KR102525245B1 - 수소 및 산소 공급 장치 - Google Patents

수소 및 산소 공급 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102525245B1
KR102525245B1 KR1020210077871A KR20210077871A KR102525245B1 KR 102525245 B1 KR102525245 B1 KR 102525245B1 KR 1020210077871 A KR1020210077871 A KR 1020210077871A KR 20210077871 A KR20210077871 A KR 20210077871A KR 102525245 B1 KR102525245 B1 KR 102525245B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hydrogen
oxygen
water
plate
water tank
Prior art date
Application number
KR1020210077871A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220168307A (ko
Inventor
김희용
허기창
이유정
Original Assignee
주식회사 헤즈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 헤즈 filed Critical 주식회사 헤즈
Priority to KR1020210077871A priority Critical patent/KR102525245B1/ko
Publication of KR20220168307A publication Critical patent/KR20220168307A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102525245B1 publication Critical patent/KR102525245B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
    • C25B15/083—Separating products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/60—Constructional parts of cells
    • C25B9/63—Holders for electrodes; Positioning of the electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

본 발명은 수소 및 산소 공급 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물을 전기 분해하여 수소 및 산소를 발생시켜 공급하는 수소 및 산소 공급 장치에 있어서 주요 부품인 수소 및 산소 생성 모듈을 교체가능하도록 구비하는 수소 및 산소 공급 장치에 관한 것이다.

Description

수소 및 산소 공급 장치{HYDROGEN AND OXYGEN GENERATING SUPPLYING APPARATUS}
본 발명은 수소 및 산소 공급 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물을 전기 분해하여 수소 및 산소를 발생시켜 공급하는 수소 및 산소 공급 장치에 있어서 주요 부품인 수소 및 산소 생성 모듈을 교체가능하도록 구비하는 수소 및 산소 공급 장치에 관한 것이다.
수소 및 산소 공급 장치는 물에 전기에너지를 가하여 물 분자가 전기 분해됨에 따라 양극 측에 산소 기체가 발생하고, 음극 측에 수소 기체가 발생하도록 함으로써 수소 및 산소를 생성하여 외부로 공급하는 장치이다.
이러한 수소 및 산소 공급 장치에는 물을 전기 분해하여 수소 및 산소를 발생시키는 수소 및 산소 생성 모듈을 포함하는데, 일반적으로, 수소 및 산소 생성 모듈은 한 쌍으로 이루어진 케이스에 물이 유입되고 배출되는 유입구와 배출구가 구비되고, 케이스 내에 양극판 및 음극판이 배치되고, 양극판 및 음극판의 사이에 격막(이온막)이 배치된 구조를 가진다. 그리고, 양극판 및 음극판을 기준으로 케이스의 양측에 형성된 공간에 물이 통과하면서 전기에너지에 의해 물 분자가 분해되어 수소 및 산소가 발생하는 구조를 가진다.
이러한 수소 및 산소 생성 모듈은 수소 및 산소 공급 장치의 매우 중요한 구성 부품으로서, 수소 및 산소 공급 장치의 수조 내부에 구비된다. 이와 같은 종래의 수소 및 산소 공급 장치는, 수소 및 산소 생성 모듈이 수조 내부에 고정되어 수조를 파손시키지 않는한 수소 및 산소 생성 모듈만의 탈착이 어려워 수소 및 산소 공급 장치의 메인터넌스의 어려움이 있었다.
또한, 수소 및 산소 생성 모듈의 수명이 다하여 교체가 필요한 경우에도 장치 전부를 분해하거나 수조를 파손하여야하고, 장치와 분리시켜 고가(高價)인 수소 및 산소 생성 모듈의 재활용이 어려운 문제가 있었다.
한국공개특허공보 제10-2010-0028965호(2010.03.15)
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명은 수소 및 산소 공급 장치의 수조에 수소 및 산소 생성 모듈을 착탈가능하도록 구비하여, 수조의 파손 없이 수소 및 산소 생성 모듈만의 탈착이 가능하여 메인터넌스가 용이한 수소 및 산소 공급 장치를 제공한다.
