 형상을 단순화할 수 있는 구조로, 셀 프레임을 적층시킨 스택을 포함하는 필터프레스 방식의 수전해 장치에 있어서, 상기 셀 프레임 중심부에 형성되는 전해 공간; 상기 셀 프레임 가장자리에 형성되는 복수의 공급/배출 덕트; 및 상기 전해 공간과 상기 복수의 공급/배출 덕트를 연결하며, 상기 전해 공간과 상기 공급/배출 덕트 사이 전해질의 유동방향을 수평면상 일방향으로 유지하면서 상기 전해 공간과 상기 공급/배출 덕트의 직선길이 보다 긴 전해질 유로;를 포함할 수 있다.The water electrolysis cell frame structure according to the present invention is a structure that minimizes leakage current and at the same time can simplify the shape of the gasket or O-ring of the electrolyte passage. A water electrolysis device comprising: an electrolytic space formed in a central portion of the cell frame; a plurality of supply/discharge ducts formed at the edge of the cell frame; and connecting the electrolysis space and the plurality of supply/discharge ducts, while maintaining the flow direction of the electrolyte between the electrolysis space and the supply/discharge ducts in one horizontal plane, than the straight length of the electrolysis space and the supply/discharge ducts It may include a long electrolyte flow path.

또한, 상기 전해질 유로는 상기 전해 공간에서 상기 공급/배출 덕트로 직선방향의 수평유로 및 상기 수평유로에 연장되어 상기 셀 프레임의 두께방향으로 상기 수평유로와 일정한 각도를 형성하는 관통유로를 포함할 수 있다.In addition, the electrolyte passage may include a horizontal passage in a straight direction from the electrolytic space to the supply/discharge duct and a through passage extending to the horizontal passage to form a predetermined angle with the horizontal passage in the thickness direction of the cell frame. have.

또한, 상기 전해질 유로는 상기 전해 공간에서부터 상기 공급/배출 덕트까지 상기 수평유로와 상기 관통유로가 각각 복수 개가 반복될 수 있다.In addition, in the electrolyte passage, a plurality of horizontal passages and a plurality of through passages may be repeated from the electrolytic space to the supply/discharge duct.

또한, 상기 수평유로의 깊이는 상기 셀 프레임의 두께의 0.5배 이하일 수 있다.In addition, the depth of the horizontal flow path may be 0.5 times or less than the thickness of the cell frame.

또한, 상기 관통유로의 폭은 상기 수평유로의 1배 이하일 수 있다.In addition, the width of the through passage may be less than or equal to one time of the horizontal passage.

또한, 상기 관통유로의 깊이는 상기 수평유로의 깊이의 0.1배 이상 3배 이하일 수 있다.In addition, the depth of the through passage may be 0.1 times or more and 3 times or less than the depth of the horizontal passage.

또한, 상기 수평유로와 상기 관통유로가 이루는 각도는 10도 이상 170도 이하일 수 있다.In addition, an angle between the horizontal flow passage and the through passage may be 10 degrees or more and 170 degrees or less.

또한, 상기 수평유로와 상기 관통유로를 잇는 연결부는 전해질의 유동 저항을 증가시키는 저항구조를 더 포함할 수 있다.In addition, the connecting portion connecting the horizontal flow passage and the through passage may further include a resistance structure for increasing the flow resistance of the electrolyte.

본 발명에 따른 수전해 셀 프레임 구조는 전해질이 배출되는 유로의 총 길이를 늘이고 저항을 증가시켜 누설 전류(leak current)를 최소화할 수 있어, 전류의 효율을 높이고 셀 프레임 스택과 주변장비의 부식을 방지할 수 있다.The water electrolysis cell frame structure according to the present invention increases the total length of the passage through which the electrolyte is discharged and increases the resistance to minimize the leakage current, thereby increasing the efficiency of the current and preventing corrosion of the cell frame stack and peripheral equipment. can be prevented

또한, 본 발명에 따른 수전해 셀 프레임 구조는 전해질 유로의 가스켓이나 오링의 형상을 단순화시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, the water electrolysis cell frame structure according to the present invention has an advantage in that the shape of the gasket or O-ring of the electrolyte passage can be simplified.

