KR102611826B1 - 알칼리수 전해 장치 및 가스 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
전해조와, 양극실로부터 유출된 전해액 및 산소 가스를 기액(氣液) 분리하는 제1 기액 분리기와, 음극실로부터 유출된 전해액 및 수소 가스를 기액 분리하는 제2 기액 분리기와, 제1 및 제2 기액 분리기에 의해 기액 분리된 전해액을 각각 저류(貯留)하는 제1 및 제2 전해액 탱크와, 기액 분리된 산소 가스 및 수소 가스를 제1 및 제2 전해액 탱크의 기상(氣相) 영역으로 각각 안내하는 산소 가스 취입관(吹入管) 및 수소 가스 취입관과, 제1 및 제2 전해액 탱크의 기상 영역으로부터 산소 가스 및 수소 가스를 각각 유출시키는 산소 가스 배출관 및 수소 가스 배출관과, 제1 및 제2 전해액 탱크로부터 전해조에 전해액을 공급하는 순환 장치를 구비하는, 알칼리수 전해 장치.
Description
본 발명은, 알칼리수 전해 장치, 그리고, 알칼리수 전해법에 의한 가스 제조 방법에 관한 것이다.
수소 가스 및 산소 가스의 제조 방법으로서, 알칼리수 전해법이 알려져 있다. 알칼리수 전해법에 있어서는, 알칼리 금속 수산화물(예를 들면 NaOH, KOH 등)이 용해한 염기성의 수용액(알칼리수)을 전해액으로서 사용하여 물을 전기 분해함으로써, 음극으로부터 수소 가스가 발생하고, 양극으로부터 산소 가스가 발생한다. 통상, 알칼리수 전해용의 전해 셀은, 이온 투과성의 격막에 의해 격리된 양극실 및 음극실을 구비하고 있으며, 전기 분해는 양극실 및 음극실로 각각 전해액을 순환시키면서 행해진다. 각 극실로부터 회수된 전해액은 일단 순환 탱크에 모아져 저류(貯留)되고, 순환 탱크에 저류된 전해액이 다시 각 극실에 공급된다.
알칼리수의 전기 분해에 의한 수소 가스 및 산소 가스의 제조 프로세스에는, 용존(溶存) 가스의 문제가 있다. 즉, 양극실로부터 회수되는 전해액에는, 양극 반응에 의해 발생한 산소 가스의 일부가 용존해 있고, 음극실로부터 회수되는 전해액에는, 음극 반응에 의해 발생한 수소 가스의 일부가 용존해 있다. 양극실로부터 회수된 전해액과, 음극실로부터 회수된 전해액이 순환 탱크 내에서 혼합되므로, 순환 탱크 내의 전해액에는 산소 가스 및 수소 가스 양쪽이 용존하게 된다. 순환 탱크 내의 전해액 중에 용존해 있는 산소 가스 및 수소 가스는 서서히 기상(氣相) 중으로 방출되므로, 순환 탱크 상부의 기상 부분의 산소 가스 및 수소 가스의 농도가 서서히 상승한다. 그 때문에 전해 장치의 운전을 계속하는 동안에, 순환 탱크 상부의 기상 부분의 가스 조성이 폭발 한계에 달할 우려가 있다.
수소 가스를 발생하는 전해 프로세스에 대해서, 예를 들면 특허문헌 1에는, 양극을 수용하여 양극 가스를 발생하는 양극실과, 음극을 수용하여 수소 가스를 발생하는 음극실과, 상기 양극실과 상기 음극실을 구획하는 격막과, 전해액을 상기 양극실로부터 배출함과 함께 상기 양극실로 되돌리는 양극측 순환 라인을 구비하는 전해 장치로서, 상기 양극측 순환 라인이, 상기 전해액으로부터 상기 양극 가스를 분리하는 양극측 기액(氣液) 분리 수단과, 상기 양극실과 상기 양극측 기액 분리 수단을 접속하고, 상기 전해액과 상기 양극 가스를 상기 양극실로부터 배출해서 상기 양극측 기액 분리 수단으로 송급(送給)하는 양극측 배출 라인과, 상기 양극실과 상기 양극측 기액 분리 수단을 접속하고, 상기 전해액을 상기 양극측 기액 분리 수단으로부터 배출해서 상기 양극실로 송급하는 양극측 공급 라인을 구비하고, 용존한 상기 수소 가스가 기상으로서 존재하고, 상기 수소 가스와 상기 양극 가스가 혼합하는 기상 영역과 상기 양극측 기액 분리 수단을 접속하는 양극 가스 송급 라인을 갖고, 상기 양극 가스 송급 라인이 상기 양극 가스의 적어도 일부를 상기 기상 영역으로 송급하고, 상기 기상 영역 중의 상기 수소 가스 농도가 폭발 한계 하한값 미만인 것을 특징으로 하는 전해 장치가 기재되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 형태에 따르면, 수소를 발생하는 전해 프로세스에 있어서, 미량의 가스가 전해액의 순환 라인에 점차 축적되어 수소의 폭발 한계에 달할 가능성을 확실하게 해소할 수 있다고 주장되고 있다.
그러나, 인용문헌 1에는, 순환 탱크의 기상 영역으로부터 배출된 가스를 배기 가스로서 계(系) 외로 방출하는 것이 기재되어 있다. 인용문헌 1에 기재된 형태에 있어서는, 양극 가스를 사용하여 순환 탱크의 기상 영역 중의 가스를 압출(押出)하므로(퍼지하므로), 순환 탱크의 기상 영역으로부터 배출되는 가스에는, 기상 영역에 공급된 양극 가스에 더하여, 순환 탱크 중의 전해액으로부터 기상 영역으로 방출된 음극 가스가 혼입해 있다. 따라서, 인용문헌 1에 기재된 형태에 있어서 가령 순환 탱크의 기상 영역으로부터 배출되는 가스를 회수했다고 해도, 순도가 높은 양극 가스를 얻는 것은 곤란하다.