또한, 수소 및 산소 생성 모듈의 수명이 다하여 교체가 필요한 경우에도 장치 전부를 분해하거나 수조를 파손할 필요 없이 수소 및 산소 생성 모듈만의 분리가 가능할 뿐 아니라, 고가(高價)인 수소 및 산소 생성 모듈을 재활용할 수 있는 수소 및 산소 공급 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 하우징; 상기 하우징 내부에 구비되고, 중공의 내부 공간이 형성되어 내부 공간에 물이 저수되는 수조; 상기 수조에 착탈가능하게 결합되며, 상기 수조의 내부 공간에 구비되어 수소 및 산소를 생성하는 수소 및 산소 생성 모듈; 물을 상기 수조의 내부 공간으로 공급하기 위해 상기 수조에 형성되는 물 공급부; 및 상기 수소 및 산소 생성 모듈에 의해 생성된 수소 및 산소가 배출하기 위해 상기 수조에 형성되는 가스 배출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수소 및 산소 공급 장치를 제공한다.
이때, 상기 수조는, 상기 물 공급부로부터 물이 유입되어 저수되는 제1 저수부; 및 상기 제1 저수부와 연결되며, 결합된 상기 수소 및 산소 생성 모듈이 저수된 물에 침치되도록 상기 수소 및 산소 생성 모듈이 착탈가능하게 결합되는 제2 저수부;를 포함할 수 있다.
이때, 제2 저수부는 상기 수소 및 산소 생성 모듈이 삽입되기 위한 개구된 삽입부를 포함하며, 상기 수소 및 산소 생성 모듈에 구비되어, 상기 수소 및 산소 생성 모듈의 삽입시 개구된 상기 삽입부를 커버함으로써 상기 수조를 밀폐시키는 밀폐 모듈을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 밀폐 모듈은, 상기 수소 및 산소 생성 모듈을 고정하는 고정부; 상기 고정부와 직교 연결되어, 상기 수소 및 산소 생성 모듈 삽입시 상기 제2 저수부를 수용하는 수용부;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 수소 및 산소 생성 모듈은, 산소를 생성하는 양극 플레이트; 상기 양극 플레이트와 대면하도록 배치되며 수소를 생성하는 음극 플레이트; 상기 양극 플레이트와 상기 음극 플레이트가 밀착되도록, 상기 양극 플레이트의 외측에 구비되어 상기 양극 플레이트를 가압하는 제1 프레임; 상기 양극 플레이트와 상기 음극 플레이트가 밀착되도록, 상기 음극 플레이트의 외측에 구비되어 상기 음극 플레이트를 가압하여 상기 제1 프레임과 고정되는 제2 프레임;을 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1 프레임 또는 상기 제2 프레임은, 중공의 공간이 형성되며 단부가 상기 양극 플레이트 또는 상기 음극 플레이트와 접촉하는 프레임 본체; 및 상기 프레임 본체의 단부로부터 상기 프레임 본체의 중앙부까지 내측으로 연장 형성되어 상기 프레임 본체의 강도를 보강하는 보강부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 양극 플레이트의 단부에는 양극 단자가 형성되고, 상기 음극 플레이트의 단부에는 음극 단자가 형성되며, 상기 양극 단자 및 상기 음극 단자가 상기 밀폐 모듈의 상기 고정부에 삽입되어 고정될 수 있다.
또한, 상기 양극 플레이트 및 상기 음극 플레이트 사이에 구비되는 중간 플레이트를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 수소 및 산소 공급 장치의 수조에 수소 및 산소 생성 모듈을 착탈가능하도록 구비하여, 수조의 파손 없이 수소 및 산소 생성 모듈만의 탈착이 가능하여 수소 및 산소 공급 장치의 메인터넌스가 용이한 효과가 있다.
