KR102571699B1 - Hydrogen generator using carbon nanotubes - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소나노튜브를 이용한 수소발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄소나노튜브로 구성된 기판을 이용해 물을 전기분해해 수소와 산소의 브라운가스를 발생시키고, 저수탱크와 분리된 세퍼레이터에서 수소와 산소를 분리해 각각 배출시킴으로써 수소 발생 효율을 향상시킬 수 있도록 발명한 것이다.
본 발명의 구성은, 내측 침수공간(11)의 바닥판(13)에 복수개의 셀고정구(15)가 간격을 두고 연속해 배치되고, 측면판에 물유입구 및 물배출구가 형성된 저수탱크(10)와;
상기 저수탱크(10)의 셀고정구(15)에 각각 조립되어 침수공간(11)에 저장된 물을 전기분해하는 탄소나노튜브 셀(20)과;
상기 저수탱크(10)의 상부커버(17)에 조립되어, 전기분해 되며 발생한 수소와 산소의 브라운가스를 공급받아 수소가스 및 산소가스로 분리해 각각 배출시키는 세퍼레이터(60)를 포함해 구성된다.The present invention relates to a hydrogen generator using carbon nanotubes, and more particularly, to electrolyze water using a substrate made of carbon nanotubes to generate brown gas of hydrogen and oxygen, and hydrogen in a separator separated from a water storage tank. It was invented to improve the efficiency of hydrogen generation by separating and discharging oxygen and oxygen.
The configuration of the present invention is a water storage tank (10) in which a plurality of cell fixtures (15) are continuously arranged at intervals on the bottom plate (13) of the inner submerged space (11), and water inlets and water outlets are formed on the side plates. and;
carbon nanotube cells 20 each assembled to the cell fixture 15 of the water storage tank 10 to electrolyze the water stored in the immersion space 11;
It is assembled to the upper cover 17 of the water storage tank 10, and includes a separator 60 that receives brown gas of hydrogen and oxygen generated through electrolysis, separates it into hydrogen gas and oxygen gas, and discharges them respectively.

Description

탄소나노튜브를 이용한 수소발생장치 {Hydrogen generator using carbon nanotubes} Hydrogen generator using carbon nanotubes}

본 발명은 탄소나노튜브를 이용한 수소발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄소나노튜브로 구성된 기판을 이용해 물을 전기분해해 수소와 산소의 브라운가스를 발생시키고, 저수탱크와 분리된 세퍼레이터에서 수소와 산소를 분리해 각각 배출시킴으로써 수소 발생 효율을 향상시킬 수 있도록 발명한 것이다.The present invention relates to a hydrogen generator using carbon nanotubes, and more particularly, to electrolyze water using a substrate made of carbon nanotubes to generate brown gas of hydrogen and oxygen, and hydrogen in a separator separated from a water storage tank. It was invented to improve the efficiency of hydrogen generation by separating and discharging oxygen and oxygen.

일반적으로, 전기 분해를 이용한 수소발생장치는, 전해질 등이 함유된 물에 전기에너지를 가하여, 물 분자가 분해됨에 따라 양극 측에 산소 기체가 발생하고, 음극 측에 수소 기체가 발생하는 장치이다.In general, a hydrogen generator using electrolysis is a device in which electric energy is applied to water containing an electrolyte or the like, and oxygen gas is generated at the anode side and hydrogen gas is generated at the cathode side as water molecules are decomposed.

이러한, 수소발생장치는 다양한 종류의 장치들이 개발되어 사용되고 있는데, 대체로 한 쌍으로 이루어진 케이스에 물이 유입 및 배출되는 유입구와 배출구가 구비되고, 케이스 내에 양극판 및 음극판이 배치되며, 양극판 및 음극판의 사이에 이온막이 배치된 구조를 가진다.As for these hydrogen generators, various types of devices have been developed and used. In general, a pair of cases are provided with inlets and outlets through which water is introduced and discharged, positive and negative plates are disposed in the case, and between the positive and negative plates. It has a structure in which an ion film is disposed on.

그리고, 이온막, 양극판 및 음극판을 기준으로 케이스의 양측에 형성된 공간에 물이 통과하면서 전기에너지에 의해 물분자가 분해되어 수소가스 및 산소가스가 발생할 수 있다.In addition, as water passes through spaces formed on both sides of the case based on the ion membrane, the positive electrode plate, and the negative electrode plate, water molecules are decomposed by electric energy to generate hydrogen gas and oxygen gas.

상기와 같은 종래의 수소발생장치는 합성수지 등과 같은 절연체로 제조된 케이스를 이용하고, 절연체로 형성된 케이스 내부에 이온막, 양극판 및 음극판을 밀착한 상태로 배치해 구성된다.The conventional hydrogen generator as described above uses a case made of an insulator such as synthetic resin, and is configured by placing an ion film, a positive electrode plate, and a negative electrode plate in close contact with each other inside the case formed of the insulator.

그리고, 상기 수소발생장치에서 물이 이온막, 양극판 및 음극판과의 접촉시간을 연장하기 위한 다양한 연구들이 이루어지고 있는데, 대체로 케이스의 내측에 물이 특정 경로를 따라 진행할 수있도록 수로를 형성하고, 케이스 내로 유입된 물의 경로를 복잡하게 하여 물의 흐름을 늦추는 방법이 이용되고 있었다.In addition, various studies are being conducted to extend the contact time of water with the ion membrane, positive electrode plate, and negative electrode plate in the hydrogen generator. Generally, a waterway is formed inside the case so that water can proceed along a specific path, and the case A method of slowing down the flow of water by complicating the path of the water flowing into the house was being used.