이러한 문제를 해결하는 수단으로서는, 양극실로부터 회수된 전해액과, 음극실로부터 회수된 전해액을 개별적인 순환 탱크에 회수 및 저류하는 것도 생각할 수 있다. 즉, 양극실로부터 회수된 전해액은 양극측 순환 탱크에 회수 및 저류하고, 양극측 순환 탱크에 저류된 전해액을 양극실에 공급함과 함께, 음극실로부터 회수된 전해액은 음극측 순환 탱크에 회수 및 저류하고, 음극측 순환 탱크에 저류된 전해액을 음극실에 공급하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 알칼리수의 전해 프로세스에 있어서는, 양극 반응과 음극 반응에서 전자 1㏖당 물의 소비량이 서로 다르므로, 전해 반응의 진행에 수반하여 양극측 순환 탱크와 음극측 순환 탱크 사이에 액면차가 생겨 버린다. 양극측 순환 탱크와 음극측 순환 탱크 사이의 액면차의 발생을 억제하기 위해, 양극측 순환 탱크의 액상(液相) 영역과 음극측 순환 탱크의 액상 영역에 연통(連通)하는 배관(연통관)을 더 마련했을 경우에는, 연통관을 통해서 한쪽의 탱크로부터 다른쪽의 탱크로 전해액이 유입됨과 동시에, 연통관을 통해서 유입되는 전해액이 용존 가스도 함께 가지고 들어가므로, 연통관을 통해서 전해액이 유입되는 측의 탱크에 있어서 기상 영역 중의 가스 조성이 폭발 한계에 달할 우려가 있다.
본 발명은, 순환 탱크의 기상 영역 중의 가스 조성이 폭발 한계에 달하는 것을 방지함과 함께, 전해액 중의 용존 가스가 가스 순도에 미치는 악영향을 저감하면서 수소 가스 및 산소 가스의 양쪽을 제조하는 것이 가능한, 알칼리수 전해 장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 순환 탱크의 기상 영역 중의 가스 조성이 폭발 한계에 달하는 것을 방지함과 함께, 전해액 중의 용존 가스가 가스 순도에 미치는 악영향을 저감하면서 수소 가스 및 산소 가스 양쪽을 제조하는 것이 가능한, 산소 가스 및 수소 가스의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은, 다음 [1]∼[9]의 형태를 포함한다.
[1] 양극을 수용하여 산소 가스를 발생하는 양극실과, 음극을 수용하여 수소 가스를 발생하는 음극실과, 상기 양극실과 상기 음극실을 구획하는 이온 투과성의 격막을 구비하는 전해조와,
상기 양극실에 접속되고, 상기 양극실로부터 유출된 전해액 및 산소 가스를 기액 분리하는, 제1 기액 분리기와,
상기 음극실에 접속되고, 상기 음극실로부터 유출된 전해액 및 수소 가스를 기액 분리하는, 제2 기액 분리기와,
상기 제1 기액 분리기에 접속되고, 상기 제1 기액 분리기에 의해 분리된 전해액을 수용하여 저류하는, 제1 전해액 탱크와,
상기 제2 기액 분리기에 접속되고, 상기 제2 기액 분리기에 의해 분리된 전해액을 수용하여 저류하는, 제2 전해액 탱크와,
상기 제1 기액 분리기 및 상기 제1 전해액 탱크에 접속되고, 상기 제1 기액 분리기에 의해 분리된 산소 가스를, 상기 제1 전해액 탱크의 기상 영역으로 안내하는, 산소 가스 취입관(吹入管)과,
상기 제2 기액 분리기 및 상기 제2 전해액 탱크에 접속되고, 상기 제2 기액 분리기에 의해 분리된 수소 가스를, 상기 제2 전해액 탱크의 기상 영역으로 안내하는, 수소 가스 취입관과,
상기 제1 전해액 탱크에 접속되고, 상기 제1 전해액 탱크의 기상 영역으로부터 산소 가스를 유출시키는, 산소 가스 배출관과,
상기 제2 전해액 탱크에 접속되고, 상기 제2 전해액 탱크의 기상 영역으로부터 수소 가스를 유출시키는, 수소 가스 배출관과,
상기 제1 전해액 탱크 및 상기 제2 전해액 탱크로부터, 상기 양극실 및 상기 음극실에 전해액을 공급하는, 순환 장치를 구비하고,
상기 전해액은 알칼리 수용액인 것을 특징으로 하는, 알칼리수 전해 장치.
[2] 상기 순환 장치가,
상기 제1 전해액 탱크 및 상기 제2 전해액 탱크에 접속된 집합 배관과,
상기 집합 배관 및 상기 전해조에 접속되고, 상기 집합 배관을 통해서 안내된 전해액을 상기 양극실 및 상기 음극실에 공급하는, 순환 펌프를 구비하는, [1]에 기재된 알칼리수 전해 장치.
[3] 상기 순환 장치가,
상기 제1 전해액 탱크로부터 상기 양극실에 전해액을 공급하는, 제1 순환 펌프와,
상기 제2 전해액 탱크로부터 상기 음극실에 전해액을 공급하는, 제2 순환 펌프를 구비하는, [1]에 기재된 알칼리수 전해 장치.
[4] 상기 제1 전해액 탱크의 기상 영역에 있어서의 가스 조성을 감시하는, 제1 가스 조성 검지기와,
상기 제2 전해액 탱크의 기상 영역에 있어서의 가스 조성을 감시하는, 제2 가스 조성 검지기를 더 구비하는, [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 알칼리수 전해 장치.
[5] 상기 제1 전해액 탱크의 액상 영역과, 상기 제2 전해액 탱크의 액상 영역을, 전해액이 유통 가능하게 접속하는 연통 배관을 더 구비하는, [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 알칼리수 전해 장치.
[6] 양극을 수용하여 산소 가스를 발생하는 양극실과, 음극을 수용하여 수소 가스를 발생하는 음극실과, 상기 양극실과 상기 음극실을 구획하는 이온 투과성의 격막을 구비하는 전해조를 사용하여, 알칼리 수용액인 전해액을 전해함으로써 산소 가스 및 수소 가스를 제조하는 방법으로서,
(a) 상기 양극실 및 상기 음극실에 전해액을 공급하면서 상기 양극과 상기 음극 사이에 통전함으로써, 상기 양극으로부터 산소 가스를 발생시키며 또한 상기 음극으로부터 수소 가스를 발생시키는 공정과,
(b) 상기 양극실로부터 전해액 및 산소 가스를 포함하는 제1 기액 혼합물을 회수하는 공정과,
(c) 상기 음극실로부터 전해액 및 수소 가스를 포함하는 제2 기액 혼합물을 회수하는 공정과,
(d) 상기 제1 기액 혼합물을 기액 분리하는 공정과,
(e) 상기 제2 기액 혼합물을 기액 분리하는 공정과,
(f) 상기 제1 기액 혼합물의 기액 분리에 의해 분리된 전해액을, 제1 전해액 탱크에 저류하는 공정과,
(g) 상기 제2 기액 혼합물의 기액 분리에 의해 분리된 전해액을, 제2 전해액 탱크에 저류하는 공정과,
(h) 상기 제1 기액 혼합물의 기액 분리에 의해 분리된 산소 가스를, 상기 제1 전해액 탱크의 기상 영역에 도입하는 공정과,
(i) 상기 제2 기액 혼합물의 기액 분리에 의해 분리된 수소 가스를, 상기 제2 전해액 탱크의 기상 영역에 도입하는 공정과,
(j) 상기 제1 전해액 탱크의 기상 영역으로부터 산소 가스를 회수하는 공정과,
(k) 상기 제2 전해액 탱크의 기상 영역으로부터 수소 가스를 회수하는 공정과,
(l) 상기 제1 전해액 탱크 및 상기 제2 전해액 탱크로부터, 상기 양극실 및 상기 음극실에 전해액을 공급하는 공정을 포함하는, 산소 가스 및 수소 가스의 제조 방법.