또한, 수소 및 산소 생성 모듈의 수명이 다하여 교체가 필요한 경우에도 장치 전부를 분해하거나 수조를 파손할 필요 없이 수소 및 산소 생성 모듈만의 분리가 가능할 뿐 아니라, 고가(高價)인 수소 및 산소 생성 모듈을 재활용할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 및 산소 공급 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 및 산소 공급 장치를 설명하기 위해 수소 및 산소 공급 장치의 하우징을 제거한 상태의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 및 산소 공급 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 및 산소 공급 장치에 의해 수소 및 산소가 발생하는 상태를 설명하기 위한 참고도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 및 산소 공급 장치의 일 구성을 설명하기 위한 참고도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 및 산소 공급 장치의 수소 및 산소 생성 모듈의 착탈 과정을 설명하기 위한 참고도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 및 산소 공급 장치의 수소 및 산소 생성 모듈의 사시도이고, 도 9는 수소 및 산소 생성 모듈의 분해 사시도이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
그리고, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래기술의 구성요소와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.
또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수개의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 수소 및 산소 공급 장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부한 도면을 참조하여 설명함에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 및 산소 공급 장치(10)를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 및 산소 공급 장치(10)를 설명하기 위해 수소 및 산소 공급 장치(10)의 하우징(20)를 제거한 상태의 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 수소 및 산소 공급 장치(10)는, 하우징(20), 수조(100), 수소 및 산소 생성 모듈(200)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 수소 및 산소 공급 장치(10)는 내부에 포함되는 수소 및 산소 생성 모듈(200)에 의해 생성된 수소 및 산소를 외부로 배출한다.
하우징(20)은 수소 및 산소 공급 장치(10)의 본체를 이루는 것으로서, 내부에 후술할 수조(100) 및 수소 및 산소 생성 모듈(200)에 전원을 공급하기 위한 전원 공급선, PCB, 컨버터 등 다양한 부품을 포함할 수 있다. 이때, 하우징(20)은 PE 등 합성수지재로 형성될 수 있으며, 대략 직육면체 형태로 형성될 수 있다.
수조(100)는 하우징(20) 내부에 구비되고, 중공의 내부 공간이 형성되어 내부 공간에 물이 저수된다. 이때, 물은 증류수일수 있다. 수조(100)의 내부 공간에 저수된 물은 후술할 수소 및 산소 생성 모듈(200)에 공급되어 수소 및 산소 생성 모듈(200)에 의해 수소 및 산소가 생성된다.
이때, 수조(100)에는 물을 내부 공간으로 공급하기 위한 물 공급부(111)가 형성될 수 있다. 물 공급부(111)는 수조(100)의 내부 공간과 연통되도록 수조(100)의 상부에 개구 형성되며 외부로부터 공급되는 물을 수조(100)의 내부 공간에 저수되도록 한다. 이때, 하우징(20)의 상면에는 수조(100)의 물 공급부에 대응하는 물 공급부(111)가 개구 형성될 수 있다.
이때, 물 공급부(111)에는 외부로부터 공급되는 물을 필터링 하기 위한 필터(미도시)가 구비될 수 있다. 본 실시예에 따른 수소 및 산소 공급 장치(10)에 사용되는 물은 증류수인 것이 바람직한데, 물 공급부(111)에 설치된 필터(미도시)는 외부로부터 공급되는 물에 포함되어 있는 불순물을 제거하여 수조(100)의 내부 공간에 전기 분해에 적합한 물이 공급되도록 한다.
또한, 수조(100)에는 수소 및 산소 생성 모듈(200)에 의해 생성된 수소 및 산소가 배출되는 가스 배출부(113)가 형성될 수 있다. 가스 배출부(113)는 수조(100)의 내부 공간과 연통되도록 수조(100)의 상부에 개구 형성되며 수소 및 산소 생성 모듈(200)에 의해 생성된 수소 및 산소를 수조(100)의 외부로 배출되도록 한다. 이때, 하우징(20)의 상면에는 수조(100)의 가스 배출부(113)에 대응하는 가스 배출부(113)가 개구 형성될 수 있다.
수소 및 산소 생성 모듈(200)은 수조(100)의 내부 공간에 구비되어 수소 및 산소를 생성한다. 구체적으로, 수소 및 산소 생성 모듈(200)은 물이 저수되어 있는 수조(100)에 침지되어 물을 전기 분해함으로써 수소 및 산소를 발생시킨다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 및 산소 공급 장치(10)의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 및 산소 공급 장치(10)에 의해 수소 및 산소가 발생하는 상태를 설명하기 위한 참고도로서, 도 3 및 도 4를 참고하면, 수조(100)는 제1 저수부(110) 및 제2 저수부(120)를 포함할 수 있다.