그러나, 상기와 같은 종래의 수소발생장치는, 케이스에 물이 흐르는 경로를 형성하여 물이 흐르는 속도를 지연시키더라도 물이 양극판 및 음극판과 접촉되는 시간만 제어하기 때문에 물을 분해하여 수소를 발생시키는 효율에 한계가 있는 문제점이 있었다.However, the conventional hydrogen generator as described above controls only the contact time of the water with the positive and negative plates even if the water flow path is formed in the case to delay the water flow rate, so that water is decomposed to generate hydrogen. There was a problem that the efficiency was limited.

또, 상기 수소발생장치는 음극판에 발생된 수소를 저장탱크 등과 연결된 배출구를 통해 배출하고 있었으나, 상기 음극판에 배출구를 형성하거나 내부 음극 경로부를 배출구에 연결하기 위한 금형 작업 등이 번거로워 작업 효율성 및 수소 배출 효율을 저하하는 문제점이 있었다.In addition, the hydrogen generator discharges hydrogen generated in the negative plate through an outlet connected to a storage tank, etc., but it is cumbersome to form an outlet on the negative electrode plate or to connect an internal cathode path to the outlet, thereby improving work efficiency and hydrogen emission. There was a problem of lowering the efficiency.

대한민국 등록특허공보 10-1773022호 수소 수/산소 수의 생성장치 (등록일자 2017년 08월 24일)Republic of Korea Patent Registration No. 10-1773022 Device for generating hydrogen water/oxygen water (Registration date: August 24, 2017)

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 탄소나노튜브로 구성된 기판을 저수탱크에 구비하여 공급된 물의 전기전도도를 향상시켜 전기분해 효율을 증대시키고, 상기 전기분해를 통해 발생된 수소가스 및 산소가스가스를 세퍼레이터에서 간편하게 분리하여 각각 배출되게 함으로써 수소배출 효율을 극대화할 수 있는 수소발생장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention provides a substrate composed of carbon nanotubes in a water storage tank to improve the electrical conductivity of supplied water to increase the electrolysis efficiency, and to increase the electrolysis efficiency, An object of the present invention is to provide a hydrogen generator capable of maximizing hydrogen discharge efficiency by easily separating hydrogen gas and oxygen gas from a separator and discharging them separately.

또, 본 발명은, 저수탱크에 수용된 물을 전기분해하여 발생되는 수소와 산소를 별도의 세퍼레이터에서 공급받아 각각 분리시켜 배출되도록 하여 구성을 단순화하고 제작 및 사용이 용이한 수소발생장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.In addition, the present invention is to provide a hydrogen generator that simplifies the configuration and is easy to manufacture and use by receiving hydrogen and oxygen generated by electrolysis of water contained in a water storage tank from a separate separator and separating them from each other to be discharged. It has a purpose.

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의하면, According to the present invention for solving such a technical problem,

내측 침수공간(11)의 바닥판(13)에 복수개의 셀고정구(15)가 간격을 두고 연속해 배치되고, 측면판에 물유입구 및 물배출구가 형성된 저수탱크(10)와;A plurality of cell fixtures 15 are continuously arranged at intervals on the bottom plate 13 of the inner submerged space 11, and a water storage tank 10 having a water inlet and a water outlet formed on the side plate;

상기 저수탱크(10)의 셀고정구(15)에 각각 조립되어 침수공간(11)에 저장된 물을 전기분해하는 탄소나노튜브 셀(20)과;carbon nanotube cells 20 each assembled to the cell fixture 15 of the water storage tank 10 to electrolyze the water stored in the immersion space 11;

상기 저수탱크(10)의 상부커버(17)에 조립되어, 전기분해 되며 발생한 수소와 산소의 브라운가스를 공급받아 수소가스 및 산소가스로 분리해 각각 배출시키는 세퍼레이터(60)를 포함해 구성된다.It is assembled to the upper cover 17 of the water storage tank 10, and includes a separator 60 that receives brown gas of hydrogen and oxygen generated through electrolysis, separates it into hydrogen gas and oxygen gas, and discharges them respectively.

또, 상기 탄소나노튜브 셀(20)은, 연속 배치된 다수의 양극타공홀(31a)이 형성되며, 양전극이 전기적으로 연결되는 양극기판(30a)과; 연속 배치된 다수의 음극타공홀(31b)이 구비되며, 음전극이 전기적으로 연결되는 음극기판(30b)과; 상기 양극기판(30a)과 음극기판(30b) 사이에 배치되어, 상기 양극기판(30a)과 음극기판(30b)을 절연시키는 절연패킹(40)을 포함해 구성될 수 있다.In addition, the carbon nanotube cell 20 includes a cathode substrate 30a in which a plurality of anode perforated holes 31a arranged in succession are formed and to which anode electrodes are electrically connected; a cathode substrate 30b having a plurality of continuously arranged cathode perforated holes 31b and to which a cathode electrode is electrically connected; It may include an insulating packing 40 disposed between the anode substrate 30a and the cathode substrate 30b to insulate the anode substrate 30a and the cathode substrate 30b.