또한, 본 발명에 따른 수전해 셀 프레임의 구조는 전해질 유로의 형상이 단순하여, 여러 개의 셀 프레임을 스택으로 체결 시 용이한 장점이 있다. In addition, the structure of the water electrolysis cell frame according to the present invention has a simple shape of the electrolyte flow path, so that it is easy to fasten several cell frames in a stack.

또한, 셀 프레임을 여러 개 체결하여 스택을 구성할 시 기존 셀 프레임에 비해 유로가 짧아져 유로끼리 겹치는 일을 최소화할 수 있는 장점이 있다.In addition, when a stack is formed by fastening a plurality of cell frames, the flow path is shortened compared to the existing cell frame, so that the overlapping of the flow paths can be minimized.

도 1은 종래의 셀 프레임 구조를 나타낸 사시도 및 평면도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 셀 프레임 구조를 나타낸 사시도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 셀 프레임 구조를 나타낸 단면도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 셀 프레임 구조를 나타낸 확대도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 셀 프레임 구조를 나타낸 단면도
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 프레임 구조를 나타낸 단면도1 is a perspective view and a plan view showing a conventional cell frame structure;
2 is a perspective view showing a cell frame structure according to an embodiment of the present invention;
3 is a cross-sectional view illustrating a cell frame structure according to an embodiment of the present invention;
4 is an enlarged view showing a cell frame structure according to an embodiment of the present invention;
5 is a cross-sectional view illustrating a cell frame structure according to an embodiment of the present invention;
6 is a cross-sectional view illustrating a cell frame structure according to another embodiment of the present invention;

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해석 되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to conventional or dictionary meanings, and the inventor appropriately defines the concept of the term in order to best describe his invention. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be done. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all the technical spirit of the present invention, so various modifications that can be substituted for them at the time of the present application It should be understood that there may be examples.

도 1은 종래의 셀 프레임(10)을 나타낸 것으로, 일반적으로 필터프레스 방식의 수전해 장치는 도 1a에 도시된 바와 같이, 적층된 셀 프레임(10)인 스택의 중심부인 공급 덕트(13) 또는 전해 공간(11)으로부터 전해질이 유로(12)를 통해 전해 공간(11) 또는 배출 덕트(13)로 이동하게 된다. 하지만 이러한 구조의 수전해 장치는 가해진 전류가 물의 전해 반응에 모두 사용되지 못하고 전해질이 유로(12)를 통과하면서, 유로(12)를 통해 전류가 새어나가는 누설 전류(leak current)가 발생하는 문제점이 있었다. 또한, 수소 또는 산소가 배출되는 전해질 유로의 노즐(12-1)을 전해 공간(11)까지 연장하여 전해질 유로의 길이는 늘리는 방식으로 저항을 증가시켜 누설 전류(leak current)를 억제하는 방식이 있다. 하지만 이러한 방식은 클로로 알카리 전해조의 구조상 전해조 내부에 공간이 있어 연장관을 내부로 넣을 수 있으나 필터프레스 방식의 알카라인 수전해나 고체고분자 수전해(PEM)의 스택의 내부는 공간이 없어 적용이 힘든 문제점이 있었다.FIG. 1 shows a conventional cell frame 10. In general, a filter press type water electrolysis device is a stacked cell frame 10, as shown in FIG. 1A, a supply duct 13 or The electrolyte from the electrolytic space 11 is moved to the electrolytic space 11 or the discharge duct 13 through the flow path 12 . However, in the water electrolysis device having this structure, the applied current is not used for the electrolytic reaction of water, and the electrolyte passes through the flow path 12 , causing a leakage current through the flow path 12 . there was. In addition, there is a method of suppressing leakage current by increasing resistance by extending the nozzle 12-1 of the electrolyte passage from which hydrogen or oxygen is discharged to the electrolysis space 11 to increase the length of the electrolyte passage. . However, this method has a space inside the electrolyzer due to the structure of the chloro-alkali electrolyzer, so the extension tube can be put inside. .