제1 저수부(110)는 물 공급부(111)로부터 물이 유입되어 저수되며, 제2 저수부(120)는 제1 저수부(110)와 연결되어 수소 및 산소 생성 모듈(200)이 저수된 물에 침지될 수 있다. 구체적으로, 제1 저수부(110)는 대략 직육면체 형상으로 형성되어 부피가 제2 저수부(120)에 비해 상대적으로 크게 형성되고, 제2 저수부(120)는 제1 저수부(110)의 하부에 제1 저수부(110)와 연통되도록 형성되고 수소 및 산소 생성 모듈(200)이 침지된다. 이때, 제2 저수부(120)는 제1 저수부(110)에 하부에 한 쌍으로 다리를 이루도록 형성될 수 있으며, 수소 및 산소 생성 모듈(200)은 한 쌍의 제2 저수부(120) 각각 에 구비되도록 한 쌍으로 형성될 수 있다. 즉, 제1 저수부(110)와 제2 저수부(120)로 이루어지는 수조(100)는 대략 'ㅠ'자 형상으로 형성될 수 있다.
도 5는 수소 및 산소 생성 모듈(200)이 제2 저수부(120)에 구비된 상태를 설명하기 위한 참고도로서, 도 5를 참고하면, 수소 및 산소 생성 모듈(200)은 제2 저수부(120)의 바닥면에 평행하도록 제2 저수부(120)에 구비될 수 있다. 수소 및 산소 생성 모듈(200)이 작동하여 수소 및 산소를 발생시킴에 따라 수조(100)에 저수된 물이 점차 줄어드는데, 저수된 물을 최대한 사용하기 위해 제1 저수부(110)의 하부에 형성되는 제2 저수부(120)에 수소 및 산소 생성 모듈(200)이 구비되는 것이다. 또한, 수소 및 산소 생성 모듈(200)은 후술할 양극 플레이트(210) 및 음극 플레이트(230)를 포함하는데, 양극 플레이트(210) 및 음극 플레이트(230)는 물과 전체적으로 접촉이 이루어져야만 산소 및 수소를 안정적으로 발생시킬 수 있으며, 폭발의 위험이 없다. 구체적으로, 양극 플레이트(210) 및 음극 플레이트(230)가 수조(100)의 바닥면에 수직으로 구비되는 경우 수소 및 산소의 발생에 따라 물이 줄어들면 양극 플레이트(210) 및 음극 플레이트(230)의 상부는 공기에 노출되나 하부는 물에 침지되는 경우가 발생할 수 있다. 이와 같이 양극 플레이트(210) 및 음극 플레이트(230)의 일부만이 공기에 노출되는 경우 수소 및 산소의 발생이 불안정할 뿐 아니라, 양극 플레이트(210) 및 음극 플레이트(230)의 일부 노출에 의해 수소 및 산소 생성 모듈(200)이 폭발할 수 있는데, 본 실시예의 경우 수소 및 산소 생성 모듈(200)을 제2 저수부(120)의 바닥면과 평행하도록 구비하여, 저수된 물의 감소에 따라 양극 플레이트(210) 및 음극 플레이트(230)가 일부만 노출되는 상황을 최소화시킬 수 있다. 또한, 상대적으로 부피가 작은 제2 저수부(120)를 제1 저수부(110)의 하부에 돌출되도록 형성하여, 수조(100)에 저수된 물을 최대한 수소 및 산소 생성 모듈(200)에 접촉시킴으로써 저수된 물이 가능한 수소 및 산소 생성에 사용되도록 할 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 및 산소 공급 장치(10)의 수소 및 산소 생성 모듈(200)이 밀폐 모듈(300)에 결합된 상태를 설명하기 위한 참고도로서, 도 6을 참고하면, 본 실시예에 따른 수소 및 산소 공급 장치(10)는, 제2 저수부(120) 형성되는 삽입부(121), 수소 및 산소 생성 모듈(200)에 구비되는 밀폐 모듈(300)을 포함할 수 있다.