또한, 상기 탄소나노튜브 셀(20)의 양극기판(30a)과 음극기판(30b)은, 서로 마주하는 내벽면에 패킹장착면(33)과 패킹끼움홈(34) 및 전기분해공간(35)이 연속 형성되고, 절연패킹(40)은 양극기판(30a)과 음극기판(30b)을 마주하는 양측으로 돌출된 패킹끼움턱(41)이 형성되면서, 상기 패킹끼움턱(41)의 중앙 외측에 절연받침판(42)이 돌출구비되어, 상기 패킹장착면(33)에 절연받침판(42)이 안착되면서 패킹끼움홈(34)에 패킹끼움턱(41)이 조립되어, 상기 양극기판(30a)과 음극기판(30b)이 절연되게 조립되면서 전기분해공간(35) 내의 물을 전기분해하도록 구성할 수 있다.In addition, the anode substrate 30a and the cathode substrate 30b of the carbon nanotube cell 20 have a packing mounting surface 33, a packing fitting groove 34 and an electrolysis space 35 on inner wall surfaces facing each other. This continuous formation, the insulating packing 40 is formed on the outside of the center of the packing fitting jaw 41, while the packing fitting jaw 41 protrudes on both sides facing the positive substrate 30a and the negative electrode substrate 30b. The insulating support plate 42 is protruded, and the insulation support plate 42 is seated on the packing mounting surface 33, and the packing fitting jaw 41 is assembled to the packing fitting groove 34, and the positive substrate 30a and While the cathode substrate 30b is insulated and assembled, water in the electrolysis space 35 may be electrolyzed.

그리고, 상기 탄소나노튜브 셀(20)은, 양극기판(30a)과 음극기판(30b)의 전기분해공간(35)이 적어도 2개의 구역을 갖게 구성하고, 상기 구역의 형상에 대응해 절연패킹(40)이 각각 조립되도록 구성할 수 있다.In addition, in the carbon nanotube cell 20, the electrolysis space 35 of the anode substrate 30a and the cathode substrate 30b is configured to have at least two zones, and the insulation packing ( 40) can be configured to be assembled respectively.

또한, 상기 세퍼레이터(60)는, 내부에 저수탱크(10)에서 공급된 산소와 수소의 브라운가스가 이동하는 산소가스이동로(72)가 형성되고, 상기 산소가스이동로(72)의 타측 선단에 산소가스배출구(73)가 구비된 하부덮개판(71)과; 상기 하부덮개판(71)의 외측 테두리에 적층 조립되는 중앙분리판(74)과; 상기 중앙분리판(74)의 상부에 적층 조립되며, 내부에 수소가스이동로(78)가 형성되고, 측면에 수소가스배출구(79)가 구비된 상부덮개판(77)과; 상기 하부덮개판(71)과 중앙분리판(74) 및 상부덮개판(77) 사이에 각각 배치되며, 상기 하부덮개판(71)과 중앙분리판(74) 및 상부덮개판(77)을 절연시키는 세퍼레이트 절연판(81)과; 상기 하부덮개판(71)을 통해 전기적으로 연결되어 하부덮개판(71)과 중앙분리판(74)의 사이에 배치된 세퍼레이트 절연판(81)의 격막삽입구(82)에 조립되는 양전극 격막(86a)과; 상기 중앙분리판(74)을 통해 전기적으로 연결되어 중앙분리판(74)과 상부덮개판(77)의 사이에 배치된 세퍼레이트 절연판(81)의 격막삽입구(82)에 조립되는 음전극 격막(86b);을 포함해 구성될 수 있다.In addition, the separator 60 has an oxygen gas transfer path 72 through which brown gas of oxygen and hydrogen supplied from the storage tank 10 moves, and the other end of the oxygen gas transfer path 72 is formed. a lower cover plate 71 provided with an oxygen gas outlet 73; a central separator 74 stacked and assembled on an outer edge of the lower cover plate 71; an upper cover plate 77 which is stacked and assembled on the upper part of the central separator 74, has a hydrogen gas passage 78 formed therein, and has a hydrogen gas outlet 79 on its side; It is disposed between the lower cover plate 71, the central separator plate 74, and the upper cover plate 77, respectively, and insulates the lower cover plate 71, the central separator plate 74, and the upper cover plate 77. a separate insulating plate 81; A positive electrode diaphragm 86a electrically connected through the lower cover plate 71 and assembled to the diaphragm insertion hole 82 of the separate insulating plate 81 disposed between the lower cover plate 71 and the central separator 74 class; A negative electrode diaphragm 86b assembled to the diaphragm insertion hole 82 of the separate insulating plate 81 disposed between the central separator 74 and the upper cover plate 77 and electrically connected through the central separator 74 It can be composed of ;

이러한 본 발명에 의하면, 탄소나토튜브로 구성된 기판으로 물의 전기전도도를 향상시켜 저수탱크의 물에 대한 전기분해 효율을 증대시키고, 전기분해하여 발생된 수소가스 및 산소가스가 혼합된 브라운가스를 세퍼레이터에서 수소가스 및 산소가스로 간편하게 분리 및 격리시켜 배출시킴으로써, 수소배출 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the electrical conductivity of water is improved with a substrate composed of carbon nato tubes to increase the efficiency of electrolysis for water in the storage tank, and the Brown gas, which is a mixture of hydrogen gas and oxygen gas generated by electrolysis, is discharged from the separator. By easily separating and isolating hydrogen gas and oxygen gas and discharging them, there is an effect of improving hydrogen emission efficiency.

또, 저수탱크에서는 물을 전기분해하여 수소와 산소가 혼합된 브라운가스를 발생시키고, 이를 세퍼레이터에서 공급받아 수소와 산소로 각각 분리시켜 배출시키도록 함으로써 구성을 단순화면서도 제작 및 사용이 용이하여 상품성을 향상시킬 수 있는 효과도 있다.In addition, in the storage tank, water is electrolyzed to generate brown gas mixed with hydrogen and oxygen, which is supplied from the separator and separated into hydrogen and oxygen, respectively, to be discharged. There are also effects that can be improved.