또한, 도 1b에 도시된 바와 같이, 전해질 유로(12')를 우회시켜 길이를 연장하는 방법을 사용할 수 있으나, 이러한 방법은 유로를 따라서 전해질이나 가스가 새어나오지 못하도록 하는 가스켓이나 오링의 형상이 복잡해져 제작이 어려워지는 문제점이 있었다.In addition, as shown in FIG. 1B , a method of extending the length by bypassing the electrolyte flow path 12 ′ can be used, but in this method, the shape of a gasket or O-ring that prevents electrolyte or gas from leaking along the flow path becomes complicated. There was a problem that made production difficult.

상기한 문제점을 해결하고자 고안된 본 발명에 따른 수전해 셀 프레임 구조는 입체적으로 유로의 길이를 늘이는 동시에 일방향을 유지할 수 있어, 누설 전류(leak current)를 최소화함과 동시에 유로에 구비되는 가스켓과 오링을 단순화할 수 있고, 이로 인해 셀 프레임을 스택으로 결합하기 용이한 장점이 있다. The water electrolysis cell frame structure according to the present invention devised to solve the above problems can three-dimensionally increase the length of the flow path and maintain one direction, thereby minimizing leakage current and reducing the gasket and O-ring provided in the flow path. It can be simplified, which has an advantage in that it is easy to combine the cell frames into a stack.

도 2는 본 발명에 따른 수전해 셀 프레임 구조를 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 셀 프레임(100)은 두께방향으로 복수 개가 적층되어 스택을 이루고 필터프레스 방식으로 전해질을 공급 덕트(130) 또는 전해 공간(110)으로부터 전해질 유로(120)를 통해 전해 공간(110) 또는 배출 덕트(130)로 이동시킨다. 이때, 본 발명에 따른 셀 프레임(100)은 도시된 바와 같이 수평상 일방향을 유지한 채 그 길이가 유입/배출구(120-1)로부터 유입/배출구(120-2)까지의 직선길이보다 더 긴 전해질 유로(120)를 포함한다.2 is a view showing a water electrolysis cell frame structure according to the present invention, in which a plurality of cell frames 100 according to the present invention are stacked in the thickness direction to form a stack, and the electrolyte is supplied to the supply duct 130 or the electrolytic space by a filter press method. It moves from 110 to the electrolytic space 110 or the discharge duct 130 through the electrolyte flow path 120 . At this time, the cell frame 100 according to the present invention has a length longer than the straight length from the inlet/outlet 120-1 to the inlet/outlet 120-2 while maintaining one horizontal direction as shown. It includes an electrolyte flow path 120 .

좀 더 상세하게 설명하자면, 상기 전해질 유로(120)는 수평상 일방향을 유지하며, 입체적인 구조를 가진다. 즉, 상기 전해질 유로(120)는 상기 유입/배출구(120-1)로부터 상기 유입/배출구(120-2)까지의 직선방향과 상기 셀 프레임(100)의 두께방향을 한 번 이상 반복하는 구조일 수 있다.In more detail, the electrolyte flow path 120 maintains one direction in a horizontal plane, and has a three-dimensional structure. That is, the electrolyte flow path 120 has a structure in which the linear direction from the inlet/outlet 120-1 to the inlet/outlet 120-2 and the thickness direction of the cell frame 100 are repeated one or more times. can

도 3은 본 발명에 따른 수전해 셀 프레임 구조의 단면도를 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 셀 프레임(100)의 상기 전해질 유로(120)는 수평유로(121)와 관통유로(122)를 포함한다.3 is a cross-sectional view of a water electrolysis cell frame structure according to the present invention, wherein the electrolyte passage 120 of the cell frame 100 according to the present invention includes a horizontal passage 121 and a through passage 122 .

좀 더 상세하게 설명하자면, 상기 전해질 유로(120)는 상기 셀 프레임(100)의 너비방향의 수평유로(121)와 상기 셀 프레임(100)의 두께방향의 관통유로(122)가 반복적으로 연결되어 전체를 구성할 수 있다. 상기 공급 덕트(130) 또는 상기 전해 공간(110)으로부터 유입된 전해질은 상기 수평유로(121)를 지나 상기 관통유로(122)로 진입하면서 저항을 반복적으로 받는 형태로 상기 전해질 유로(120)를 통과하여 상기 배출 덕트(130) 또는 전해 공간(110)으로 이동할 수 있다. 즉, 상기 전해질 유로(120)의 길이와 내부 저항이 증가하여 누설 전류(leak current)를 최소화할 수 있는 장점이 있다.In more detail, the electrolyte flow path 120 is repeatedly connected to the horizontal flow path 121 in the width direction of the cell frame 100 and the through flow path 122 in the thickness direction of the cell frame 100 . The whole can be configured. The electrolyte introduced from the supply duct 130 or the electrolytic space 110 passes through the horizontal flow path 121 and passes through the electrolyte flow path 120 in the form of repeatedly receiving resistance while entering the through flow path 122 . to move to the discharge duct 130 or the electrolytic space 110 . That is, there is an advantage in that the length and internal resistance of the electrolyte passage 120 can be increased to minimize leakage current.