밀폐 모듈(300)은 수소 및 산소 생성 모듈(200)을 고정하는 고정부(310), 고정부(310)와 직교 연결되어 수소 및 산소 생성 모듈(200) 삽입시 제2 저수부(120)를 수용하는 수용부(330)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 고정부(310)는 일정한 면적을 구비하는 플레이트 형상으로 형성될 수 있으며, 수소 및 산소 생성 모듈(200)의 양극 플레이트(210) 및 음극 플레이트(230)의 일부가 고정부(310)에 삽입되어 고정된다. 또한, 수용부(330)는 고정부(310)의 단부로부터 직교하도록 연결되며, 내부에 제2 저수부(120)가 수용되는 수용홈(331)이 형성될 수 있다. 즉, 고정부(310)에 직교 결합되는 수소 및 산소 생성 모듈(200)의 하부와 고정부(310)의 단부로부터 직교 연결되는 수용부(330) 사이에 수용홈(331)이 형성되며, 수용홈(331)에 제2 저수부(120)의 일부가 삽입되어 수소 및 산소 생성 모듈(200) 삽입시 제2 저수부(120)를 밀폐 모듈(300)이 수용하는 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 및 산소 공급 장치(10)의 수소 및 산소 생성 모듈(200)의 착탈 과정을 설명하기 위한 참고도로서, 도 7을 참고하면, 제2 저수부(120)의 측부에는 수소 및 산소 생성 모듈(200)이 삽입되기 위한 개구된 삽입부(121)가 형성되며, 수소 및 산소 생성 모듈(200)에 결합되는 밀폐 모듈(300)이 수소 및 산소 생성 모듈(200)의 삽입시 개구된 삽입부(121)를 커버함으로써 수조(100)를 밀폐시킨다. 밀폐 모듈(300)에 의해 수조(100)가 밀폐되면 물이 수조(100)에 안정적으로 저수될 수 있다.
이와 같이 수조(100)에 수소 및 산소 생성 모듈(200)을 착탈가능하도록 구비하여, 수조(100)의 파손 없이 수소 및 산소 생성 모듈(200)만의 탈착이 가능하여 수소 및 산소 공급 장치(10)의 메인터넌스가 용이하다.
또한, 수소 및 산소 생성 모듈(200)의 수명이 다하여 교체가 필요한 경우에도 장치 전부를 분해하거나 수조(100)를 파손할 필요 없이 수소 및 산소 생성 모듈(200)만의 분리가 가능할 뿐 아니라, 고가(高價)인 수소 및 산소 생성 모듈(200)을 재활용할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 및 산소 공급 장치(10)의 수소 및 산소 생성 모듈(200)의 사시도이고, 도 9는 수소 및 산소 생성 모듈(200)의 분해 사시도로서, 도 8 및 도 9를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 수소 및 산소 공급 장치(10)의 수소 및 산소 생성 모듈(200)은, 양극 플레이트(210), 음극 플레이트(230), 제1 프레임(250), 제2 프레임(270)을 포함할 수 있다.
양극 플레이트(210) 및 음극 플레이트(230)는 결합되어 전기 분해 모듈을 형성할 수 있다. 양극 플레이트(210)는 판상의 사각형 형태로 형성되며 일단부에 (+) 전극과 전기적 연결을 위한 양극 단자(211)가 돌출 형성될 수 있다.
음극 플레이트(230)는 양극 플레이트(210)와 대면하도록 배치되고, 판상의 사각형 형태로 형성되며 일단부에 (-) 전극과 전기적 연결을 위한 음극 단자(231)가 돌출 형성될 수 있다.
양극 플레이트(210) 및 음극 플레이트(230)는 은, 티타늄, 알루미늄 또는 그라파이트 등의 소재로 형성될 수 있으며, 미세 격자를 가지는 메쉬(mesh) 형태로 형성될 수 있다. 이때, 메쉬에는 전기 전도성 및 플레이트의 부식 방지를 위해 백금이 도금될 수 있다.
한편, (+) 전극과 연결되는 양극 플레이트(210)는 산소를 생성하고 (-) 전극과 연결되는 음극 플레이트(230)는 수소를 생성하며, 양극 플레이트(210)와 음극 플레이트(230) 사이에는 중간 플레이트(290)가 구비될 수 있으며, 중간 플레이트(290)는 양이온 또는 음이온의 투과를 위한 다공성의 격막일 수 있다.