도 1은 본 발명인 수소발생장치를 도시한 결합 사시도.
도 2는 본 발명인 수소발생장치를 도시한 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 구성인 탄소나노튜브 셀의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 구성인 탄소나노튜브 셀의 확대 단면도.
도 5는 본 발명인 수소발생장치의 단면도.
도 6은 본 발명의 구성인 세퍼레이터의 분해사시도.1 is a combined perspective view showing a hydrogen generator according to the present invention;
Figure 2 is an exploded perspective view showing the hydrogen generator of the present invention.
3 is an exploded perspective view of a carbon nanotube cell, which is a component of the present invention.
4 is an enlarged cross-sectional view of a carbon nanotube cell, which is a component of the present invention.
5 is a cross-sectional view of a hydrogen generator according to the present invention.
6 is an exploded perspective view of a separator, which is a component of the present invention.

본 발명인 탄소나노튜브를 이용한 수소발생장치는, 탄소나노튜브로 구성된 기판을 이용해 물을 전기분해해 수소와 산소가 혼합된 브라운가스를 발생시키고, 저수탱크와 분리된 세퍼레이터에서 수소와 산소를 분리해 각각 배출시킴으로써 수소 발생 효율을 향상시킬 수 있도록 발명한 것이다.The present invention, a hydrogen generator using carbon nanotubes, electrolyzes water using a substrate composed of carbon nanotubes to generate brown gas mixed with hydrogen and oxygen, and separates hydrogen and oxygen in a separator separated from the water storage tank. It was invented to improve the hydrogen generation efficiency by discharging them separately.

이하 본 발명에 따른 탄소나노튜브를 이용한 수소발생장치의 구성을 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예들에 의해 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.Hereinafter, the configuration of the hydrogen generator using carbon nanotubes according to the present invention will be understood by the embodiments described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 실시 예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can have various changes and various forms, the embodiments will be described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific form disclosed, and should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

먼저, 본 발명이 적용되는 탄소나노튜브를 이용한 수소발생장치는, 도 1 내지 도6에서와 같이 크게 물을 공급받아 저장하는 저수탱크(10)의 내부에 탄소나노튜브 셀(20)이 연속 배치되어 물을 전기분해하고, 상기 저수탱크(10)의 상부에 구비된 세퍼레이터(60)에서 상기 전기분해되며 발생한 산소와 수소가 혼합된 브라운가스를 산소와 수소로 각각 분리해 배출시키도록 구성된다.First, in the hydrogen generator using carbon nanotubes to which the present invention is applied, as shown in FIGS. 1 to 6, the carbon nanotube cells 20 are continuously arranged inside the water storage tank 10 for receiving and storing water. water is electrolyzed, and the brown gas, which is a mixture of oxygen and hydrogen generated through the electrolysis in the separator 60 provided on the upper part of the water storage tank 10, is separated into oxygen and hydrogen and discharged.

상기 저수탱크(10)는, 상측이 개구된 함체형상을 갖고 내부 침수공간(11)의 바닥판(13)에 탄소나노튜브 셀(20)이 간격을 두고 연속해 배치될 수 있도록 복수개의 셀고정구(15)가 간격을 두고 연속해 구비되고, 측면판에 물유입구 및 물배출구가 형성되며, 상측에는 침수공간(11)의 상부를 폐쇄하기 위한 상부커버(17)가 기밀되게 조립한다.The water storage tank 10 has a housing shape with an upper side open, and a plurality of cell fixtures so that the carbon nanotube cells 20 can be continuously arranged at intervals on the bottom plate 13 of the inner submerged space 11. (15) is provided continuously at intervals, a water inlet and a water outlet are formed on the side plate, and an upper cover 17 for closing the upper part of the submerged space 11 is airtightly assembled.

상기 탄소나노튜브(CNT; Carbon Nano Tube) 셀은, 카본계 물질의 분말을 소결(燒結)하여 원하는 형상을 갖게 성형한 것으로, 공급되는 극성에 따라 접촉되는 물이 전기분해되면서 수소와 산소가스가 생산된다.The carbon nanotube (CNT) cell is molded to have a desired shape by sintering powder of a carbon-based material, and as water in contact with it is electrolyzed according to the supplied polarity, hydrogen and oxygen gas are generated. is produced

상기 탄소나노튜브를 구성하는 카본계 물질은 탄소 6개로 이루어진 육각형 모양이 서로 연결되어 관 모양을 이루고 있어 다공성 및 단위 체적단 표면적이 크기 때문에 저수탱크(10)에 수용된 물과 접촉 면적이 증가되며, 전기전도도가 뛰어나 물의 전기 분해 효율을 향상시켜 보다 많은 수소가스와 산소가스가 생성된다.The carbon-based material constituting the carbon nanotubes has a tubular shape in which hexagonal shapes composed of 6 carbon atoms are connected to each other, so that the contact area with water contained in the water storage tank 10 is increased due to the large porosity and unit volume unit surface area, It has excellent electrical conductivity and improves the efficiency of water electrolysis, resulting in more hydrogen gas and oxygen gas.

상기 탄소나노튜브 셀(20)은, 저수탱크(10)의 바닥판(13)에 간격을 두고 연속해 배치된 셀고정구(15)에 대응해 복수개가 조립되며, 하나의 탄소나노튜브 셀은, 연속 배치된 다수의 양극타공홀(31a)이 형성되며 양전극이 전기적으로 연결되는 양극기판(30a)과, 연속 배치된 다수의 음극타공홀(31b)이 구비되며 음전극이 전기적으로 연결되는 음극기판(30b)과, 상기 양극기판(30a)과 음극기판(30b) 사이에 배치되어 상기 양극기판(30a)과 음극기판(30b)을 절연시키는 절연패킹(40)을 포함해 구성된다.A plurality of carbon nanotube cells 20 are assembled corresponding to the cell fixtures 15 continuously arranged at intervals on the bottom plate 13 of the water storage tank 10, and one carbon nanotube cell, A cathode substrate 30a having a plurality of continuously arranged anode perforated holes 31a and electrically connected to the positive electrode, and a cathode substrate 30a having a plurality of continuously arranged cathode perforated holes 31b and electrically connected to the negative electrode ( 30b) and an insulating packing 40 disposed between the anode substrate 30a and the cathode substrate 30b to insulate the anode substrate 30a from the cathode substrate 30b.

또, 상기 탄소나노튜브 셀(20)의 양극기판(30a)과 음극기판(30b)은, 서로 마주하는 내벽면에 패킹장착면(33)과 패킹끼움홈(34) 및 전기분해공간(35)이 연속 형성되게 하고, 절연패킹(40)은 양극기판(30a)과 음극기판(30b)을 마주하는 양측으로 돌출된 패킹끼움턱(41)이 형성되면서, 상기 패킹끼움턱(41)의 중앙 외측에 절연받침판(42)이 돌출 구비되게 성형하여, 상기 패킹장착면(33)에 절연받침판(42)이 안착되면서 패킹끼움홈(34)에 패킹끼움턱(41)이 조립되도록 하여, 상기 양극기판(30a)과 음극기판(30b)이 절연되게 조립되면서 전기분해공간(35) 내의 물을 전기 분해하도록 구성한다.In addition, the anode substrate 30a and the cathode substrate 30b of the carbon nanotube cell 20 have a packing mounting surface 33, a packing fitting groove 34 and an electrolysis space 35 on inner wall surfaces facing each other. This is continuously formed, and the insulating packing 40 is formed with packing fitting jaws 41 protruding on both sides facing the positive substrate 30a and the negative electrode substrate 30b, and the outer center of the packing fitting jaw 41. The insulating support plate 42 is formed to protrude, so that the packing fitting jaw 41 is assembled to the packing fitting groove 34 while the insulating supporting plate 42 is seated on the packing mounting surface 33, so that the anode substrate (30a) and the cathode substrate (30b) are assembled to be insulated and configured to electrolyze water in the electrolysis space (35).

그리고, 상기 탄소나노튜브 셀(20)은, 양극기판(30a)과 음극기판(30b)의 전기분해공간(35)이 적어도 2개의 구역을 갖게 구성하고, 상기 구역의 형상에 대응해 절연패킹(40)이 각각 조립되도록 구성하여, 저수탱크(10)의 침수공간(11)에 다양한 크기를 갖고 설치될 수 있도록 하는 것도 본 발명에 포함된다.In addition, in the carbon nanotube cell 20, the electrolysis space 35 of the anode substrate 30a and the cathode substrate 30b is configured to have at least two zones, and the insulation packing ( 40) are configured to be assembled, respectively, so that they can be installed with various sizes in the submerged space 11 of the water storage tank 10 is also included in the present invention.

본 발명에서의 탄소나노튜브 셀(20)은, 양극기판(30a)과 음극기판(30b)에 패킹장착면(33)과 패킹끼움홈(34) 및 전기분해공간(35)이 4구역을 갖고 형성하고, 각각의 구역에 맞춰 절연패킹(40)을 조립해 양극기판(30a)과 음극기판(30b)을 절연시키면서, 상기 양극기판(30a)과 음극기판(30b)의 각 모서리에 전극연결부가 각각 형성되어 직류전원이 연결되도록 구성하는데, 상기 탄소나노튜브 셀(20)의 형상은 저수탱크(10)의 침수공간(11)에 대응해 형성하므로 다양한 형태와 크기로 제조하는 것이 가능하다.In the carbon nanotube cell 20 in the present invention, the packing mounting surface 33, the packing fitting groove 34, and the electrolysis space 35 have four zones on the anode substrate 30a and the cathode substrate 30b. forming, and assembling the insulating packing 40 according to each zone to insulate the anode substrate 30a and the cathode substrate 30b, and electrode connections are provided at each corner of the anode substrate 30a and the cathode substrate 30b. Each is formed and configured to be connected to a DC power source. Since the shape of the carbon nanotube cell 20 is formed corresponding to the submerged space 11 of the water storage tank 10, it is possible to manufacture it in various shapes and sizes.

상기와 같이 저수탱크(10)의 셀고정구(15)에 조립된 복수개의 탄소나노튜브 셀(20)에 직류 전원의 (+)극이 양극기판(30a)의 양전극 연결부에 연결되고, 직류 전원의 (-)극이 음극기판(30b)의 음전극 연결부에 연결되어 침수공간(11)에 물이 공급되면 상기 탄소나노튜브 셀(20)의 양극타공홀(31a)과 음극타공홀(31b)을 통해 물의 순환 이동이 가능하고, 전기분해공간(35)에 위치한 물이 양극기판(30a)과 접촉하며 전기 분해되면서 수소가스와 산소가스가 생성된다.As described above, the (+) pole of the DC power supply is connected to the positive electrode connection part of the anode substrate 30a to the plurality of carbon nanotube cells 20 assembled in the cell fixture 15 of the water storage tank 10, and the DC power supply When the (-) electrode is connected to the negative electrode connection part of the cathode substrate 30b and water is supplied to the immersion space 11 through the anode perforated hole 31a and the cathode perforated hole 31b of the carbon nanotube cell 20 Circulating movement of water is possible, and hydrogen gas and oxygen gas are generated as water located in the electrolysis space 35 contacts the anode substrate 30a and is electrolyzed.