도 4는 본 발명에 따른 수전해 셀 프레임 구조의 확대도를 나타낸 것으로, 상기 수평유로의 깊이(H121)는 상기 셀 프레임(100)의 두께의 50%이하 인 것이 바람직하며, 상기 수평유로의 폭(W121)은 상기 전해 공간(110)의 직경 및 상기 공급/배출 덕트(130)의 직경보다 작은 것이 바람직하다. 설명하자면, 상기 수평유로의 깊이(H121)가 상기 셀 프레임(100)의 두께의 50%가 넘으면, 상기 셀 프레임(100)의 윗면의 전해질 유로(120)와 아랫면의 전해질 유로(120)가 겹치는 부분이 생기고 유로의 연장효과가 사라져 누설 전류(leak current)의 저감 효과를 기대할 수 없게 된다. 또한, 상기 수평유로의 폭(W121)이 상기 전해 공간(110) 또는 상기 공급/배출 덕트(130)보다 크면 전해질 유로(120)의 면적이 증가하여 마찬가지로 누설 전류(leak current)의 저감 효과를 기대할 수 없게 된다.4 is an enlarged view of the water electrolysis cell frame structure according to the present invention. The depth H121 of the horizontal flow path is preferably 50% or less of the thickness of the cell frame 100, and the width of the horizontal flow path (W121) is preferably smaller than the diameter of the electrolytic space 110 and the supply/discharge duct 130. To explain, when the depth H121 of the horizontal flow path exceeds 50% of the thickness of the cell frame 100 , the electrolyte flow path 120 on the upper surface of the cell frame 100 and the electrolyte flow passage 120 on the bottom surface overlap with each other. A part is formed and the effect of extending the flow path is lost, so that the effect of reducing the leakage current cannot be expected. In addition, when the width W121 of the horizontal flow path is larger than the electrolytic space 110 or the supply/discharge duct 130, the area of the electrolyte flow path 120 increases, so that the effect of reducing leakage current is expected. it won't be possible

또한, 상기 관통유로의 폭(W122)은 상기 수평유로의 폭(W121)과 같거나 작으며, 상기 관통유로의 깊이(H122)는 상기 수평유로의 깊이(H121)의 0.1~3.0배인 것이 바람직하다. 설명하자면, 상기 관통유로의 폭(W122)이 상기 수평유로의 폭(W121)보다 크면 상기 전해질 유로(120)상에 전해질 또는 가스가 누출되는 것을 막기 위해 설치되는 가스켓 또는 오링의 제작이 어려워지는 문제점이 발생한다. 또한, 상기 관통유로의 깊이(H122)가 상기 수평유로의 깊이(H121)의 0.1배 미만이면 유로가 너무 좁아 압력이 과도하게 커지는 단점이 있으며, 상기 관통유로의 깊이(H122)가 상기 수평유로의 깊이(H121)의 3배를 넘게 되면 누설 전류(leak current)의 저감 효과가 급격하게 감소하는 단점이 있다.In addition, it is preferable that the width W122 of the through passage is equal to or smaller than the width W121 of the horizontal passage, and the depth H122 of the through passage is 0.1 to 3.0 times the depth H121 of the horizontal passage. . To explain, if the width W122 of the through passage is greater than the width W121 of the horizontal passage, it is difficult to manufacture a gasket or O-ring installed to prevent electrolyte or gas from leaking on the electrolyte passage 120 . This happens. In addition, if the depth H122 of the through passage is less than 0.1 times the depth H121 of the horizontal passage, the passage is too narrow and the pressure becomes excessively large. When it exceeds three times the depth H121, there is a disadvantage in that the effect of reducing leakage current is rapidly reduced.

도 5는 본 발명에 따른 수전해 셀 프레임 구조의 단면도를 확대하여 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이 상기 수평유로(121)와 상기 관통유로(122)의 각도는 10도~170도인 것이 바람직하다. 설명하자면, 상기 수평유로(121)와 상기 관통유로(122)의 각도가 10도미만이라면, 상기 전해 공간(110)과 상기 공급/배출 덕트(130)간을 연결하는 상기 전해질 유로(120)의 길이가 과도하게 길어져 상기 셀 프레임(100)의 가공이 어려워지는 문제점이 발생한다. 반면, 상기 수평유로(121)와 상기 관통유로(122)의 각도가 170도를 넘어간다면, 누설 전류(leak current)의 저감 효과가 급격하게 감소하는 단점이 발생한다.5 is an enlarged cross-sectional view of the water electrolysis cell frame structure according to the present invention, and as shown, the angle between the horizontal flow passage 121 and the through passage 122 is preferably 10 degrees to 170 degrees. To explain, if the angle between the horizontal flow passage 121 and the through passage 122 is less than 10 degrees, the electrolyte passage 120 connecting the electrolytic space 110 and the supply/discharge duct 130 is of Since the length is excessively long, there is a problem in that the processing of the cell frame 100 is difficult. On the other hand, if the angle between the horizontal flow passage 121 and the through passage 122 exceeds 170 degrees, there is a disadvantage in that the effect of reducing leakage current is rapidly reduced.

도 6은 본 발명에 따른 수전해 셀 프레임 구조의 다른 실시예를 나타낸 단면도로, 상기 전해질 유로(120) 내부에 전해질에 대한 저항을 더 증가시키는 저항구조(R)를 더 포함할 수 있다.6 is a cross-sectional view showing another embodiment of the water electrolysis cell frame structure according to the present invention, and may further include a resistance structure R for further increasing the resistance to the electrolyte in the electrolyte flow path 120 .

도시된 바와 같이, 상기 저항구조(R)는 상기 수평유로(121)와 상기 관통유로(122)의 연결부를 일부 깎아내는 형태로 형성될 수 있다. 이렇게 형성된 상기 저항구조(R)는 전해질이 상기 전해질 유로(120)를 지나면서 특히, 상기 수평유로(121)와 상기 관통유로(122)의 연결부를 지나면서 유동의 방향을 바꿀 때 좀 더 저항을 받게 되어 누설 전류(leak current)의 저감 효과가 좀 더 상승하는 효과를 기대할 수 있다.As shown, the resistance structure R may be formed in a form in which a connection portion of the horizontal passage 121 and the through passage 122 is partially cut off. The resistance structure (R) formed in this way provides more resistance when the electrolyte changes the direction of flow as it passes through the electrolyte passageway 120 and passes through the connection part of the horizontal passageway 121 and the through passageway 122 in particular. Therefore, it can be expected that the effect of reducing leakage current is further increased.

또는, 상기 전해질 유로(120) 내부 유동에 저항을 주는 저항체를 구비하는 형태로 상기와 같은 효과를 기대할 수 있다.Alternatively, the above-described effect can be expected in the form of a resistor providing resistance to the internal flow of the electrolyte flow path 120 .

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변형은 청구범위 내에 있게 된다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described, but the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims, in the technical field to which the present invention pertains Any person skilled in the art can make various modifications, and such modifications are within the scope of the claims.

10, 10` : 종래의 셀 프레임
11, 11` : 전해 공간
12, 12` : 전해질 유로 12-1 : 노즐
13, 13` : 공급/배출 덕트
100 : 셀 프레임
110 : 전해 공간
120 : 전해질 유로
120-1, 120-2 : 유입/배출구
121 : 수평유로
H121 : 수평유로의 깊이 W121 : 수평유로의 폭
122 : 관통유로
H122 : 관통유로의 깊이 W122 : 관통유로의 폭
130 : 공급/배출 덕트
R : 저항구조10, 10`: conventional cell frame
11, 11`: electrolytic space
12, 12`: Electrolyte flow path 12-1: Nozzle
13, 13` : supply/discharge duct
100 : cell frame
110: electrolytic space
120: electrolyte flow path
120-1, 120-2: Inlet/Outlet
121: horizontal flow path
H121 : Depth of horizontal flow path W121 : Width of horizontal flow path
122: through passage
H122 : Depth of through passage W122 : Width of through passage
130: supply / exhaust duct
R : resistance structure

Claims (8)

셀 프레임을 적층시킨 스택을 포함하는 필터프레스 방식의 수전해 장치에 있어서,
상기 셀 프레임 중심부에 형성되는 전해 공간;
상기 셀 프레임 가장자리에 형성되는 복수의 공급/배출 덕트; 및
상기 전해 공간과 상기 복수의 공급/배출 덕트를 연결하며, 상기 전해 공간과 상기 공급/배출 덕트 사이 전해질의 유동방향을 수평면상 일방향으로 유지하면서 상기 전해 공간과 상기 공급/배출 덕트의 직선길이 보다 긴 전해질 유로; 를 포함하고,
상기 전해질 유로는 상기 전해 공간에서 상기 공급/배출 덕트로 직선방향의 수평유로 및
상기 수평유로에 연장되어 상기 셀 프레임의 두께방향으로 상기 수평유로와 일정한 각도를 형성하는 관통유로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수전해 셀 프레임 구조.
In the filter press type water electrolysis device including a stack stacked with cell frames,
an electrolytic space formed in the center of the cell frame;
a plurality of supply/discharge ducts formed at the edge of the cell frame; and
Connecting the electrolysis space and the plurality of supply/discharge ducts, while maintaining the flow direction of the electrolyte between the electrolysis space and the supply/discharge ducts in one horizontal plane, a straight length between the electrolysis space and the supply/discharge duct is longer than electrolyte flow path; including,
The electrolyte flow path is a horizontal flow path in a straight line from the electrolytic space to the supply/discharge duct and
and a through passage extending from the horizontal passage and forming a predetermined angle with the horizontal passage in a thickness direction of the cell frame.
 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전해질 유로는 상기 전해 공간에서부터 상기 공급/배출 덕트까지 상기 수평유로와 상기 관통유로가 각각 복수 개가 반복되는 것을 특징으로 하는 수전해 셀 프레임 구조.
According to claim 1,
In the electrolyte passage, from the electrolysis space to the supply/discharge duct, the horizontal passage and the through passage are each repeated in plurality.
 제3항에 있어서,
상기 수평유로의 깊이는 상기 셀 프레임의 두께의 0.5배 이하인 것을 특징으로 하는 수전해 셀 프레임 구조.
4. The method of claim 3,
The depth of the horizontal flow path is a water electrolytic cell frame structure, characterized in that less than 0.5 times the thickness of the cell frame.
 제3항에 있어서,
상기 관통유로의 폭은 상기 수평유로의 폭의 1배 이하인 것을 특징으로 하는 수전해 셀 프레임 구조.
4. The method of claim 3,
The width of the through passage is a water electrolysis cell frame structure, characterized in that less than 1 times the width of the horizontal passage.
 제3항에 있어서,
상기 관통유로의 깊이는 상기 수평유로의 깊이의 0.1배 이상 3배 이하인 것을 특징으로 하는 수전해 셀 프레임 구조.
4. The method of claim 3,
The depth of the through passage is 0.1 times or more and 3 times or less of the depth of the horizontal passage.
 제3항에 있어서,
상기 수평유로와 상기 관통유로가 이루는 각도는 10도 이상 170도 이하인 것을 특징으로 하는 수전해 셀 프레임 구조.
4. The method of claim 3,
An angle between the horizontal passage and the through passage is 10 degrees or more and 170 degrees or less.
 제1항에 있어서,
상기 수평유로와 상기 관통유로를 잇는 연결부는 전해질의 유동 저항을 증가시키는 저항구조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수전해 셀 프레임 구조. According to claim 1,
The water electrolysis cell frame structure, characterized in that the connecting portion connecting the horizontal passage and the through passage further comprises a resistance structure for increasing the flow resistance of the electrolyte.
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미국등록특허 US 4,465,579 ("Bipolar electrolytic cell", 등록일 1984.08.14.)

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