구체적으로, 전원이 공급되면 (+) 전극과 전기적으로 연결되는 양극 플레이트(210)에서는 2H2O → O2 + 4H+ + 4e- 의 반응이 일어나고, 음극 플레이트(230)에서는 4H2O + 4e- → 2H2 + 4OH-의 반응이 일어나며, 이에 따라, 양극 플레이트(210)에서는 산소가, 음극 플레이트(230)에서는 수소가 생성된다.
한편, 제1 프레임(250) 및 제2 프레임(270)은 양극 플레이트(210) 및 음극 플레이트(230)를 사이에 두고 서로 대향되도록 배치되어 결합된다. 구체적으로, 제1 프레임(250)은 양극 플레이트(210)와 음극 플레이트(230)가 밀착되도록 양극 플레이트(210)의 외측에 구비되어 양극 플레이트(210)를 가압하며, 제2 프레임(270)은 양극 플레이트(210)와 음극 플레이트(230)가 밀착되도록 음극 플레이트(230)의 외측에 구비되어 음극 플레이트(230)를 가압한다.
제1 프레임(250) 및 제2 프레임(270)은 중공의 사각형의 형태로 형성되며, 절연성의 합성수지 재질로 형성될 수 있다. 합성수지 재질로 형성되는 제1 프레임(250) 및 제2 프레임(270)은 종래의 티타늄 재질에 비해 가공이 용이할 뿐 아니라 생산 비용이 저렴하여 경제적인 장점이 있다.
제1 프레임(250) 및 제2 프레임(270)은, 프레임 본체(251, 271) 및 보강부(253, 273)를 포함할 수 있다.
프레임 본체(251, 271)는 사각형의 형태로 형성되며, 내부에 중공의 내부 공간이 형성될 수 있다. 중공의 내부 공간을 통해 양극 플레이트(210) 및 음극 플레이트(230)가 노출되어 수조(100)에 저수된 물이 양극 플레이트(210) 및 음극 플레이트(230) 접촉하여 반응한다.
보강부(253, 273)는 프레임 본체(251, 271)의 단부로부터 프레임 본체(251, 271)의 중앙부까지 내측으로 연장 형성되어 프레임 본체(251, 271)의 강도를 보강한다. 구체적으로, 제1 보강부(253, 273)는 프레임 본체(251, 271)의 모서리부에서 일정길이로 내측으로 연장형성되며, 연장된 길이를 따라 양극 플레이트(210) 또는 음극 플레이트(230)의 외면과 접촉하여 가압함으로써 양극 플레이트(210) 및 음극 플레이트(230)를 밀착시킨다.
본 실시예에 의할 경우 양극 플레이트(210) 및 음극 플레이트(230)와 프레임 본체(251, 271)의 단부와의 면접촉에 의해 양극 플레이트(210) 및 음극 플레이트(230)의 외주를 밀착시키고, 보강부(253, 273)에 의해 프레임 본체(251, 271)의 강도를 보강할 뿐 아니라 보강부(253, 273)의 길이 방향을 따라 양극 플레이트(210) 또는 음극 플레이트(230)를 가압하여 양극 플레이트(210) 및 음극 플레이트(230)를 더욱 밀착시킬 수 있다. 양극 플레이트(210)와 음극 플레이트(230)가 밀착되지 않고 공극이 생겨 서로 이격되는 경우 수소 및 산소 발생률이 현저히 감소되므로, 본 실시예에 의할 경우 보강부(253, 273)를 통해 양극 플레이트(210)와 음극 플레이트(230)를 밀착시켜 고정함으로써 수소 및 산소 발생률을 향상시킬 수 있는 것이다.
한편, 도 9를 참고하면, 보강부(253, 273)는 일정한 두께를 가지며 사각형의 프레임 본체(251, 271)의 모서리로부터 내부 공간의 중앙부를 향해 연장 형성될 수 있으며, 또한, 사각형의 어느 한 변의 중심으로부터 내부 공간의 중앙부를 향해 연장 형성될 수 있다. 이에 따라 보강부(253, 273)는 평면이'ｘ', '+'형태로 형성될 수 있으며, '+'와 'ｘ'가 조합된 형태로 형성되는 것도 가능하다.