[7] 상기 공정 (l)이, 상기 제1 전해액 탱크에 저류된 전해액과, 상기 제2 전해액 탱크에 저류된 전해액과의 혼합물을, 상기 양극실 및 상기 음극실에 공급하는 것을 포함하는, [6]에 기재된 산소 가스 및 수소 가스의 제조 방법.
[8] 상기 공정 (l)이,
상기 제1 전해액 탱크에 저류된 전해액을, 상기 양극실에 공급하는 것, 및
상기 제2 전해액 탱크에 저류된 전해액을, 상기 음극실에 공급하는 것을 포함하는, [6]에 기재된 산소 가스 및 수소 가스의 제조 방법.
[9] (m) 상기 제1 전해액 탱크의 기상 영역 중의 가스 조성을 감시하는 공정과,
(n) 상기 제2 전해액 탱크의 기상 영역 중의 가스 조성을 감시하는 공정을 더 포함하는, [6] 내지 [8] 중 어느 하나에 기재된 산소 가스 및 수소 가스의 제조 방법.
본 발명의 알칼리수 전해 장치에 있어서는, 양극실로부터 회수된 전해액을 저류하는 제1 전해액 탱크의 기상 영역에, 양극실로부터 회수된 산소 가스가 산소 가스 취입관을 통해서 안내되고, 제1 전해액 탱크의 기상 영역으로부터 산소 가스 배출관을 통해서 산소 가스가 유출됨과 함께, 음극실로부터 회수된 전해액을 저류하는 제2 전해액 탱크의 기상 영역에, 음극실로부터 회수된 수소 가스가 수소 가스 취입관을 통해서 안내되고, 제2 전해액 탱크의 기상 영역으로부터 수소 가스 배출관을 통해서 수소 가스가 유출된다. 따라서, 본 발명의 알칼리수 전해 장치에 의하면, 순환 탱크의 기상 영역 중의 가스 조성이 폭발 한계에 달하는 것을 방지함과 함께, 전해액 중의 용존 가스가 가스 순도에 미치는 악영향을 저감하면서 수소 가스 및 산소 가스 양쪽을 제조하는 것이 가능한 알칼리수 전해 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 수소 가스 및 산소 가스 제조 방법에 있어서는, 특히 공정 (f) 내지 (k)를 구비함으로써, 양극실로부터 회수된 전해액을 저류하는 제1 전해액 탱크의 기상 영역에, 양극실로부터 회수된 산소 가스가 도입되고, 제1 전해액 탱크의 기상 영역으로부터 산소 가스가 회수됨과 함께, 음극실로부터 회수된 전해액을 저류하는 제2 전해액 탱크의 기상 영역에, 음극실로부터 회수된 수소 가스가 도입되고, 제2 전해액 탱크의 기상 영역으로부터 수소 가스가 회수된다. 따라서, 본 발명의 수소 가스 및 산소 가스 제조 방법에 의하면, 순환 탱크의 기상 영역 중의 가스 조성이 폭발 한계에 달하는 것을 방지함과 함께, 전해액 중의 용존 가스가 가스 순도에 미치는 악영향을 저감하면서 수소 가스 및 산소 가스 양쪽을 제조하는 것이 가능한, 산소 가스 및 수소 가스의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 알칼리수 전해 장치(100)를 모식적으로 설명하는 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 알칼리수 전해조(200)를 모식적으로 설명하는 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 알칼리수 전해조(200)를 모식적으로 설명하는 도면.
본 발명의 상기한 작용 및 이득은, 이하에 설명하는 발명을 실시하기 위한 형태로부터 분명해진다. 이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 단, 본 발명은 이들 형태에 한정되는 것은 아니다. 또, 도면은 반드시 정확한 치수를 반영한 것은 아니다. 또한 도면에서는, 일부의 부호를 생략할 경우가 있다. 본 명세서에 있어서는 특별히 언급하지 않는 한, 수치 A 및 B에 대해서 「A∼B」와 같은 표기는 「A 이상 B 이하」를 의미하는 것으로 한다. 이러한 표기에 있어서 수치 B에만 단위를 부여했을 경우에는, 당해 단위가 수치 A에도 적용되는 것으로 한다. 또한 「또는」 및 「혹은」의 단어는, 특별히 언급이 없는 한 논리합을 의미하는 것으로 한다.
<1. 알칼리수 전해 장치 (1)>
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 알칼리수 전해 장치(100)(이하에 있어서 「전해 장치(100)」라고 할 경우가 있음)를 모식적으로 설명하는 도면이다. 전해 장치(100)는, 전해액으로서 알칼리수를 사용하고, 알칼리수의 전기 분해에 의해 산소 가스 및 수소 가스를 제조하는 장치이다. 전해 장치(100)는, 전해조(10)와, 제1 기액 분리기(20)와, 제2 기액 분리기(30)와, 제1 전해액 탱크(40)와, 제2 전해액 탱크(50)와, 순환 장치(60)를 구비하고 있다. 도 1 중, 화살표는 물질이 흐르는 방향을 가리키고 있다.
전해조(10)는, 양극을 수용하여 산소 가스를 발생하는 양극실(11), 음극을 수용하여 수소 가스를 발생하는 음극실(12), 및 양극실(11)과 음극실(12)을 구획하는 이온 투과성의 격막(13)을 구비하고 있다. 전해조(10)로서는, 알칼리수 전해 장치에 종래 사용되고 있는 형태의 전해조를 특별히 제한 없이 채용할 수 있다.
제1 기액 분리기(20)는, 양극액·가스 회수관(21)을 통해서 양극실(11)에 접속되어 있고, 양극실(11)로부터 유출된 전해액 및 산소 가스를 기액 분리한다. 제2 기액 분리기(30)는, 음극액·가스 회수관(31)을 통해서 음극실(12)에 접속되어 있고, 음극실(12)로부터 유출된 전해액 및 수소 가스를 기액 분리한다. 제1 기액 분리기(20) 및 제2 기액 분리기(30)로서는, 알칼리수 전해 장치에 종래 사용되고 있는 형태의 기액 분리기를 특별히 제한 없이 채용할 수 있다.
제1 전해액 탱크(40)는, 제1 기액 분리기(20)에 접속되어 있고, 제1 기액 분리기(20)에 의해 분리된 전해액을 수용하여 저류한다. 제1 기액 분리기(20)에 의해 분리된 전해액은, 양극액 배출관(22)을 통해서 제1 전해액 탱크(40)에 도입된다. 제1 전해액 탱크(40)의 내부에는, 저류된 전해액으로 점해져 있는 액상 영역(40a)과, 액상 영역(40a)의 상측의 기상 영역(40b)이 존재한다.
제2 전해액 탱크(50)는, 제2 기액 분리기(30)에 접속되어 있고, 제2 기액 분리기(30)에 의해 분리된 전해액을 수용하여 저류한다. 제2 기액 분리기(30)에 의해 분리된 전해액은, 음극액 배출관(32)을 통해서 제2 전해액 탱크(50)에 도입된다. 제2 전해액 탱크(50)의 내부에는, 저류된 전해액으로 점해져 있는 액상 영역(50a)과, 액상 영역(50a)의 상측의 기상 영역(50b)이 존재한다.
제1 전해액 탱크(40)의 액상 영역(40a)과, 제2 전해액 탱크(50)의 액상 영역(50a)은, 연통 배관(80)에 의해 전해액이 유통 가능하게 접속되어 있다. 즉, 제1 전해액 탱크(40)의 액상 영역(40a)을 점하는 전해액은, 연통 배관(80)을 통해서 제2 전해액 탱크(50)의 액상 영역(50a)으로 이동하는 것이 가능하며, 또한 제2 전해액 탱크(50)의 액상 영역(50a)을 점하는 전해액은, 연통 배관(80)을 통해서 제1 전해액 탱크(40)의 액상 영역(40a)으로 이동하는 것이 가능하다.
순환 장치(60)는, 제1 전해액 탱크(40) 및 제2 전해액 탱크(50)로부터, 양극실(11) 및 음극실(12)에 전해액을 공급한다. 순환 장치(60)는, 제1 전해액 탱크(40)의 액상 영역(40a) 및 제2 전해액 탱크의 액상 영역(50a)에 접속된 집합 배관(62)과, 집합 배관(62) 및 전해조(10)에 접속되고, 집합 배관(62)을 통해서 안내된 전해액을, 전해액 공급관(63)을 통해서 양극실(11) 및 음극실(12)에 공급하는 순환 펌프(61)를 구비하고 있다. 전해액 공급관(63)은 도중에 분기(分岐)되어 있고, 순환 펌프(61)로부터 송출된 전해액을, 양극실(11) 및 음극실(12)의 각각에 도입한다. 순환 펌프(61)로서는, 알칼리수 전해 장치에 종래 사용되고 있는 형태의 순환 펌프를 특별히 제한 없이 사용할 수 있다.
전해 장치(100)는, 제1 기액 분리기(20) 및 제1 전해액 탱크(40)에 접속되고, 제1 기액 분리기(20)에 의해 분리된 산소 가스를 제1 전해액 탱크(40)의 기상 영역(40b)으로 안내하는 산소 가스 취입관(23)과, 제2 기액 분리기(30) 및 제2 전해액 탱크(50)에 접속되고, 제2 기액 분리기(30)에 의해 분리된 수소 가스를 제2 전해액 탱크(50)의 기상 영역(50b)으로 안내하는 수소 가스 취입관(33)을 더 구비하고 있다.
전해 장치(100)는, 제1 전해액 탱크(40)에 접속되고, 제1 전해액 탱크(40)의 기상 영역(40b)으로부터 산소 가스를 유출시키는 산소 가스 배출관(41)과, 제2 전해액 탱크(50)에 접속되고, 제2 전해액 탱크(50)의 기상 영역(50b)으로부터 수소 가스를 유출시키는 수소 가스 배출관(51)을 더 구비하고 있다. 전해 장치(100)에 있어서 제조된 산소 가스는 최종적으로 산소 가스 배출관(41)으로부터 회수되고, 전해 장치(100)에 있어서 제조된 수소 가스는 최종적으로 수소 가스 배출관(51)으로부터 회수된다.
전해 장치(100)는, 제1 전해액 탱크(40)의 기상 영역(40b)에 있어서의 가스 조성을 감시하는 제1 가스 조성 검지기(71)와, 제2 전해액 탱크(50)의 기상 영역(50b)에 있어서의 가스 조성을 감시하는 제2 가스 조성 검지기(72)를 더 구비하고 있다. 전해 장치(100)에 있어서, 제1 가스 조성 검지기(71)는 제1 전해액 탱크(40)의 가스 출측(出側)(즉, 산소 가스 배출관(41)의 도중)에 접속되어 있고, 제2 가스 조성 검지기(72)는 제2 전해액 탱크(50)의 가스 출측(즉, 수소 가스 배출관(51)의 도중)에 접속되어 있다. 제1 가스 조성 검지기(71)로서는, 산소를 주성분으로 하는 가스 중의 수소 가스 농도를 측정하는 것이 가능한 종래의 가스 조성 검지기를 특별히 제한 없이 사용할 수 있고, 제2 가스 조성 검지기(72)로서는, 수소를 주성분으로 하는 가스 중의 산소 가스 농도를 측정하는 것이 가능한 종래의 가스 조성 검지기를 특별히 제한 없이 사용할 수 있다.
<2. 산소 가스 및 수소 가스 제조 방법 (1)>
전해 장치(100)의 동작, 및 전해 장치(100)를 사용하는 형태의 산소 가스 및 수소 가스의 제조 방법에 대해서, 도 1을 참조하면서 더욱 설명한다.
전해조(10)의 양극실(11) 및 음극실(12)에 전해액을 공급하면서, 양극실(11)에 수용된 양극과 음극실(12)에 수용된 음극 사이에 통전함으로써, 양극실(11)에 있어서는 양극으로부터 산소 가스가 발생하고, 음극실(12)에 있어서는 음극으로부터 수소 가스가 발생한다(스텝 (a)).
양극실(11)로부터는, 전해액 및 양극실(11)에서 발생한 산소 가스를 포함하는 제1 기액 혼합물이 회수된다(스텝 (b)). 양극실(11)로부터 회수된 제1 기액 혼합물은, 양극액·가스 회수관(21)을 통해서 제1 기액 분리기(20)로 안내된다.
음극실(12)로부터는, 전해액 및 음극실(12)에서 발생한 수소 가스를 포함하는 제2 기액 혼합물이 회수된다(스텝 (c)). 음극실(12)로부터 회수된 제2 기액 혼합물은, 음극액·가스 회수관(31)을 통해서 제2 기액 분리기(30)로 안내된다.
양극액·가스 회수관(21)을 통해서 양극실(11)로부터 안내된 제1 기액 혼합물은, 제1 기액 분리기(20)에 있어서 기액 분리된다(스텝 (d)). 제1 기액 분리기(20)는, 기액 분리한 전해액(양극액)을 양극액 배출관(22)으로 유출시키고, 기액 분리한 산소 가스를 산소 가스 취입관(23)으로 유출시킨다.
음극액·가스 회수관(31)을 통해서 음극실(12)로부터 안내된 제2 기액 혼합물은, 제2 기액 분리기(30)에 있어서 기액 분리된다(스텝 (e)). 제2 기액 분리기(30)는, 기액 분리한 전해액(음극액)을 음극액 배출관(32)으로 유출시키고, 기액 분리한 수소 가스를 수소 가스 취입관(33)으로 유출시킨다.
제1 기액 분리기(20)에 있어서 기액 분리된 전해액(양극액)은, 양극액 배출관(22)을 통해서 제1 전해액 탱크(40)로 안내되고, 제1 전해액 탱크(40)에 저류된다(스텝 (f)).
제2 기액 분리기(30)에 있어서 기액 분리된 전해액(음극액)은, 음극액 배출관(32)을 통해서 제2 전해액 탱크(50)로 안내되고, 제2 전해액 탱크(50)에 저류된다(스텝 (g)).
제1 기액 분리기(20)에 있어서 기액 분리된 산소 가스는, 산소 가스 취입관(23)을 통해서, 제1 전해액 탱크(40)의 기상 영역(40b)에 도입된다(스텝 (h)).
제2 기액 분리기(30)에 있어서 기액 분리된 수소 가스는, 수소 가스 취입관(33)을 통해서, 제2 전해액 탱크(50)의 기상 영역(50b)에 도입된다(스텝 (i)).
제1 전해액 탱크(40)의 기상 영역(40b) 중의 산소 가스는, 산소 가스 배출관(41)을 통해서 기상 영역(40b)으로부터 회수된다(스텝 (j)). 산소 가스 배출관(41)을 통해서 기상 영역(40b)으로부터 회수되는 가스는, 산소 가스 취입관(23)을 통해서 기상 영역(40b)에 도입된 산소 가스에 더하여, 제1 전해액 탱크(40)의 액상 영역(40a)을 점하는 전해액으로부터 기상 영역(40b)으로 방출된 용존 가스도 포함하고 있다. 상기한 바와 같이, 스텝 (a)에 있어서는, 전해조(10)의 양극실(11) 및 음극실(12)에 전해액을 공급하면서, 양극실(11)에 수용된 양극과 음극실(12)에 수용된 음극 사이에 통전함으로써, 양극실(11)에 있어서는 양극으로부터 산소 가스가 발생하고, 음극실(12)에 있어서는 음극으로부터 수소 가스가 발생한다. 전해조(10)에 있어서 양극실(11)과 음극실(12)은, 이온 투과성의 격막(13)에 의해 구획되어 있지만, 격막(13)의 가스의 차단성은 통상, 완전하지 않기 때문에, 양극실(11)로부터 회수되는 산소 가스에는 인접하는 음극실(12)에서 발생한 수소 가스가 소량 혼입해 있다. 마찬가지로, 음극실(12)로부터 회수되는 수소 가스에는 인접하는 양극실(11)에서 발생한 산소 가스가 소량 혼입해 있다. 또한, 제1 기액 분리기(20) 및 제2 기액 분리기(30)가, 금속 재료를 포함해서 이루어지는 접액부와, 당해 금속 재료의 전식(電食)을 억제하기 위한 희생 전극을 구비하고 있을 경우에는, 전해조(10)로부터의 리크 전류에 의해 역(逆)전해 반응이 일어나므로, 제1 기액 분리기(20)(산소 가스측)에서는 미량의 수소 가스가 발생하여 당해 발생한 미량의 수소 가스가 제1 기액 분리기(20)로부터 유출되는 산소 가스 중에 혼입하고, 제2 기액 분리기(30)(수소 가스측)에서는 미량의 산소 가스가 발생하여 당해 발생한 미량의 산소 가스가 제2 기액 분리기(30)로부터 유출되는 수소 가스 중에 혼입한다. 따라서, 액상 영역(40a)을 점하는 전해액 중의 용존 가스에는 산소 가스뿐만 아니라 수소 가스도 약간량 포함된다. 그러나, 당해 수소 가스가 액상 영역(40a)으로부터 기상 영역(40b)으로 방출되었다고 해도, 당해 수소 가스는 산소 가스 취입관(23)을 통해서 기상 영역(40b)에 도입된 산소 가스와 함께, 산소 가스 배출관(41)을 통해서 기상 영역(40b)으로부터 신속하게 배출되므로, 기상 영역(40b) 중의 수소 가스 농도가 폭발 한계에 이르기까지 상승하는 것이 방지된다. 이에 더하여, 제1 전해액 탱크(40)의 액상 영역(40a)을 점하는 전해액은, 양극실(11)로부터 회수된 전해액(양극액)이므로, 당해 전해액 중의 용존 가스의 주성분은 산소 가스이다. 즉, 당해 전해액 중의 용존 가스로서 수소 가스가 포함되어 있었다고 해도, 수소 가스는 용존 가스의 부성분에 지나지 않는다. 따라서 제1 전해액 탱크(40)의 액상 영역(40a)을 점하는 전해액으로부터 기상 영역(40b)으로 방출되는 용존 가스가 산소 가스 배출관(41)으로부터 회수되는 산소 가스의 순도에 주는 영향은 경미하다.
제2 전해액 탱크(50)의 기상 영역(50b) 중의 수소 가스는, 수소 가스 배출관(51)을 통해서 기상 영역(50b)으로부터 회수된다(스텝 (k)). 수소 가스 배출관(51)을 통해서 기상 영역(50b)으로부터 회수되는 가스는, 수소 가스 취입관(33)을 통해서 기상 영역(50b)에 도입된 수소 가스에 더하여, 제2 전해액 탱크(50)의 액상 영역(50a)을 점하는 전해액으로부터 기상 영역(50b)으로 방출된 용존 가스도 포함하고 있다. 이 용존 가스에는, 상기 설명한 제1 전해액 탱크(40)에 있어서의 액상 영역(40a)의 경우와 반대의 관계로, 수소 가스뿐만 아니라 산소 가스도 약간량 포함된다. 그러나, 당해 산소 가스가 액상 영역(50a)으로부터 기상 영역(50b)으로 방출되었다고 해도, 당해 산소 가스는 수소 가스 취입관(33)을 통해서 기상 영역(50b)에 도입된 수소 가스와 함께, 수소 가스 배출관(51)을 통해서 기상 영역(50b)으로부터 신속하게 배출되므로, 기상 영역(50b) 중의 산소 가스 농도가 폭발 한계에 이르기까지 상승하는 것이 방지된다. 이에 더하여, 제2 전해액 탱크(50)의 액상 영역(50a)을 점하는 전해액은, 음극실(12)로부터 회수된 전해액(음극액)이므로, 당해 전해액 중의 용존 가스의 주성분은 수소 가스이다. 즉, 당해 전해액 중의 용존 가스로서 산소 가스가 포함되어 있었다고 해도, 산소 가스는 용존 가스의 부성분에 지나지 않는다. 따라서 제2 전해액 탱크(50)의 액상 영역(50a)을 점하는 전해액으로부터 기상 영역(50b)으로 방출되는 용존 가스가 수소 가스 배출관(51)으로부터 회수되는 수소 가스의 순도에 주는 영향은 경미하다.
제1 전해액 탱크(40) 및 제2 전해액 탱크(50)에 저류된 전해액은, 집합 배관(62)을 통해서 순환 펌프(61)로 안내되어 순환 펌프(61)로부터 송출되고, 제1 전해액 탱크(40)로부터 안내된 전해액과 제2 전해액 탱크(50)로부터 안내된 전해액과의 혼합물이 전해액 공급관(63)을 통해서 양극실(11) 및 음극실(12)에 공급된다(스텝 (l)). 전해 장치(100)를 연속적으로 운전하는 것, 즉, 상기 스텝 (a) 내지 (l)이 동시에 연속적으로 행해짐으로써, 알칼리수의 전해에 의한 산소 가스 및 수소 가스의 제조가 연속적으로 행해진다. 전해 장치(100)를 운전하는 동안에, 음극 반응과 양극 반응과의 물 소비 속도의 차이 등에 의해 제1 전해액 탱크(40)와 제2 전해액 탱크(50) 사이에서 액면차가 생겼을 경우에는, 연통 배관(80)을 통해서 전해액이 한쪽의 전해액 탱크로부터 다른쪽의 전해액 탱크로 이동함으로써, 액면차가 저감 내지 해소된다. 이러한 연통 배관을 구비하는 형태의 전해 장치에 있어서는, 연통 배관을 통해서 한쪽의 탱크로부터 다른쪽의 탱크로 전해액이 유입됨과 동시에, 연통 배관을 통해서 유입되는 전해액이 당해 전해액 중의 용존 가스도 함께 가지고 들어가므로, 전해 장치가 본 발명의 구성을 갖지 않을 경우에는 연통 배관을 통해서 전해액이 유입되는 측의 탱크에 있어서 기상 영역 중의 가스 조성이 폭발 한계에 달하기 쉬워진다. 이에 대하여 본 발명의 전해 장치에 의하면, 이러한 연통 배관을 구비할 경우여도, 각 전해액 탱크의 기상 영역 중의 가스 조성이 폭발 한계에 달하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 이러한 연통 배관을 구비하는 형태의 전해 장치에 있어서는, 본 발명의, 각 전해액 탱크의 기상 영역 중의 가스 조성이 폭발 한계에 달하는 것을 방지하는 효과가, 보다 현저하게 발휘된다.
제1 전해액 탱크(40)의 가스 출측에 배치된 제1 가스 조성 검지기(71)에 의해, 제1 전해액 탱크(40)의 기상 영역(40b)에 있어서의 가스 조성이 감시된다(스텝 (m)). 제1 전해액 탱크(40)의 가스 출측에 있어서 관측되는 가스 조성과, 기상 영역(40b)에 있어서의 가스 조성은 동일하므로, 제1 전해액 탱크(40)의 가스 출측에 배치된 가스 조성 검지기에 의해 기상 영역(40b)에 있어서의 가스 조성을 감시하는 것이 가능하다.
제2 전해액 탱크(50)의 가스 출측에 배치된 제2 가스 조성 검지기(72)에 의해, 제2 전해액 탱크(50)의 기상 영역(50b)에 있어서의 가스 조성이 감시된다(스텝 (n)). 제2 전해액 탱크(50)의 가스 출측에 있어서 관측되는 가스 조성과, 기상 영역(50b)에 있어서의 가스 조성은 동일하므로, 제2 전해액 탱크(50)의 가스 출측에 배치된 가스 조성 검지기에 의해 기상 영역(50b)에 있어서의 가스 조성을 감시하는 것이 가능하다.
제1 가스 조성 검지기(71)에 의한 가스 조성의 감시(스텝 (m)), 및 제2 가스 조성 검지기(72)에 의한 가스 조성의 감시(스텝 (n))는, 연속적으로 행해도 되고, 간헐적으로 행해도 되지만, 전해 장치(100)의 이상(異常)을 조기에 검지하는 관점에서는 연속적으로 행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 관한 상기 설명에서는, 제1 전해액 탱크(40)의 가스 출측에 배치된 제1 가스 조성 검지기(71), 및 제2 전해액 탱크(50)의 가스 출측에 배치된 제2 가스 조성 검지기(72)를 구비하는 형태의 전해 장치(100), 그리고, 당해 전해 장치(100)를 사용하는 형태의 산소 가스 및 수소 가스의 제조 방법을 예로 들었지만, 본 발명은 당해 형태에 한정되지 않는다. 제1 가스 조성 검지기 및 제2 가스 조성 검지기의 배치 개소는, 각 전해액 탱크의 가스 출측 이외의 개소로 하는 것도 가능하다. 예를 들면, 각 가스 조성 검지기를 각 전해액 탱크의 기상 영역 중에 배치해도 된다. 또한 예를 들면, 각 가스 조성 검지기를 각 기액 분리기의 가스 출측(각 전해액 탱크의 상류측)에 배치해도 된다. 본 발명의 알칼리수 전해 장치에 있어서는, 전해조로부터 회수된 각 가스는, 각 전해액 탱크의 기상 영역을 경유한 후에 취출된다. 따라서, 각 가스 조성 검지기를 각 기액 분리기의 가스 출측(각 전해액 탱크의 상류측)에 배치했을 경우여도, 각 전해액 탱크의 기상 영역에 있어서의 가스 조성을 감시하는 것이 가능하다. 또한 예를 들면, 제1 가스 조성 검지기 및 제2 가스 조성 검지기를 구비하지 않는 형태의 알칼리수 전해 장치로 하는 것도 가능하다.
본 발명에 관한 상기 설명에서는, 제1 전해액 탱크(40)의 액상 영역(40a)과, 제2 전해액 탱크(50)의 액상 영역(50a)을, 전해액이 유통 가능하게 접속하는 연통 배관(80)을 구비하는 형태의 전해 장치(100), 그리고, 당해 전해 장치를 사용하는 형태의 산소 가스 및 수소 가스의 제조 방법을 예로 들었지만, 본 발명은 당해 형태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제1 전해액 탱크의 액상 영역과 제2 전해액 탱크의 액상 영역을 접속하는 연통 배관을 구비하지 않는 형태의 알칼리수 전해 장치로 하는 것도 가능하다.
<3. 알칼리수 전해 장치 (2)>
본 발명에 관한 상기 설명에서는, 순환 장치(60)가, 제1 전해액 탱크(40) 및 제2 전해액 탱크(50)에 접속된 집합 배관(62)과, 집합 배관(62) 및 전해조(10)에 접속되고, 집합 배관(62)을 통해서 안내된 전해액을 양극실(11) 및 음극실(12)에 공급하는 순환 펌프(61)를 구비하는 형태의 전해 장치(100), 그리고, 당해 전해 장치(100)를 사용하는 형태의 산소 가스 및 수소 가스의 제조 방법을 예로 들었지만, 본 발명은 당해 형태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 순환 장치가, 제1 전해액 탱크로부터 양극실에 전해액을 공급하는 제1 순환 펌프와, 제2 전해액 탱크로부터 음극실에 전해액을 공급하는 제2 순환 펌프를 구비하는 형태의 알칼리수 전해 장치로 하는 것도 가능하다. 도 2는, 그러한 다른 실시형태에 따른 알칼리수 전해 장치(200)(이하에 있어서 「전해 장치(200)」라고 할 경우가 있음)를 모식적으로 설명하는 도면이다. 도 2에 있어서, 도 1에 이미 나타난 요소와 동일한 요소에는 도 1에 있어서의 부호와 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략할 경우가 있다.
전해 장치(200)는, 순환 장치(60)를 대신하여 순환 장치(260)를 구비하는 점에 있어서, 상기 설명한 전해 장치(100)와 다르다. 순환 장치(260)는, 제1 전해액 탱크(40)로부터 양극실(11)에 전해액을 공급하는 제1 순환 펌프(261)와, 제2 전해액 탱크(50)로부터 음극실(12)에 전해액을 공급하는 제2 순환 펌프(262)를 구비한다. 순환 장치(260)는, 제1 전해액 탱크(40)의 액상 영역(40a)으로부터 전해액을 제1 순환 펌프(261)로 안내하는 배관(263)과, 제1 순환 펌프(261)로부터 송출된 전해액을 양극실(11)로 안내하는 배관(265)을 더 구비하고 있다. 또한 순환 장치(260)는, 제2 전해액 탱크(50)의 액상 영역(50a)으로부터 전해액을 제2 순환 펌프(262)로 안내하는 배관(264)과, 제2 순환 펌프(262)로부터 송출된 전해액을 음극실(12)로 안내하는 배관(266)을 더 구비하고 있다. 제1 순환 펌프(261) 및 제2 순환 펌프(262)로서는, 알칼리수 전해 장치에 종래 사용되고 있는 형태의 순환 펌프를 특별히 제한 없이 사용할 수 있다.
<4. 산소 가스 및 수소 가스 제조 방법 (2)>
전해 장치(200)의 동작, 및 전해 장치(200)를 사용하는 형태의 산소 가스 및 수소 가스의 제조 방법에 대해서, 도 2를 참조하면서 더욱 설명한다. 전해 장치(200)를 사용하는 형태의 산소 가스 및 수소 가스의 제조 방법은, 상기 스텝 (l)에 있어서만 다르다. 즉, 제1 전해액 탱크(40)에 저류된 전해액은, 배관(263)을 통해서 제1 순환 펌프(261)로 안내되어 제1 순환 펌프(261)로부터 송출되고, 배관(265)을 통해서 양극실(11)에 공급된다. 또한 제2 전해액 탱크(50)에 저류된 전해액은, 배관(264)을 통해서 제2 순환 펌프(262)로 안내되어 제2 순환 펌프(262)로부터 송출되고, 배관(266)을 통해서 음극실에 공급된다(스텝 (l')).
전해 장치(200)를 연속적으로 운전하는 것, 즉, 상기 스텝 (a) 내지 (k) 및 (l')이 동시에 연속적으로 행해짐으로써, 알칼리수의 전해에 의한 산소 가스 및 수소 가스의 제조가 연속적으로 행해진다. 전해 장치(200)를 운전하는 동안에, 음극 반응과 양극 반응과의 물 소비 속도의 차이 등에 의해 제1 전해액 탱크(40)와 제2 전해액 탱크(50) 사이에서 액면차가 생겼을 경우에는, 연통 배관(80)을 통해서 전해액이 한쪽의 전해액 탱크로부터 다른쪽의 전해액 탱크로 이동함으로써, 액면차가 저감 내지 해소된다.
이러한 전해 장치(200), 및 전해 장치(200)를 사용하는 형태의 산소 가스 및 수소 가스의 제조 방법에 의해서도, 전해 장치(100)에 관련하여 상기 설명한 효과를 얻는 것이 가능하다.
100, 200: 전해 장치 10: 전해조
11: 양극실 12: 음극실
13: (이온 투과성의) 격막 20: 제1 기액 분리기
21: 양극액·가스 회수관 22: 양극액 배출관
23: 산소 가스 취입관 30: 제2 기액 분리기
31: 음극액·가스 회수관 32: 음극액 배출관
33: 수소 가스 취입관 40: 제1 전해액 탱크
40a, 50a: 액상 영역 40b, 50b: 기상 영역
41: 산소 가스 배출관 50: 제2 전해액 탱크
51: 수소 가스 배출관 60, 260: 순환 장치
61: 순환 펌프 62: 집합 배관
63: 전해액 공급관 261: 제1 순환 펌프
262: 제2 순환 펌프 263, 264, 265, 266: 배관
71: 제1 가스 조성 검지기 72: 제2 가스 조성 검지기
80: 연통 배관
11: 양극실 12: 음극실
13: (이온 투과성의) 격막 20: 제1 기액 분리기
21: 양극액·가스 회수관 22: 양극액 배출관
23: 산소 가스 취입관 30: 제2 기액 분리기
31: 음극액·가스 회수관 32: 음극액 배출관
33: 수소 가스 취입관 40: 제1 전해액 탱크
40a, 50a: 액상 영역 40b, 50b: 기상 영역
41: 산소 가스 배출관 50: 제2 전해액 탱크
51: 수소 가스 배출관 60, 260: 순환 장치
61: 순환 펌프 62: 집합 배관
63: 전해액 공급관 261: 제1 순환 펌프
262: 제2 순환 펌프 263, 264, 265, 266: 배관
71: 제1 가스 조성 검지기 72: 제2 가스 조성 검지기
80: 연통 배관
Claims (9)
- 양극을 수용하여 산소 가스를 발생하는 양극실과, 음극을 수용하여 수소 가스를 발생하는 음극실과, 상기 양극실과 상기 음극실을 구획하는 이온 투과성의 격막을 구비하는 전해조와,
상기 양극실에 접속되고, 상기 양극실로부터 유출된 전해액 및 산소 가스를 기액(氣液) 분리하는, 제1 기액 분리기와,
상기 음극실에 접속되고, 상기 음극실로부터 유출된 전해액 및 수소 가스를 기액 분리하는, 제2 기액 분리기와,
상기 제1 기액 분리기에 접속되고, 상기 제1 기액 분리기에 의해 분리된 전해액을 수용하여 저류(貯留)하는, 제1 전해액 탱크와,
상기 제2 기액 분리기에 접속되고, 상기 제2 기액 분리기에 의해 분리된 전해액을 수용하여 저류하는, 제2 전해액 탱크와,
상기 제1 기액 분리기 및 상기 제1 전해액 탱크에 접속되고, 상기 제1 기액 분리기에 의해 분리된 산소 가스를, 상기 제1 전해액 탱크의 기상(氣相) 영역으로 안내하는, 산소 가스 취입관(吹入管)과,
상기 제2 기액 분리기 및 상기 제2 전해액 탱크에 접속되고, 상기 제2 기액 분리기에 의해 분리된 수소 가스를, 상기 제2 전해액 탱크의 기상 영역으로 안내하는, 수소 가스 취입관과,
상기 제1 전해액 탱크에 접속되고, 상기 제1 전해액 탱크의 기상 영역으로부터 산소 가스를 유출시키는, 산소 가스 배출관과,
상기 제2 전해액 탱크에 접속되고, 상기 제2 전해액 탱크의 기상 영역으로부터 수소 가스를 유출시키는, 수소 가스 배출관과,
상기 제1 전해액 탱크 및 상기 제2 전해액 탱크로부터, 상기 양극실 및 상기 음극실에 전해액을 공급하는, 순환 장치를 구비하고,
상기 전해액은 알칼리 수용액인 것을 특징으로 하는, 알칼리수 전해 장치. - 제1항에 있어서,
상기 순환 장치가,
상기 제1 전해액 탱크 및 상기 제2 전해액 탱크에 접속된 집합 배관과,
상기 집합 배관 및 상기 전해조에 접속되고, 상기 집합 배관을 통해서 안내된 전해액을 상기 양극실 및 상기 음극실에 공급하는, 순환 펌프를 구비하는, 알칼리수 전해 장치. - 제1항에 있어서,
상기 순환 장치가,
상기 제1 전해액 탱크로부터 상기 양극실에 전해액을 공급하는, 제1 순환 펌프와,
상기 제2 전해액 탱크로부터 상기 음극실에 전해액을 공급하는, 제2 순환 펌프를 구비하는, 알칼리수 전해 장치. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 전해액 탱크의 기상 영역에 있어서의 가스 조성을 감시하는, 제1 가스 조성 검지기와,
상기 제2 전해액 탱크의 기상 영역에 있어서의 가스 조성을 감시하는, 제2 가스 조성 검지기를 더 구비하는, 알칼리수 전해 장치. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 전해액 탱크의 액상(液相) 영역과, 상기 제2 전해액 탱크의 액상 영역을, 전해액이 유통 가능하게 접속하는 연통 배관을 더 구비하는, 알칼리수 전해 장치. - 양극을 수용하여 산소 가스를 발생하는 양극실과, 음극을 수용하여 수소 가스를 발생하는 음극실과, 상기 양극실과 상기 음극실을 구획하는 이온 투과성의 격막을 구비하는 전해조를 사용하여, 알칼리 수용액인 전해액을 전해함으로써 산소 가스 및 수소 가스를 제조하는 방법으로서,
(a) 상기 양극실 및 상기 음극실에 전해액을 공급하면서 상기 양극과 상기 음극 사이에 통전함으로써, 상기 양극으로부터 산소 가스를 발생시키며 또한 상기 음극으로부터 수소 가스를 발생시키는 공정과,
(b) 상기 양극실로부터 전해액 및 산소 가스를 포함하는 제1 기액 혼합물을 회수하는 공정과,
(c) 상기 음극실로부터 전해액 및 수소 가스를 포함하는 제2 기액 혼합물을 회수하는 공정과,
(d) 상기 제1 기액 혼합물을 기액 분리하는 공정과,
(e) 상기 제2 기액 혼합물을 기액 분리하는 공정과,
(f) 상기 제1 기액 혼합물의 기액 분리에 의해 분리된 전해액을, 제1 전해액 탱크에 저류하는 공정과,
(g) 상기 제2 기액 혼합물의 기액 분리에 의해 분리된 전해액을, 제2 전해액 탱크에 저류하는 공정과,
(h) 상기 제1 기액 혼합물의 기액 분리에 의해 분리된 산소 가스를, 상기 제1 전해액 탱크의 기상 영역에 도입하는 공정과,
(i) 상기 제2 기액 혼합물의 기액 분리에 의해 분리된 수소 가스를, 상기 제2 전해액 탱크의 기상 영역에 도입하는 공정과,
(j) 상기 제1 전해액 탱크의 기상 영역으로부터 산소 가스를 회수하는 공정과,
(k) 상기 제2 전해액 탱크의 기상 영역으로부터 수소 가스를 회수하는 공정과,
(l) 상기 제1 전해액 탱크 및 상기 제2 전해액 탱크로부터, 상기 양극실 및 상기 음극실에 전해액을 공급하는 공정을 포함하는, 산소 가스 및 수소 가스의 제조 방법. - 제6항에 있어서,
상기 공정 (l)이,
상기 제1 전해액 탱크에 저류된 전해액과, 상기 제2 전해액 탱크에 저류된 전해액과의 혼합물을, 상기 양극실 및 상기 음극실에 공급하는 것을 포함하는, 산소 가스 및 수소 가스의 제조 방법. - 제6항에 있어서,
상기 공정 (l)이,
상기 제1 전해액 탱크에 저류된 전해액을, 상기 양극실에 공급하는 것, 및
상기 제2 전해액 탱크에 저류된 전해액을, 상기 음극실에 공급하는 것을 포함하는, 산소 가스 및 수소 가스의 제조 방법. - 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
(m) 상기 제1 전해액 탱크의 기상 영역 중의 가스 조성을 감시하는 공정과,
(n) 상기 제2 전해액 탱크의 기상 영역 중의 가스 조성을 감시하는 공정을 더 포함하는, 산소 가스 및 수소 가스의 제조 방법.
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