이렇게 전기 분해된 수소가스는 (-)극인 음극기판(30b)에 모이고, 산소가스는 (+)극인 양극기판(30a)에 모이면서 일정크기의 기포형상을 갖추게 되면 기판에서 떠오르며 수면 외부로 상기 브로운 가스를 배출시키게 되는데, 상기 상부덮개판(77)을 통해 폐쇄된 내측 공간에서 상기 브라운가스를 포집하고, 상측에 구비된 브라운가스 배출구를 통해 세퍼레이터(60)로 브라운가스를 공급한다. The electrolyzed hydrogen gas is collected on the cathode substrate 30b, which is the (-) pole, and the oxygen gas is collected on the anode substrate 30a, which is the (+) pole. The fresh gas is discharged, the brown gas is collected in the closed inner space through the upper cover plate 77, and the brown gas is supplied to the separator 60 through the brown gas outlet provided on the upper side.

상기 세퍼레이터(60)는, 저수탱크(10)의 상부커버(17)에 조립되는 것이 바람직하며, 저수탱크(10)의 내부에서 전기분해 되며 발생한 수소와 산소의 브라운가스를 공급받아 수소가스 및 산소가스로 각각 분리해 배출시키도록 구성한다.The separator 60 is preferably assembled on the upper cover 17 of the water storage tank 10, and is supplied with brown gas of hydrogen and oxygen generated by electrolysis inside the water storage tank 10, and is supplied with hydrogen gas and oxygen. It is configured so that each gas is separated and discharged.

상기 세퍼레이터(60)는, 크게 브라운가스를 공급받는 하부덮개판(71)과, 내부공간을 형성하기 위한 중앙분리판(74)과, 분리된 수소가스가 이동하여 배출되는 상부덮개판(77)을 갖고, 적층부에 세퍼레이트 절연판(81)과 양전극 격막(86a) 및 음전극 격막(86b)이 배치되도록 구성한다.The separator 60 consists of a lower cover plate 71 receiving brown gas, a central separator 74 for forming an inner space, and an upper cover plate 77 through which the separated hydrogen gas is moved and discharged. , and the separate insulating plate 81, the positive electrode diaphragm 86a, and the negative electrode diaphragm 86b are disposed in the laminated portion.

상기 양전극 격막(86a) 및 음전극 격막(86b)은 본 실시 예에서, 브라운가스에서 수소와 산소를 분리하기 위한 것으로, 나피온(nafion) 계열의 얇은 막(membrane)을 이용할 수 있으며, 나피온 계열을 얇은 막에 백금을 코팅하여 사용하는 것도 본 발명에 구성에 포함된다.In this embodiment, the positive electrode diaphragm 86a and the negative electrode diaphragm 86b are for separating hydrogen and oxygen from brown gas, and a Nafion-based thin membrane can be used. It is also included in the configuration of the present invention to use platinum coated on a thin film.

이때, 상기 격막을 구성하는 나피온 계열의 얇은 막에 백금을 코팅하는 방식에는 전기를 이용하여 백금을 분해하여 코팅하거나, 백금이 포함된 액체에 나피온 계열의 얇은 막을 담근 상태에서 교반하여 백금을 증착시키는 무전해 방식을 이용해 나피온 계열의 얇은 막에 백금을 코팅하는 것도 가능하다.At this time, in the method of coating platinum on the Nafion-based thin film constituting the diaphragm, the platinum is decomposed using electricity and coated, or the Nafion-based thin film is immersed in a platinum-containing liquid and stirred to form platinum. It is also possible to coat platinum on a Nafion-based thin film using an electroless deposition method.

상기 하부덮개판(71)은, 직사각형 또는 정사각형 형상으로 형성되며, 상부면에 공급되는 브라운가스를 포집하는 포집공급부(75a)가 공간을 갖고 형성되고, 상기 포집공급부(75a)에 모여진 브라운가스가 이동하는 산소가스이동로(72)가 하부덮개판의 형상에 맞춰 형성되고, 상기 산소가스이동로(72)의 타측에 배출되는 가스가 포집되는 포집배출부(75b)가 공간을 갖고 형성되어 산소가스배출구(73)와 연결된다. The lower cover plate 71 is formed in a rectangular or square shape, and a collecting and supplying part 75a for collecting the brown gas supplied to the upper surface is formed with a space, and the brown gas collected in the collecting and supplying part 75a The moving oxygen gas passage 72 is formed according to the shape of the lower cover plate, and the collection and discharge portion 75b for collecting the gas discharged on the other side of the oxygen gas passage 72 is formed with a space so that oxygen It is connected to the gas outlet 73.

또, 중앙분리판(74)은, 상기 하부덮개판(71)의 외측 테두리에 대응하는 형상으로 성형되어 상기 하부덮개판(71)에 세퍼레이트 절연판(81)과 양전극 격막(86a)을 사이에 배치하는 형태로 적층 조립된다.In addition, the central separator 74 is molded into a shape corresponding to the outer edge of the lower cover plate 71, and a separate insulating plate 81 and a positive electrode diaphragm 86a are disposed between the lower cover plate 71. It is stacked and assembled in the form of

또한, 상부덮개판(77)은, 마주하는 중앙분리판(74) 및 하부덮개판(71)과 대응되게 직사각형 또는 정사각형 형상으로 형성되며, 하부면에 브라운가스에서 분리된 수소가스가 이동하는 수소가스이동로(78)를 형성하고, 양측에 수소가스를 포집해 배출하는 포집배출부(75b)가 공간을 갖고 형성되어 수소가스배출구(79)와 연결된다.In addition, the upper cover plate 77 is formed in a rectangular or square shape to correspond to the central separator 74 and the lower cover plate 71 facing each other, and the hydrogen gas separated from the brown gas moves on the lower surface. The gas flow path 78 is formed, and collection and discharge portions 75b for collecting and discharging hydrogen gas are formed with spaces on both sides and are connected to the hydrogen gas outlet 79.

상기 세퍼레이트 절연판(81)은, 하부덮개판(71)과 중앙분리판(74)의 형상에 대응하는 형상을 갖고 내측에 격막삽입구(82)가 형성되어, 상기 하부덮개판(71)과 중앙분리판(74)을 절연시키면서 조립된다.The separate insulating plate 81 has a shape corresponding to the shape of the lower cover plate 71 and the center separator plate 74, and a diaphragm insertion hole 82 is formed on the inside thereof to separate the lower cover plate 71 from the center. It is assembled while insulating the plate 74.

상기 세퍼레이트 절연판(81)은 절연패킹(40)과 같이 내약품성, 내열성, 소수성이 우수한 재질인 테프론(Teflon)을 이용해 제작할 수 있는데, 실리콘, 합성수지재 등의 재질을 사용하는 것도 가능하다.Like the insulating packing 40, the separate insulating plate 81 may be manufactured using Teflon, which is a material having excellent chemical resistance, heat resistance, and hydrophobicity, but it is also possible to use a material such as silicon or synthetic resin.

그리고, 세퍼레이트 절연판(81)은 하부덮개판(71)과 중앙분리판(74) 및 상부덮개판(77)의 외측 테두리를 따라서 형성된 결합구에 대응하게 형성되어, 하부덮개판(71)과 중앙분리판(74) 사이 또는 중앙분리판(74)과 상부덮개판(77) 사이에 각각 배치되면서 볼트 등에 의해 서로 결합함으로써, 내측에 유입된 브라운가스 및 분리된 수소가스와 산소가스가 외부로 누출되는 것을 방지한다.In addition, the separate insulating plate 81 is formed to correspond to the coupler formed along the outer edges of the lower cover plate 71, the central separator 74, and the upper cover plate 77, and the lower cover plate 71 and the center By being disposed between the separation plates 74 or between the central separation plate 74 and the upper cover plate 77 and coupled to each other by bolts or the like, the brown gas introduced into the inside and the separated hydrogen gas and oxygen gas leak to the outside. prevent becoming

또, 하부덮개판(71)과 중앙분리판(74)의 사이에 조립된 세퍼레이트 절연판(81)의 중앙에 형성된 격막삽입구(82)에는, 직류 전원의 (+)극과 연결된 양전극 격막(86a)이 조립되어, 공급된 브라운가스에서 산소가스가 양전극 격막(86a)에 흡착되면서 하부덮개판(71)의 산소가스이동로(72)를 따라 이동해 포집배출부(75b)에 모이게 되고, 산소가스배출구(73)를 통해 외부로 배출한다.Further, in the diaphragm insertion hole 82 formed in the center of the separate insulating plate 81 assembled between the lower cover plate 71 and the center separator plate 74, a positive electrode diaphragm 86a connected to the (+) pole of the DC power supply is provided. As the oxygen gas from the assembled and supplied brown gas is adsorbed to the positive electrode diaphragm 86a, it moves along the oxygen gas moving path 72 of the lower cover plate 71 and is collected in the collecting and discharging portion 75b, and the oxygen gas outlet It is discharged to the outside through (73).

또한, 중앙분리판(74)과 상부덮개판(77)의 사이에 조립된 세퍼레이트 절연판(81)의 중앙에 형성된 격막삽입구(82)에는, 직류 전원의 (-)극과 연결된 음전극 격막(86b)이 조립되어, 공급된 브라운가스에서 수소가스가 음전극 격막(86b)에 흡착되면서 상부덮개판(77)의 수소가스이동로(78)를 따라 이동해 양측에 배치된 포집배출부(75b)에 모이게 되고, 수소가스배출구(79)를 통해 대량의 수소가스를 외부로 배출한다.In addition, in the diaphragm insertion hole 82 formed in the center of the separate insulating plate 81 assembled between the center separator 74 and the upper cover plate 77, a negative electrode diaphragm 86b connected to the (-) pole of the DC power supply is provided. As the assembled, hydrogen gas from the supplied brown gas is adsorbed to the negative electrode diaphragm 86b, it moves along the hydrogen gas movement path 78 of the upper cover plate 77 and is collected in the collecting and discharging parts 75b disposed on both sides, , A large amount of hydrogen gas is discharged to the outside through the hydrogen gas outlet 79.

이상에서와 같이 상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다. As described above, the above-described embodiments are the most preferred examples of the present invention, but are not limited to the above embodiments, and it is clear to those skilled in the art that various modifications are possible without departing from the technical spirit of the present invention. .

10. 저수탱크 15. 셀고정구
17. 상부커버 20. 탄소나노튜브 셀
30a. 양극기판 30b. 음극기판
40. 절연패킹 60. 세퍼레이터
71. 하부덮개판 73. 산소가스배출구
74. 중앙분리판 77. 상부덮개판
79. 수소가스배출구 81. 세퍼레이트 절연판
86a. 양전극 격막 86b. 음전극 격막10. Reservoir tank 15. Cell fixture
17. Upper cover 20. Carbon nanotube cell
30a. Anode substrate 30b. cathode substrate
40. Insulation packing 60. Separator
71. Lower cover plate 73. Oxygen gas outlet
74. Center divider 77. Top cover plate
79. Hydrogen gas outlet 81. Separate insulation plate
86a. positive electrode diaphragm 86b. negative electrode diaphragm

Claims (5)

내측 침수공간(11)의 바닥판(13)에 복수개의 셀고정구(15)가 간격을 두고 연속해 배치되고, 측면판에 물유입구 및 물배출구가 형성된 저수탱크(10)와;
상기 저수탱크(10)의 침수공간(11)에 저장된 물을 전기분해하는 탄소나노튜브 셀(20)과;
상기 저수탱크(10)의 상부커버(17)에 조립되어, 전기분해 되며 발생한 수소와 산소의 브라운가스를 공급받아 수소가스 및 산소가스로 분리해 각각 배출시키는 세퍼레이터(60)를 포함하되,
상기 탄소나노튜브 셀(20)은,
연속 배치된 다수의 양극타공홀(31a)이 형성되며, 양전극이 전기적으로 연결되는 양극기판(30a)과;
연속 배치된 다수의 음극타공홀(31b)이 구비되며, 음전극이 전기적으로 연결되는 음극기판(30b)과;
상기 양극기판(30a)과 음극기판(30b) 사이에 배치되어, 상기 양극기판(30a)과 음극기판(30b)을 절연시키는 절연패킹(40);으로 구성되며,
상기 양극기판(30a), 상기 음극기판(30b) 및 절연패킹(40)으로 구성된 상기 탄소나노튜브 셀(20)은 복수개 각각이 상기 저수탱크(10)의 바닥판(13)에 간격을 두고 연속해 배치된 복수개의 셀고정구(15) 각각에 대응해 조립되며,
각 상기 탄소나노튜브 셀(20)의 양극기판(30a)과 음극기판(30b)에는, 서로 마주하는 내벽면에 패킹장착면(33)과 패킹끼움홈(34)이 형성되며,
절연패킹(40)에는 양극기판(30a)과 음극기판(30b)을 마주하는 양측으로 돌출된 패킹끼움턱(41)과, 상기 패킹끼움턱(41)의 중앙 외측에 절연받침판(42)이 돌출 구비되고,
간격을 두고 배치된 셀고정구(15) 각각에 복수개의 상기 탄소나노튜브 셀(20) 각각이 조립된 상태에서, 인접한 상기 탄소나노튜브 셀(20)의 양극기판(30a)과 음극기판(30b) 사이 간격에 전기분해공간(35)이 형성되고,
상기 패킹장착면(33)에 절연받침판(42)이 안착되면서 패킹끼움홈(34)에 패킹끼움턱(41)이 조립되어, 상기 양극기판(30a)과 음극기판(30b)이 절연되게 조립되면서 전기분해공간(35) 내의 물을 전기분해하도록 구성한 것을 특징으로 하는 수전해 방식의 수소발생장치.A plurality of cell fixtures 15 are continuously arranged at intervals on the bottom plate 13 of the inner submerged space 11, and a water storage tank 10 having a water inlet and a water outlet formed on the side plate;
a carbon nanotube cell 20 that electrolyzes water stored in the immersion space 11 of the water storage tank 10;
A separator 60 assembled to the upper cover 17 of the water storage tank 10 to receive brown gas of hydrogen and oxygen generated through electrolysis, separate it into hydrogen gas and oxygen gas, and discharge them,
The carbon nanotube cell 20,
an anode substrate 30a in which a plurality of continuously arranged anode perforated holes 31a are formed and to which both electrodes are electrically connected;
a cathode substrate 30b having a plurality of continuously arranged cathode perforated holes 31b and to which a cathode electrode is electrically connected;
An insulating packing 40 disposed between the anode substrate 30a and the cathode substrate 30b to insulate the anode substrate 30a and the cathode substrate 30b;
A plurality of the carbon nanotube cells 20 composed of the anode substrate 30a, the cathode substrate 30b, and the insulating packing 40 are continuous on the bottom plate 13 of the water storage tank 10 at intervals. It is assembled corresponding to each of the plurality of cell fixtures 15 arranged by the
In the anode substrate 30a and the cathode substrate 30b of each of the carbon nanotube cells 20, a packing mounting surface 33 and a packing mounting groove 34 are formed on inner wall surfaces facing each other,
In the insulating packing 40, a packing fitting jaw 41 protrudes on both sides facing the positive substrate 30a and the negative electrode substrate 30b, and an insulating support plate 42 protrudes outside the center of the packing fitting jaw 41. is provided,
In a state in which each of the plurality of carbon nanotube cells 20 is assembled to each of the cell fixtures 15 disposed at intervals, the anode substrate 30a and the cathode substrate 30b of the adjacent carbon nanotube cells 20 An electrolysis space 35 is formed in the interval between,
As the insulating support plate 42 is seated on the packing mounting surface 33, the packing fitting jaw 41 is assembled to the packing fitting groove 34, and the positive board 30a and the negative board 30b are insulated from each other while being assembled. Water electrolysis type hydrogen generator, characterized in that configured to electrolyze the water in the electrolysis space (35). 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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