한편, 양극 플레이트(210)의 단부에 형성되는 양극 단자(211) 및 음극 플레이트(230)의 단부에 형성되는 음극 단자(231)가 상술한 밀폐 모듈(300)의 고정부(310)에 삽입됨으로써, 수소 및 산소 생성 모듈(200)이 밀폐 모듈(300)에 고정될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 수소 및 산소 공급 장치(10)의 수조(100)에 수소 및 산소 생성 모듈(200)을 착탈가능하도록 구비하여, 수조(100)의 파손 없이 수소 및 산소 생성 모듈(200)만의 탈착이 가능하여 수소 및 산소 공급 장치(10)의 메인터넌스가 용이한 효과가 있다.
또한, 수소 및 산소 생성 모듈(200)의 수명이 다하여 교체가 필요한 경우에도 장치 전부를 분해하거나 수조(100)를 파손할 필요 없이 수소 및 산소 생성 모듈(200)만의 분리가 가능할 뿐 아니라, 고가(高價)인 수소 및 산소 생성 모듈(200)을 재활용할 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
10: 수소 및 산소 공급 장치
20: 하우징
100: 수조
110: 제1 저수부
111: 물 공급부
113: 가스 배출부
120: 제2 저수부
121: 삽입부
200: 수소 및 산소 생성 모듈
210: 양극 플레이트
211: 양극 단자
230: 음극 플레이트
231: 음극 단자
250: 제1 프레임
251, 271: 프레임 본체
270: 제2 프레임
253, 273: 보강부
290: 중간 플레이트
300: 밀폐 모듈
310: 고정부
330: 수용부
331: 수용홈

Claims (8)

  1. 하우징;
    상기 하우징 내부에 구비되고, 중공의 내부 공간이 형성되어 내부 공간에 물이 저수되는 수조;
    상기 수조에 착탈가능하게 결합되며, 상기 수조의 내부 공간에 구비되어 수소 및 산소를 생성하는 수소 및 산소 생성 모듈;
    물을 상기 수조의 내부 공간으로 공급하기 위해 상기 수조에 형성되는 물 공급부; 및
    상기 수소 및 산소 생성 모듈에 의해 생성된 수소 및 산소를 배출하기 위해 상기 수조에 형성되는 가스 배출부;를 포함하고,
    상기 수조는,
    상기 물 공급부로부터 물이 유입되어 저수되는 제1 저수부; 및
    상기 제1 저수부와 연결되며, 결합된 상기 수소 및 산소 생성 모듈이 저수된 물에 침치되도록 상기 수소 및 산소 생성 모듈이 착탈가능하게 결합되는 제2 저수부;를 포함하고,
    제2 저수부는 상기 수소 및 산소 생성 모듈이 삽입되기 위한 개구된 삽입부를 포함하고,
    상기 수소 및 산소 생성 모듈에 구비되어, 상기 수소 및 산소 생성 모듈의 삽입시 개구된 상기 삽입부를 커버함으로써 상기 수조를 밀폐시키는 밀폐 모듈을 더 포함하며,
    상기 밀폐 모듈은,
    상기 수소 및 산소 생성 모듈을 고정하는 고정부;
    상기 고정부와 연결되어, 상기 수소 및 산소 생성 모듈 삽입시 상기 제2 저수부를 수용하는 수용부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수소 및 산소 공급 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수소 및 산소 생성 모듈은,
    산소를 생성하는 양극 플레이트;
    상기 양극 플레이트와 대면하도록 배치되며 수소를 생성하는 음극 플레이트;
    상기 양극 플레이트와 상기 음극 플레이트가 밀착되도록, 상기 양극 플레이트의 외측에 구비되어 상기 양극 플레이트를 가압하는 제1 프레임;
    상기 양극 플레이트와 상기 음극 플레이트가 밀착되도록, 상기 음극 플레이트의 외측에 구비되어 상기 음극 플레이트를 가압하여 상기 제1 프레임과 고정되는 제2 프레임;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 수소 및 산소 공급 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 프레임 또는 상기 제2 프레임은,
    중공의 공간이 형성되며 단부가 상기 양극 플레이트 또는 상기 음극 플레이트와 접촉하는 프레임 본체; 및
    상기 프레임 본체의 단부로부터 상기 프레임 본체의 중앙부까지 내측으로 연장 형성되어 상기 프레임 본체의 강도를 보강하는 보강부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수소 및 산소 공급 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 양극 플레이트의 단부에는 양극 단자가 형성되고, 상기 음극 플레이트의 단부에는 음극 단자가 형성되며, 상기 양극 단자 및 상기 음극 단자가 상기 밀폐 모듈의 상기 고정부에 삽입되어 고정되는 것을 특징으로 하는, 수소 및 산소 공급 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 양극 플레이트 및 상기 음극 플레이트 사이에 구비되는 중간 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 수소 및 산소 공급 장치.
