KR20010075597A - 고압 전해조 모듈 - Google Patents

Abstract

도면에 나타난 바와 같은 고압 전해조는 프레임(1) 내에 지지된 다수의 전해 챔버들을 가지며, 전해 챔버들은 전극들(3)이 가압하는 멤브레인(2)에 의하여 분리되어 있다. 전극들은 금속이 감겨진 시트(5)로 양극 플레이트(4)에 전기적으로 연결되어 있다. 프레임은 상부측에 넓은 도관 개방부(7)와 바닥측에 도관 개방부(8)를 갖는다. 도관 개방부(7)는 발생된 가스를 배출하며, 개방부(8)는 전해액의 공급 채널을 형성한다. 개방부(7)는 작은 연결 도관(9)으로 전해조 모듈의 내부 공간과 연결되고, 유사하게 개방부(8)는 작은 연결 도관(10)을 통하여 내부 공간에 연결된다. 링형 프레임은 전해액 공급 및 발생된 가스 제거를 위한 도관 개방부를 구비하며, 동심의 철부 및 요부를 갖는 연결 표면을 더 갖는다.

Description

고압 전해조 모듈{High pressure electrolyser module}

필터-프레스형 전해조는 소위 전해조 모듈 및 탈가스 챔버(degassing chamber), 물 공급 유니트 및 변환기/정류기 및 전해조의 다양한 부재들을 연결하기 위한 필요한 배관과 같은 다수의 주변 부재들을 포함한다. 전해조 모듈은 음극성과 양극성이 교대로 적층된 연속된 전해 챔버들을 포함한다. 각 챔버는 하나 또는 그 이상의 애노드(anode)와 캐소드(cathode)를 지지한다. 전해 챔버들은 선택적으로 침투성인 멤브레인 또는 다이아프램 (diaphragms)에 의해서 서로 격리된다. 음극성 및 양극성 챔버의 조합은 전해조 셀을 형성한다. 각 챔버 내에서, 전극들은 수직으로, 바람직하게는 멤브레인과 거의 접촉 상태로 위치한다. 이러한 구성은, 예를 들어서 전극들 사이의 멤브레인을 가압함으로서 이루어질 수 있다. 이러한 목적에 특히 적합한 멤브레인이 EP-A-0 232 923호에 설명되어 있다.

전해 챔버들은 프레임에 의해서 서로 지지되며, 프레임은 전해조의 외벽을 형성하고 다각형, 예를 들어 정사각형, 직사각형 또는 원형의 다양한 형상들을 취할 수 있다. 후자의 예에서, 프레임은 실제로 링 또는 원통형이다. 격리 멤브레인은 전극들과 함께 프레임에 고정된다. 프레임들은 전해액에 대해 비활성인 재료로 만들어지며 예를 들어 적합한 비도전성 막이 덮여진 금속으로 제조될 수 있으며, 또는 합성 물질과 같은 적합한 비활성 비도전성 재료로 만들어질 수 있다. 유연한 경화가능한 재료로 덮여져 있는 금속으로 만들어진 프레임이 WO-97/00979호로부터 알려져 있다.

각 전해 챔버 내에서, 전극들은 적합한 도전체에 의해서 연결되어져야 한다. 특별한 실시예에서, 이는 금속이 감겨진(metal woven) 시트에 전극을 접촉시킴으로서 달성될 수 있으며, 시트는 다시 프레임 내에 장착된 금속 플레이트와 접촉되며, 본 기술 분야에서 이 플레이트는 양극(bipolar) 플레이트로서 언급된다

발생된 가스는 일반적으로 전해조 유니트 상에 위치한 탈가스 챔버로 안내되며, 여기서 가스는 수집되고 가스로 부유되어 있는 전해액으로부터 분리된다. 탈가스된 전해액은 전해 챔버로 다시 재순환되며, 수집된 가스는 가압되고 적절한 압력 탱크 내에 저장된다. 전해 챔버들은 발생된 가스 또는 전해액 각각의 순환을 위하여 탈가스 챔버로 유도되는 또는 탈가스 챔버로부터 시작되는 외부 챔버에 연결될 수 있다.

전해 챔버에서, 프레임들은 그들 상부 및 바닥부에 적절한 도관들(conduits)을 가질 수 있다. 상부 도관들은 전기 분해 동안에 발생된 가스-전해액 혼합물을 배출하기 위한 수단이며, 바닥 도관은 전해액의 유입을 허용한다. 발생된 가스-전해액 혼합물은 상부 도관을 통하여 탈가스 유니트로 유도하는 튜브로 주입되며, 탈가스된 전해액은 탈가스 유니트로부터 프레임 내에서 하부 도관으로 다시 주입되고, 전해액은 프레임으로부터 전해 챔버로 유입된다.

필터 프레스 전해조가 EP-A-137,836호와 EP-A-56,759호에 개시되어 왔다. 예를 들어, 미국특허 제 5,139,635 호는 탈가스 챔버에 연결된 수직 적층 전해 챔버를 포함하는 필터-프레스형 전해조를 설명한다.

여기서, 공지된 필터-프레스형 가스 전해조들은 펌프, 탱크 및 배관들과 같은 다수의 주변 부재들을 수반하는 복잡한 장치이며, 따라서 관리, 검사 및 유지보수가 요구되는 다수의 이동 부품들을 포함한다. 따라서, 이동 부품들이 없거나 이동 부품들이 보다 적은 보다 간단한 장치가 유지보수가 거의 없거나 제한적인 유지보수를 필요로 하는 장치를 이루기 위한 바람직한 목적이다.

본 발명은 전기 분해의 가스 생산물을 위한 필터-프레스형(filter-press type) 고압 전해조 모듈에 관한 것이며, 또한 상기 모듈을 포함한 전해조에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 고압 전해조 모듈의 횡단면도.

도 2는 본 발명에 따른 링형 프레임의 정면도.

도 3은 링형 프레임의 횡단면도.

도 4는 2개의 탈가스 챔버 및 물 공급 시스템을 갖는 전해조의 개략적인 도면.

본 발명에 따른 고압 전해조는 이동 부재들을 회피하고 동시에 전해조의 보다 단순화된 장치로 인하여 주변 장치를 제거하고 관리 및 유지보수를 덜 요구하는 것이 목적이다.

본 발명은 고압 하에서도 작동하여 증가된 압력 하에 있고 별도의 압축 단계 없이 직접적으로 저장될 수 있는 가스를 생산하는 전해조에 관한 것이다. 다른 태양에서, 본 발명에 따른 전해조는 자연적인 대류에 의하여 즉, 강제 주입없이 전해조 및 탈가스 챔버 내에서의 전해액의 순환을 허용한다. 또 다른 태양에서, 구동력으로서 전해조 모듈 내에서 유리된 가스의 압력을 이용하여 전기 분해 공정 동안에 소모되는 물을 최소한의 이동 부재로 대치하기 위한 공급 시스템이 제공된다.

상술한 이점들에 더하여, 본 발명의 고압 전해조는 작동하지 않을 때 실온으로 냉각될 수 있다. 공지된 전해조들은 전형적으로 상승된 온도, 예를 들어 70℃에서 작동하며, 냉각될 때 누설을 보인다. 결과적으로, 작동되지 않을 때 전해조들은 이 상승된 온도를 유지하여야만 한다.

따라서 한 태양에서, 본 발명은 적층된 연속의 전해 챔버들을 포함하는 고압 전해조 모듈에 관한 것으로서, 각 챔버는 2개의 링형(ring shaped) 지지 프레임 내에서 지지되며, 프레임들은 전해액의 공급 및 발생된 가스의 제거를 위한 도관들을 형성하는 개방부들(openings)을 구비하며, 여기서

(1) 링형 프레임의 연결 표면은 링의 한 철부가 인접한 링의 요부 내에 꼭 맞는 형태인 하나 이상의 철부 및/또는 하나 이상의 요부를 갖는다.

(2) 가스켓은 특정 링의 철부와 인접 링의 요부 사이에 위치한다.

(3) 상기 도관의 림(rim)과 개방부의 외벽 간의 간격은 가스 또는 전해질 도관을 형성하며, 링형 프레임의 외벽은 적어도 200 바아(bar)의 압력 경도 (gradient)를 견딜 수 있는 재료이다.

다른 태양에서, 본 발명은 여기서 설명한 바와 같은 전해조 모듈을 포함하는 전해조에 관한 것이다.

전해조 모듈 내에서 발생된 가스는 전해액을 함유하며, 전형적으로 가스/전해액 혼합물은 일반적으로 거품 혼합물(foam mixture)을 형성하는 모듈 내에서 발생한다. 이 혼합물은 탈가스 챔버로 안내되며, 여기서 가스와 전해액은 분리된다. 여기서 사용한 바와 같이, 가스가 탈가스 챔버 내에서 분리될 때까지 전해조 모듈내에서 발생된 가스와 관련하여 사용될 때, 용어 "발생된 가스" 및 유사한 용어는 위에서 언급한 가스/전해액 혼합물을 포함하는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 고압 전해조 모듈 내의 전해 챔버들은 하나 이상의, 바람직하게는 챔버 내에서 수직적으로 위치한 2개의 전극들을 포함한다. 전극들은 전해액에 대하여 비활성인 공지의 재료로 제조된다. 챔버들은 반투명성 멤브레인 또는 다이아프램에 의하여 분리되며, 챔버당 2개의 전극이 사용되고, 전극들은 바람직하게는 멤브레인 또는 다이아프램에 대하여 가압되고 적절한 도전체에 의하여 연결된다. 바람직한 장치에서, 양극 플레이트는 2개의 전극들 사이에 위치하며, 2개의 금속성의 짜여진 시트들(metallic weaven sheets)을 각 전극 사이에 위치시킴으로서 전기 접촉이 이루어진다.

각 전해 챔버의 다양한 부재들은 전해 챔버의 외벽을 형성하는 링형 프레임 내에 지지된다. 이 프레임의 형태와 규격은 한편으로는 고압 전기분해를 또다른 한편으로는 전해질의 자연적인 대류를 보장하기 위한 필수적인 특징이다.

특정 실시예에서, 전해 챔버는 2개의 플랜지들, 바람직하게는 금속으로 만들어진 2개의 플랜지들 사이에 위치하며, 플랜지들은 전해 챔버들 적층체의 각 측부에 장착된다. 플랜지들은 다수의 결합 로드들과 함께 지지되며, 결합 로드들은 전해조 모듈의 외부에 위치하며 볼트로 고정된 플랜지들을 연결하여 전해조 챔버들을 함께 가압하여 견고하게 한다.

다른 태양에서, 본 발명은 링형 프레임을 제공하며, 링의 연결 표면은 링의 한 철부가 인접한 링의 철부 내에 꼭 맞는 형태로 한개 이상의 철부 및/또는 한개이상의 요부를 구비하며, 링은 바닥에 적어도 하나 그리고 상부에 적어도 하나의, 적어도 2개의 원통형 개방부들을 가지고, 도관의 림과 개방부의 외벽 사이의 간격은 가스 또는 전해액 도관을 형성하며, 링형 프레임의 외벽은 적어도 200 바아 (bar)의 압력 경도를 견딜 수 있는 재료로 이루어지며, 특히 상기 간격은 적어도 1.5㎝이다.

여기서 사용된 바와 같은 용어 "연결 표면"은 이후에 설명될 바와 같은 하나 이상의 철부를 갖는 링의 편평한 표면이며, 특정 링형 프레임은 이 표면에 의하여 인접 링과 접촉한다.

링형 프레임은 0.2 내지 1.5㎝ 범위의 두께(즉, 링의 2개의 연결 표면간의 간격), 특히 0.4 내지 1.0㎝, 바람직하게는 약 5 또는 약 6mm이다.

링의 내경은 전해조 챔버의 원하는 체적과 전기 분해 공정의 스케일(scale)에 따라 변화할 수 있다. 산업 응용을 위한 표준 전해조 모듈에서, 내경은 10 내지 100cm, 바람직하게는 20 내지 40cm이다. 전형적인 내경은 예를 들어 30cm이다. 링의 내부 규격은 때때로 표면, 즉 링의 내부 원에 의하여 경계가 정해진 표면의 항목으로 표현된다. 이러한 방법으로 표현된 특정 내부 규격은 300 내지 5,000㎠, 보다 특히 1,000 내지 3,000㎠, 또는 1,000 내지 2,500㎠, 예를 들어 약 2,000㎠ 또는 약 3,000㎠이다.

링형 프레임의 외부 림과 내부 림간의 간격, 즉 외경에서 내경을 뺀 값은 변화될 수 있으며, 적어도 약 5cm, 보다 특히 적어도 약 7cm, 예를 들어 약 10cm이다. 링의 외경은 상술한 내경의 규격 및 링 개방부의 위치에 좌우된다.

본 발명의 링형 프레임들의 연결 표면은 하나 또는 바람직하게는 동심 형태로 위치한 다수의 철부를 가질 수 있는 반면에, 인접 링은 하나 이상의 동일한 규격 및 형태의 요부를 포함할 수 있어 철부가 인접 링의 요부 내에 꼭 끼워진다. 또는 특정 링은 연결 표면에 하나 이상의 철부와 다른 표면에 하나 이상의 요부를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 연결 표면은 하나 이상의 철부뿐만 아니라 요부를 포함할 수 있다.

철부와 요부는 다양한 형태, 예를 들어 블록 형(block shaped; 즉, 정사각형 또는 직사각형) 또는 삼각형일 수 있다. 후자의 형태가 바람직하다. 특정한 바람직한 실시예에서, 링형 프레임의 연결 표면은 표면에 거친 형상(milled aspect)을 부여하는 일련의 작은 요부와 철부를 가지며, 철부와 요부는 삼각형 형상을 가짐으로서 표면의 횡단면은 톱니(saw-tooth) 형상을 갖는다. 각 철부간의 간격(및 각 요부간의 간격)은 변화할 수 있으나 상술한 특정한 바람직한 실시예에서는 0.5 내지 3mm 범위, 예를 들어 약 1mm이며, 철부의 상단과 요부의 바닥 사이의 간격은 0.5 내지 3mm의 범위 내이다.

바람직하게는, 철부/요부는 링의 외부 및 내부 림들에서의 작은 부분, 특히 링 모서리로부터 적어도 2 또는 3mm에서의 특정 종단부를 제외하고는 링의 모든 표면 주변을 커버한다.

특정한 바람직한 실시예에서, 도관 개방부 주변에 일련의 철부/요부가 동심적으로 위치한다. 이 실시예는 링의 보다 더 효과적인 밀폐를 허용한다. 이들 동심적인 철부/요부에 의하여 커버된 표면의 경계를 정하는 외부 원의 거리 및 도관 개방부의 외부 림은 도관 개방부 직경의 약 1/2이다.

링형 프레임들은 전해액에 대하여 비활성인 적절한 중합체 재료로 만들어지며, 바람직하게는 폴리페닐렌 설파이드, 폴리페닐렌 옥사이드 및 유사한 재료 및 특히 폴리설폰과 같은 열가소성 재료이다. 이들 링들은 일반적인 몰딩 기술에 의하여 제조된다.

보다 우수한 접촉을 보장하기 위하여 적절한 가스켓이 사용된다. 후자는 플랫형(flat type) 또는 O형 링일 수 있으며, 사용된 전해액에 대하여 비활성의 적절한 재료로 만들어진다. 특히, 가스켓은 합성물질로 만들어진 편평한 링(flat ring)이며, 2개의 이웃한 프레임의 거친 표면들(milled surfaces) 사이에서 가압된다. 이러한 링형의 편평한 가스켓은 바람직하게는 적절한 탄성 재료 및 폴리테트라플루오로에틸렌과 같은 비활성 중합체 재료로 만들어지며, 0.2 내지 1mm의 범위, 바람직하게는 약 0.5mm의 균일한 두께를 갖는다. 바람직하게는 이것은 링형 프레임의 편평한 표면과 동일하거나 다소 작은 규격이다. 후자의 예에서, 가스켓의 외측부는 프레임의 외측부의 작은 간격, 예를 들어 2mm 내에 놓여진다. 바람직하게는 편평한 가스켓은 링 내의 철부/요부에 의하여 형성된 표면을 커버한다.

링 프레임의 외벽과 가스 또는 전해액 도관을 형성하는 개방부의 림 사이의 간격은 중요하며(critical), 상기 간격에 의하여 커버된 링의 부분이 전해조 모듈의 내부 공간과 전해조 모듈 외부의 대기압 간의 압력 경도(pressure gradient)를 견딜 수 있을 정도가 되어야 한다. 특히, 상기 간격은 적어도 1.5cm이며, 보다 특별하게는 적어도 2cm 또는 적어도 3cm이다. 전해조가 약 200 바아(bar)에서 작동하는 경우에는, 약 2cm의 간격이 효과적임이 입증되었다.

링형 프레임은 적어도 3개의 개방부를 가지며, 상단의 2개는 발생된 가스를 제거하기 위한 것이며, 바닥부에 적어도 한개, 바람직하게는 2개의 개방부는 전해액의 공급 도관으로서 작용한다. 바람직하게는, 상단부에 2개 및 바닥부에 2개인 4개의 개방부가 있으며, 각 개방부의 중심은 링의 내부 및 외부 림에 대하여 동심적인 가상원 상에 위치하며, 개방부들은 대칭적으로 위치한다.

도관 개방부들은 1.0cm 내지 3.0cm의 범위, 특히 1.5cm 내지 2.5cm의 범위, 예를 들어 약 2.0cm의 직경을 갖는 원형이다.

특정 실시예에서, 각 링형 링은 2개의 상부 개방부 및 2개의 바닥 개방부들을 갖는다. 상부 개방부들은 캐소드과 애노드에서 유리된 가스, 예를 들어 물의 전기 분해인 경우 수소와 산소 각각을 제거하기 위한 도관으로서 작용한다. 바닥 개방부들은 새로운 전해액 또는 탈가스 챔버로부터 도달된 탈가스된 전해액의 공급용 도관으로서 작용한다. 링형 링들은 모든 개방부들이 다른 개방부 상에 정확하게 끼워지는 방법으로 적층되며, 따라서 전해조 모듈 전체를 통과하는 채널을 형성한다.

각 링에서, 하나의 상부 개방부와 하나의 바닥부 개방부는 작은 원통형 연결 도관을 통하여 전해 챔버에 연결되어 있다. 상기 연결 도관은 바람직하게는 작은 직경, 예를 들어 0.5 내지 5mm 범위, 보다 바람직하게는 0.5 내지 3mm, 예를 들어 1 또는 2mm의 직경을 갖는다. 특정 실시예에서, 전해액용 연결 도관의 직경은 가스의 제거를 위한 연결 도관의 직경보다 커야한다. 특정 실시예에서, 상기 도관의 직경은 가스 도관용으로는 약 1mm, 전해액 도관용으로는 약 2mm이다. 상기 연결 도관의 길이는 1cm 내지 4cm의 범위, 특별하게는 2cm 내지 3cm의 범위, 예를 들어 2.5cm일 수 있다.

특정 실시예에서, 링형 프레임은 하나가 링의 내부 림에 연결되어 있는 2개의 상부 개방부 및 하나가 링의 내부 림에 연결되어 있는 2개의 바닥 개방부를 가지며, 개방부들은 링 상에 대칭적으로 위치하고, 작은 도관 연결을 갖는 개방부들은 링의 동일 반부(half)에 위치한다. 링의 이 특정 실시예는 단지 이 링형만으로 적층을 허용한다.

링 프레임 내의 개방부들이 상술한 방법으로 형상화되고 위치될 때, 전해액-가스 혼합물은 자연적인 대류에 의하여, 즉 펌핑 시스템의 도움없이 전해조 모듈과 탈가스 유니트 내를 순환한다는 것이 전혀 예기치 않게 발견되어져 왔다.

본 발명에 따른 가압 전해조 모듈은 200 바아(Bar)와 같은 높은 압력, 심지어 300 바아까지의 높은 압력을 견딜 수 있다. 수소 또는 산소와 같은 가스를 압축하기 위하여 일반적으로 사용된 압력, 예를 들어 200 바아의 압력은 확실히 가능한 것이다. 이는 증가된 압력 하에서의 전기 분해를 허용하며, 그로 인하여 생산된 가스를 압축할 필요가 없다. 이는 한편으로는 가스 컴프레셔 및 또다른 한편으로는 전해액을 순환시키기 위하여 필요하였던 펌프를 생략할 수 있는 보다 단순한 장치를 허용한다.

또다른 태양에서, 탈가스 챔버 상에 위치하는 물 공급 시스템을 갖는 본 발명에 따른 고압 전해조가 제공되며, 전해조는 물을 위한 유입구와 하나의 탈가스 유니트로부터 배출된(tapped) 가압된 가스를 위한 유입구, 및 고압 상태에서 하나의 탈가스 챔버에 연결된 파이프로 유입되는 물을 위한 배출구를 구비한 용기를 포함한다. 물 공급 시스템은 최소한의 이동 부재들을 가지며, 전해조 모듈 위에, 특히 탈가스 유니트 상에 위치한다. 물 공급 시스템은 바람직하게는 금속으로 만들어지고 전해조가 작동하는 압력을 견딜 수 있는 용기를 포함하며, 용기는 물을 위한 유입구 및 하나의 탈가스 유니트로부터 배출된 가압된 가스를 위한 유입구를 갖는다. 물은 예를 들어 적절한 탭(tap)에 의하여 상기 용기 내로 유입되는 것이 허용되며, 후에 가압된 가스도 유입된다. 이러한 방법에서, 물은 고압 하에서 이동되고, 후에 이 물은 예를 들어 탭에 의하여 용기에서 탈가스기들중 한 탈가스기에 연결된 파이프 내로 흐르며, 물은 중력에 의하여 탈 가스기 내로 흐른다. 본 시스템은 간단하며 부가적인 펌프가 요구되지 않아 이동 부재들이 회피된다. 탭들(taps)은 수동적으로 제어될 수 있으며 또는 그들의 작동은 자동화될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 물의 전기 분해의 경우, 산소 탈가스 유니트에서 분리된 가압된 산소가 사용되며, 물 공급 시스템은 산소 분리 챔버에 연결된다.

본 전해조는 다양한 가스들, 예를 들어 해수의 전기 분해에 의한 염소 또는 물의 전기 분해 경우에서의 산소 및 수소의 생산에 이용될 수 있다.

아래의 설명은 본 발명을 설명하기 위한 의도인 도면의 상세한 설명으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

도 1은 다수의 전해조 챔버들의 횡단면을 나타내는 도면으로서, 챔버들은 프레임(1) 내에 지지되며, 전극들(3)들이 가압하는 멤브레인(2)에 의하여 분리된다. 전극들은 금속이 감겨진(metal woven) 시트(5)로 양극(bipolar) 플레이트(4)에 전기적으로 연결되어 있다. 프레임은 상부에 넓은 도관 개방부(7) 및 바닥부에 도관 개방부(8)를 갖는다. 도관 개방부(7)는 발생된 가스를 배출시키며, 개방부(8)는 전해액의 공급 채널을 형성한다. 개방부(7)는 작은 연결 도관(9)으로 전해조 모듈의 내부 공간과 연결되며, 유사하게 개방부(8)는 작은 연결 도관(10)을 통하여 내부 공간에 연결된다.

본 발명에 따른 링형 프레임의 정면도가 도 2에 도시되며, 프레임은 연결 표면(11), 내부 림(12; rim) 및 외부 림(13), 거친 표면(14)과 탭 도관 개방부(15 및 16); 바닥 도관 개방부들(17 및 18)을 갖는다. 본 실시예에서, 단지 상부 개방부 (16)만이 연결 도관(19)에 의하여 링형 프레임의 내부 개방부 및 전해조 챔버에 연결되어 있으며, 유사하게 개방부(18)는 연결 도관(20)에 의하여 전해조 챔버에 연결된다. 4개의 링 개방부들의 중심은 동심원(23) 상에 위치한다. 축(21)은 링형 프레임의 중심을 가로지르며, 중심 또한 교차축(22)의 교차점 상에 위치한다. 링 개방부들(15, 16, 17 및 18)에 동심적인 거친 표면은 도면부호 24로 표현되며, 후자의 거친 표면의 표면은 개방부의 외부 림(26)과 동심적인 거친 표면(24)의 외부 림(25) 간의 간격에 좌우된다.

도 3은 다수의 링형 프레임들(34)의 외측부의 횡단면도로서, 프레임은 거친 표면(14) 및 링의 횡단면에 톱니 형상을 부여하는 철부들(33) 및 요부들(32)을 갖는다. 13은 링의 외부 림이며, 31은 가스켓이다.

도 4는 본 발명에 따른 고압 전해조의 주요 부분의 개략적인 도면을 나타낸 것으로서, 41은 높게 위치한 탈가스 챔버들(43 및 44) 및 더 높게 위치한 물 공급 시스템(44)을 갖는 전해조 모듈을 나타낸다. 전해조 모듈(41) 내에서 발생된 가스/전해액 혼합물은 탈가스 챔버들(43 및 44) 내로 안내된다. 상기 탈가스 챔버들중 하나, 특히 물의 전기 분해인 경우에서 산소 탈가스 챔버는 물 공급 시스템(44)에 연결되며, 여기서 물은 챔버(43)로부터의 산소 가스로 가압된다. 물 공급 시스템 (44)의 가압된 물은 중력에 의하여 챔버(43)로 유입되며, 따라서 새로운 물을 공급하기 위하여 어떠한 추가 펌프가 필요하지 않다.

Claims (10)

1. 적층된 연속의 전해 챔버들을 포함하며, 각 챔버는 2개의 링형 지지 프레임 내에서 지지되고, 상기 프레임들은 전해액의 공급 및 발생된 가스의 제거를 위한 도관들을 형성하는 개방부들(openings)을 구비하되, 여기서

   (1) 링형 프레임의 연결 표면은 링의 한 철부가 인접한 링의 요부 내에 꼭 맞는 형태로 하나 이상의 철부 및/또는 하나 이상의 요부를 가지며,

   (2) 가스켓은 특정 링의 철부와 인접 링의 요부 사이에 위치하며,

   (3) 상기 도관의 림(rim)과 개방부의 외벽 간의 간격은 가스 또는 전해액 도관을 형성하며, 링형 프레임의 외벽은 적어도 200 바아(bar)의 압력 경도를 견딜 수 있는 재료인 고압 전해조 모듈.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 도관의 림과 개방부 외벽간의 간격은 가스 또는 전해액 도관을 형성하며, 링형 프레임의 외벽은 적어도 2cm인 전해조 모듈.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 도관의 직경은 1.5cm 내지 2.5cm의 범위 내에 있는 전해조 모듈.
4. 선행항들중 어느 한 항에 있어서, 링형 프레임의 내부 림과 개방부 도관 사이에 원통형 연결 도관을 가지며, 상기 원통형 연결 도관은 0.5mm 내지 3mm 범위의직경과 1cm 내지 4cm 범위의 길이를 갖는 전해조 모듈.
5. 선행항들중 어느 한 항에 있어서, 편평한 가스켓은 링형 프레임들에 대한 연결 표면들 사이에 위치한 전해조 모듈.
6. 선행항들중 어느 한 항에 있어서, 편평한 가스켓은 0.2mm 내지 1mm 범위의 두께를 가지며, 폴리테트라플루오로에틸렌으로 제조된 전해조 모듈.
7. 링의 연결 표면은 링의 한 철부가 인접한 링의 요부 내에 꼭 맞는 형태로 하나 이상의 철부 및/또는 하나 이상의 요부를 가지며, 링은 바닥에 적어도 하나 및 상부에 적어도 하나인 적어도 2개의 원통형 개방부를 가지며, 도관의 림과 개방부의 외벽 간의 간격은 가스 또는 전해질 도관을 형성하며, 링형 프레임의 외벽은 적어도 200 바아(bar)의 압력 경도를 견딜 수 있는 재료인 링형 프레임.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 도관의 림과 개방부 외벽간의 간격은 가스 또는 전해액 도관을 형성하며, 링형 프레임의 외벽은 적어도 1.5cm인 링형 프레임.
9. 제 1 항에 따른 전해조 모듈을 포함하며, 물을 위한 유입구와 하나의 탈가스 유니트로부터 배출된(tapped) 가압된 가스를 위한 유입구, 및 고압 상태에서 하나의 탈가스 챔버에 연결된 파이프로 유입되는 물을 위한 배출구를 구비한 용기를 포함하는, 탈가스 챔버 상에 위치한 물 공급 시스템을 더 구비한 전해조.
10. 제 5 항에 있어서, 물 공급 시스템은 산소 탈가스 챔버 위에 위치하며, 가압된 가스는 산소 탈가스 챔버로부터 배출되는 전해조.