KR1020210077871A 2021-06-16 2021-06-16 수소 및 산소 공급 장치 KR102525245B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210077871A KR102525245B1 (ko) 2021-06-16 2021-06-16 수소 및 산소 공급 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210077871A KR102525245B1 (ko) 2021-06-16 2021-06-16 수소 및 산소 공급 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220168307A KR20220168307A (ko) 2022-12-23
KR102525245B1 true KR102525245B1 (ko) 2023-04-24

Family

ID=84536306

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210077871A KR102525245B1 (ko) 2021-06-16 2021-06-16 수소 및 산소 공급 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102525245B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101735766B1 (ko) 2016-03-02 2017-05-15 서원준 산소 및 수소 공급장치
KR101762904B1 (ko) * 2016-07-27 2017-07-28 이명재 전해조 및 이것을 이용한 수소-산소 공급장치 그리고 전해액순환유닛
JP2017190518A (ja) 2016-04-11 2017-10-19 豊成 原田 電解水素生成器

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101011243B1 (ko) 2008-09-05 2011-01-27 박동혁 물의 전기분해 수소, 산소발생기
KR101404691B1 (ko) * 2012-11-26 2014-06-09 신익조 수소 및 산소 발생장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101735766B1 (ko) 2016-03-02 2017-05-15 서원준 산소 및 수소 공급장치
JP2017190518A (ja) 2016-04-11 2017-10-19 豊成 原田 電解水素生成器
KR101762904B1 (ko) * 2016-07-27 2017-07-28 이명재 전해조 및 이것을 이용한 수소-산소 공급장치 그리고 전해액순환유닛

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220168307A (ko) 2022-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101818357B (zh) 电化学装置
TW301805B (ko)
JP2008174837A (ja) 水素発生装置
JP2006291329A (ja) 固体高分子膜型水電気分解装置
JP3772261B2 (ja) 固体高分子型水電解槽を用いた水素供給装置
JP2005535783A (ja) 電解方法及び装置
KR102280949B1 (ko) 수소 및 산소 공급 장치
EP3921458A1 (en) Electrolyzer for hydrogen and oxygen production
CN210796652U (zh) 便携式氢氧仪
KR102525245B1 (ko) 수소 및 산소 공급 장치
KR102280953B1 (ko) 수소 및 산소 생성 장치
JP5050248B2 (ja) 多孔性電極板を有する水素発生装置
JP2012007206A (ja) 電解槽
JP2014198644A (ja) ガス生成装置
US4687565A (en) Electrolytic cell for producing periodates
KR102460278B1 (ko) 수소 및 산소 공급 장치
CN110313101B (zh) 金属空气电池及其使用方法
JP2008274389A (ja) 大容量ブラウンガス発生装置の電解槽
KR100835929B1 (ko) 가스 발생장치
RU2007132407A (ru) Электролизер для получения водорода и кислорода электролизом водного раствора электролита
CN117136254A (zh) 用于处理工艺流体的方法和用于实施该方法的过滤装置
KR101039848B1 (ko) 연료 카트리지 및 이를 구비한 연료 전지 발전 시스템
JP2007270292A (ja) 固体高分子膜型水電気分解装置
JP6499151B2 (ja) 電解槽
WO2014115880A1 (ja) 空気マグネシウム電池及びそれを使用した電力供給装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant