KR200225287Y1 - 수소 및 산소 분리 발생용 전해장치. - Google Patents

Abstract

본 고안은 전기분해 장치에서 전해셀을 이루는 격벽과 프레임이 일체로 형성하였다. 상기 전해셀의 구조가 간단해지므로 실링부와 전해장치 부피를 줄일 수 있는 전해가스 분리 발생장치를 공급할 수 있다.

또한 상기 프레임 내부에 전해가스 포집로를 형성하여 외부 충격으로부터 포집로를 보호하며 전해장치의 부피가 작아 설치에 보다 작은 공간을 필요로 하는 전해가스 분리 발생장치를 공급할 수 있다.

본 고안은 수소에너지 이용의 경우에 그 양으로나 질적으로 산업상 이용할 수 있는 가스의 질과 양을 충분하게 공급시켜 주기 위하여 전극의 표면에 요철을 형성하여 상기 전극의 표면적을 증가시켜 단위 부피에서 단위시간당 가스 발생량을 증가시킨 전해가스 발생장치를 제공할 수 있다.

Description

수소 및 산소 분리 발생용 전해장치.{ELECTROLYTIC DEVICE FOR PRODUCING OXYGEN AND HYDROGEN GASES}

본 고안은 물을 전기 분해하여 산소 가스와 수소 가스를 발생시키는 장치에 관한 것으로 더욱 자세히는 수소 및 산소가스 전기분해 장치의 단위 프레임과 산소와 수소를 분리된 상태로 포집하기 위한 격벽이 일체형인 것으로, 구조가 간단하며 연결부가 줄어 실링(sealing)을 위한 밀봉부가 줄어들어 전해액의 누수 및 산소 및 수소와 같은 생성가스의 누출 가능성을 줄이는 전해가스 분리 장치에 관한 것이다.

근래에 들어서는 수소 및 산소 가스는 공업적 이용은 물론 대체에너지원으로 각광을 받고 있으며, 이에 따라 수소 및 산소가스를 효율적으로 발생시킬 수 있도록 하는 수소 및 산소 가스 발생장치의 개발이 활발히 진행되고 있다.

도 1은 종래의 O형 전극에 의한 수소 및 산소 전해가스 발생장치를 도시한 것으로 국내실용신안 공보(공개번호 실1995-13442)에 게재된 것이다. 상기 전해가스 발생장치에서 전해셀을 이루는 것으로 O형 전극(1) 2개가 외벽을 이루며, 격벽(3)과 절연링(18)이 2개의 전극사이에 위치하여 산소와 수소가스가 각각 발생하는 전해실(21, 23)을 형성한다.

상기 전해셀은 순차적으로 적층되어 하나의 전해가스 발생장치를 이루고 있다. 상기 전해가스 분리 발생장치는 전해가스의 분리 포집을 위하여 전극(1)을 O형 형태로 하며 상기 전극(1) 각각에 포집공(15 or17)을 전극의 성질에 따라 선택적으로 선택하고, 전해액 투입구(11)와 전해액 배출구(13)를 가지고 있다.

이러한 구조에 있어서, 전해셀을 구성하는 것으로, 서로 다른 극을 가지는 O형 전극(1)을 각각 하나씩 구비하여야 하며 두 전극의 전극(1)간 접촉에 의한 합선이 발생하지 않으며 두 전극에 결합부로 전해액이 누출되지 않도록 서로 다른 두 전극 사이에 절연링(18)을 위치시킨다. 이때 각각의 전극(1)마다 전해액 보급과 배출을 위한 별도의 전해액 투입구(11)와 전해액 배출구(13)를 가지고 있으므로 연결부가 많아 그 구조가 복잡하다. 또한 전해장치 외부에 전해액 보급과 배수를 위한 관과 포집된 가스의 이동 통로인 포집관(로)이 전해장치 외부에 위치하므로 전해가스 발생 장치의 전체 부피가 증가하며 더욱 구조가 복잡해지는 단점이 있다.

또한 전해가스의 분리 포집을 위하여 전극의 형태를 O형으로 함에 따라 전해실(21, 23) 전체에 고른 전기장이 형성되지 않아 상기 전해실에서 국부적인 전기분해가 발생한다. 게다가 전해액과의 접촉 면적이 줄어들어 단위 시간당 생산량이 작아 지속적이며 안정적으로 가스를 공급할 수 없는 문제점이 있다. 또한 하나의 전해셀이 여러개의 연결부를(전해액 배출구2개, 전해액 투입구2개 및 가스 포집공 2개) 가지므로 인해 전해액의 누수나 전해가스의 누출을 방지하기 위해 실링작업을 요하게 되어 상기 전해가스 분리 발생장치의 제작공정이 복잡하며 많은 비용이 소모되는 문제점이 있다.

도 2와 3은 종래의 수소 및 산소 전해가스 제조장치 및 이 장치를 이용한 초고순도수 제조장치로써, 일본 공개특허 공보(특개평9-67689)에 게재된 것이다. 도2는 종래의 수소 및 산소 전해가스 분리 발생장치의 전체적인 구성을 보인 개략도이다.

도 3은 수소 및 산소 전해가스 발생장치의 전해셀의 분해 사시도이다.

상기 전해셀(35)은 두 개의 평판형 전극(1)과 두 개의 단위 프레임(37)과 하나의 격벽(3)으로 이루어지며 각각의 프레임(37)은 전해가스 포집공(15, 17)을 가지는데, 전술한 종래기술 비교해 보면 다음과 같은 특징을 가지고 있다.

평판형 전극(1)을 사용하여 전해실(21, 23)내의 전해액에 고른 전기장이 형성되며, 전극(1)의 표면적이 보다 넓어 단위 부피당 전해가스의 생산량을 증가시켰으며, 격벽(3)과 전극에 전해액 관통공(5)을 형성하여 전해액 공급이 용이하면서 전해장치(33)가 비교적 단순한 구조가 되도록 하고 있다.

하지만 하나의 전해셀(35)을 이루기 위해 여전히 여러개의 부품(두 개의 평판형 전극과 두 개의 프레임과 하나의 격벽)이 사용되어 전해장치의 부피가 증가하는 문제와 실링부가 많은 문제점이 해결되지 않았으며, 상기 전해장치(33) 외부로 가스 포집관(로)(7, 9)가 형성되어 있어서, 상기 전해셀(35)로 이루어진 전해장치(33)의 설치 및 운반시에 외부 충격에 의해 상기 가스 포집로(7, 9)가 파손되기 쉬우며 상기 전해장치(33) 부피가 증가함에 따라 많은 설치 공간이 필요한 단점이 있다.

또한 상기 전해셀(35)의 각 단위 부품들은 접착 또는 패킹제를 이용하여 압착되어, 전해액의 누수와 전해가스의 누출을 방지하는 것으로 그 실링부에 대한 신뢰가 떨어지므로 안전성에 대해 검사에 많은 노력과 비용이 들어가는 단점이 있다.

또한 종래의 전기분해에 의한 수소에너지 이용의 경우에 그 양으로나 질적으로 산업상 이용할 수 있는 가스의 질과 양을 충분하게 공급시켜 주지 못하였다.

본 고안은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 전해셀을 이루는 격벽과 외벽이 일체로 성형되어 단위 프레임을 형성하여, 각각의 단위 부품의 연결에 따른 실링부를 줄여 전해액이 누수되거나 생성된 전해가스가 누출되는 경우를 줄여 보다 안전하면서 양질의 수소와 산소를 발생시킬 수 있는 수소 및 산소 분리 발생용 전해장치를 공급하는데 그 목적이 있다.

또한 본 고안은 상기 프레임 내부에 전해가스 포집로를 형성하여 외부 충격으로부터 포집로가 안정적인 상태를 유지한기 위한 것으로 포집관이 전해장치 외부에 형성되지 않고 포집로가 전해장치에 일체로 형성되어 있으므로 전해장치의 부피가 작아져 전해장치의 설치에 보다 작은 공간을 필요로 하는 수소 및 산소 분리 발생용 전해장치를 공급하는데 그 목적이 있다.

또한 본 고안은 수소에너지 이용의 경우에 그 양으로나 질적으로 산업상 이용할 수 있는 가스의 질과 양을 충분하게 공급시켜 주기 위하여, 전해액과 접촉하는 전극의 표면적을 증가시켜 단위 부피에서 단위시간당 가스 발생량을 증가시킨 수소 및 산소 전해가스 발생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 O형 전극에 의한 수소 및 산소 전해가스 발생장치

도 2는 종래의 수소 및 산소 전해가스 발생장치의 구성도.

도 3은 종래의 수소 및 산소 전해가스 발생장치의 전해셀 분리 사시도.

도 4는 본 고안의 제1실시예에 따른 수소 및 산소 전해가스 발생장치의 전해셀 분리 사시도.

도 5는 본 고안에 따른 전해셀의 A-A단면도.

도 6은 본 고안에 따른 전해셀의 B-B단면도.

도 7은 본 고안의 수소 및 산소 전해가스 발생장치의 구성도.

도 8은 본 고안에 제2실시예에 따른 수소 및 산소 전해가스 발생장치.

도 9는 본 고안에 제2실시예에 따른 전해셀의 C-C단면도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 101 : 전극 3, 103 : 격벽

5, 105 : 관통공 106 : 통수구멍

7, 107 : 제1포집로 9, 109 : 제2포집로

11, 111 :전해액 투입구 13, 113 : 전해액 배출구

15, 115 : 제1포집공 17, 117 : 제2포집공

18 : 절연링 119 : 외벽

21, 121 : 산소 전해실 123, 23 : 수소 전해실

125 : 프레임간 O링 127 : 전극간 O링

29, 129 : 냉각팬 31 : 여과기

33, 133 : 전해장치 35, 135 : 전해셀

37, 137 : 단위 프레임 139 : 전극 안착부

141 : 프레임간 O링 안착부 143 : 전극간 O링 안착부

145 : 급수탱크 147 : 1차 기수분리기

149 : 2차 기수분리기 151 : 균압조정기

153 : 지지플레이트 155 : Pre-Filter

157 : 절환스위치 159 : 순환펌프

161 : 용액 투과성막 163 : 고정홈

165 : 고정대 167 : 볼트

169 : 너트

본 고안은 제 1챔버와 제 2챔버를 구획하는 격벽과 상기 제 1챔버와 제 2챔버를 연통하며, 상기 격벽에 형성된 관통공과 상기 격벽의 외주면을 따라 형성되며 상기 격벽과 일체로 형성된 외벽으로 이루어진 단위 프레임과 상기 단위 프레임들 사이에 설치되며, 상기 단위 프레임의 제 1챔버 및 제 2챔버와 함께 전해실을 형성하게 되는 전극으로 이루어지는 수소 및 산소 분리 발생용 전해장치에 관한 것이다. 이러한 본 고안에 의하면 실링부가 감소하여 전해액의 누수나 가스의 누출 위험이 적으며 상기 전해장치의 부피가 적어져 설치공간이 작아진다.

또한 본 고안은 상기 외벽에 일체로 형성된 제 1포집로 및 제 2포집로와 제 1챔버 및 제 1포집로를 연결하는 제 1포집공과 제 2챔버 및 제 2포집로를 연결하는 제 2포집공으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같이 포집로가 프레임에 일체로 형성되어 있으므로 전해장치의 부피가 더욱 작아지며, 외부의 충격으로부터 포집로가 보다 안정한 상태를 유지할 수 있다.

또한 전극의 표면에는 요철을 형성하는 것이 바람직하다. 전극의 표면에 형성된 요철은 전해액과 접촉하는 전극의 표면적을 증대시키는 작용을 한다. 따라서 전극과 전해액 사이의 반응이 더욱 활발해져 단위 시간당 가스의 생성량을 증가시킬 수 있다.

이하 본 고안의 실시예를 첨부 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예 1

도 4는 본 고안의 실시예 1에 따른 전해셀의 분리 사시도이다.

단위 프레임(137)은 제 1챔버와 제 2챔버를 구획하는 격벽과, 상기 격벽(103)의 테두리에 일체로 형성된 외벽(119)으로 구성되어진다. 상기 챔버는 상기 격벽과 상기 외벽에 의해 생성된 오목한 공간인데, 상기 단위 단위프레임(137)들 사이에 설치되는 전극(101)과 상기 챔버가 합동하여 전해실(121, 123)을 생성하게 된다.

본 고안에서 하나의 전해셀(135)은 단위 프레임과(137)과 상기 프레임(137)을 중심으로 전, 후에 안착되는 두 개의 전극(101)에 의해 각각 생성되는 제1전해실(121)과 제2전해실(123)에 의해 이루어진다. 상기 전해실(121, 123)에는 전해액이 채워지며 상기 전극에 전류가 흐르면 상기 전해실(121, 123)의 전해액이 전기분해되어 (+)극의 산소 전해실(121)에서는 산소가 생성되고, (-)극의 수소 전해실(123)에서는 수소가 발생한다.

상기 외벽(119) 내부에는 전기 분해에 의해 발생한 전해가스의 분리 포집이 가능하도록 제1포집로 및 제2포집로(107,109)가 각각 형성되어 있으며, 제1포집로(107)는 산소 가스가 발생하는 전해실(121)에 제1포집공(115)을 통해 연통되어지며 상기 산소 가스는 (+)극인 전극(101)에서 발생한다. 또한 제 2 포집로(109)는 수소 가스가 발생하는 전해실(123)에 제2포집공(117)을 통해 연통되어지는 것으로 상기 수소 가스는 (-)극에서 발생한다.

이때 각각의 전극에서 발생하는 전기분해 과정과 전기분해에 의해 생성되는 전해가스의 양과 질에 영향을 미치는 요소들을 살펴보면 다음과 같다.

전기분해는 두 개의 전극을 전해질 수용액이나 용융액에 담그고 직류 전류를 통했을 때, 전류에 의해서 전해질이 분해되는 현상이다. 전기분해가 이루어질 때 (+)이온과 (-)이온은 각각의 반대 전하의 전극으로 전기적인 힘에 의하여 이동하여 전자를 잃거나 얻어서 반응이 일어나게 된다.

순수한 물은 전류를 통하지 않으므로 전류를 흐르게 하기 위하여 전해질인 수산화 칼륨 또는 수산화나트륨이나 묽은 황산을 조금 넣어 전해액을 만들어야 한다. 전기분해의 전원으로는 직류 전류를 사용해야만 하는데, 교류 전류를 사용하면 (+)극과 (-)극이 정해져 있지 않아 전류의 방향이 주기적으로 변하기 때문에 발생하는 기체를 분리하여 모을 수 없다. 전기분해가 시작되면 (+)극과 (-)에서 기체가 발생한다. 이 때 발생하는 기체의 양은 패러데이의 법칙에 의해서 전해액을 통과한 총 전기량에 비례하며, 전기량이 일정할 때 석출되는 물질의 양은 화학당량에 비례한다. 또한 전해가스 발생에 영향을 미치는 인자로 전해액과 전극과의 접촉면적이 있는데, 접촉면적이 증가하면 단위 시간에 이온 교환이 많이 일어나 보다 많은 전해가스가 발생하게 된다.

가스발생장치는 AC전류가 DC전류로 정류되어 전해액이 채워진 전해장치로 들어가고 이때 전기분해가 일어나며 반응식은 2H₂O →2H₂+ O₂이다.

상기 O링(125, 127)은 전해액이나 전기분해에 의해 생성된 전해가스가 누출되지 않도록 하는 것으로, 프레임(137) 사이에 프레임간 O링(125)이 사용되며 프레임(137)의 외벽(119) 내부에 형성된 제1 및 제2포집로(107, 109)와 전극(101)에 형성된 상기 포집로(107, 109) 사이에서 누출이 발생하지 않도록 사용되는 전극간 O링(127)이 사용된다. 이때 상기 전극간 O링(127)는 상기 포집로(107, 109)와 포집공(115, 117)에 의해 전해실(121, 123)이 연통된 단위 프레임(137)과 전극(101) 사이에서만 사용되는 것이 바람직하다.

상기 격벽(103)과 상기 전극(101)은 전해액이 유통될 수 있는 관통공(105, 106)을 각각 가진다. 상기 프레임(137)과 상기 전극(101)에서 제1 및 제2포집로(107, 109)가 형성된 부분이 상부가 되고 전해액 관통공(105)이 형성된 부분을 하부로 정의한다. 상기 전극(101)간에 전자 교환이 고르게 이루어지며, 전해액이 이동 통로가 되도록 상기 격벽(103)에 상기 관통공(105)을 구비하되, 상기 관통공(105)보다 높게 전해액이 채워져 있어 수소 가스와 산소 가스가 혼합되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 또한 전해액 관통공(105)을 통해 산소와 수소가 혼합되는 것을 방지하기 위해, 전해액은 통과하나 전기분해에 의해 생성된 기포는 통과하지 못하는 용액 투과성막(161)을 상기 관통공(105)에 설치하는 것이 바람직하다. 상기 용액 투과성막(161)은 전해액 관통공(105)의 양쪽 또는 한쪽을 막도록 격벽(103)에 부착한다. 상기 용액 투과성막(161)으로는 석면포가 사용될 수도 있다. 상기 격벽(103)에는 용액 투과성막(161)을 설치하기 위한 고정홈(163)이 구비되고 상기 고정홈(163)에 탄성체로 이루어진 고정대(165)를 압입하여 상기 용액 투과성막(161)을 부착하는 것이 바람직하다.

도 5는 본 고안에 따른 전해셀의 A-A단면도를 도시한 것으로 하나의 전해셀(135)을 구성하고 있는 도면이다. 상기 전극(101)은 그 표면에 요철이 형성되어 전해액과 접촉면적을 극대화하고 있다.

상기 단위 프레임(137)에 의해 구성되어지는 전해장치 상부의 일측 단부에는 제1 및 제2포집로(107, 109)와 연통되는 배출구가 각각 형성되어 있어서, 전기분해에 의해 생성된 가스를 가공 및 저장하게 된다.

상기 단위 프레임(137)의 상부에 형성된 상기 외벽(119) 내부의 포집로(107, 109)는 상기 전극(101)에 형성된 포집로(107, 109)와의 사이에 전극간 O링(127)이 위치하여 가스의 누출을 막게 된다. 상기 O링(127)이 안착되기 위한 것으로, 안착부(143)는 상기 포집로(107,109)를 중심으로 상기 포집로(107, 109) 둘레에 요홈 형태로 마련되는 것이 바람직하다.

또한 상기 프레임의 서로 마주하는 외벽(119)의 원주면에는 전해액의 누수를 막기위한 프레임간 O링(125)이 안착되는 프레임간 O링 안착부(145)가 마련된다.

도 6은 본 고안에 따른 전해셀의 B-B단면도이다. 본 도면은 단위 프레임(137) 내부에 형성되어 있는 제1 및 제2포집로(107, 109)와 제1 및 제2포집공(115, 117)을 자세히 도시한 것이다. 제1포집로(107)와 제2포집로(109)는 외벽(119)을 나란하게 관통한다. 이때 각각의 제1 및 제2포집로(107, 109)는 각각의 제1 및 제2포집공(115, 117)에 의해 각각의 전해실(121, 123)과 연통되어 진다. 수소가스가 발생하는 수소 전해실(123)과 산소가스가 발생하는 산소 전해실(121)이 교대로 반복되는 형태로 적층되어 전해장치를 형성한다.

도 7는 본 고안의 전해가스 분리 발생장치의 전체적인 구성을 보인 것이다.

전해장치(133)는 단위 프레임(137), 실링부재(125), 전극(101)이 반복적으로 적층되어 전해장치(133)를 이루게 되며, 상기 적층되어 형성된 전해장치(133)의 양측에는 적층된 단위 부품을 압착지지 하기 위한 지지플레이트(153)가 위치한다. 도면에는 미도시 되었지만 상기 적층되어진 전해셀을 압착 지지하기 위한 상기 지지플레이트(153)는 볼트와 너트를 이용하여 전해장치(133)를 압착지지 한다. 상기 단위 프레임(137)을 적층시켜 전해장치(133)을 조립할 때 상기 각각의 제1 및 제2포집로(107, 109)들을 일치시켜 조립을 용이하게 하기 위하여 상기 포집로(107, 109)를 안내면으로 하고 상기 안내면에 안내부재를 삽입하여 조립하는 것이 바람직하다.

또한 상기 지지플레이트(153)는 전해장치에 전기를 인가해주는 통로와 전해액이 출입할 수 있는 통로를 각각 구비하고 있다. 교류룰 전원으로 사용하는 경우에 직류전원으로 변환시킨 후 절환스위치를 거쳐 전해장치(133)에 인가되는데, 상기 절환스위치(157)는 전해장치(133)의 음극에 환원피막 현상으로 형성되는 이물질을 일정주기로 제거하여 줌으로써 전해장치(133)의 전류밀도가 균일하여 질 수 있도록 하는 것이다.

상기 지지플레이트에 구비된 전해액 투입구(111)와 전해액 배출구(113)를 통해 순환되는 전해액에 대해 살펴보면, 상기 전해액 배출구(113)을 통해 배출되는 전해액은 전해장치(133)의 전기분해 효율을 유지하기 위해서 전해액의 온도를 적정수준으로 유지하도록 냉각시킨다. 본 고안에서는 외부 송풍에 의한 냉각방법을 탈피하도록 전해장치내의 용액을 순환시키는 펌프(159)를 장치하고 전해액이 순환되는 과정에서 방열기(129)를 통해 적절한 온도(40℃-60℃)가 유지되도록 한다. 또한 전해액의 입구단에는 열융착 공법에 의해 구성된 PRE-FILTER(155)를 통하게 함으로써 이물질이 제거된 깨끗한 전해액이 유지되며 재 공급되도록 한다. 이와 같이 재 공급되는 전해액은 상기 지지플레이트(153)의 전해액 투입구(111)를 통해 보충된다. 보충된 전해액은 상기 격벽(103)에 형성된 관통공(105)을 통과하고 전극(101)의 통수구멍(106)을 거쳐 각각의 전해실(121,123)에 채워진다.

상기 격벽(103)에 형성된 관통공(105)에는 용액투과성막을 구비하여 전해액은 통과시키나 전기분해 과정에서 생긴 산소나 수소기포는 통과시키지 않는 것으로 보다 양질의 가스를 제공할 수 있다.

수소 및 산소 분리형 전해장치(133)에서 전기분해에 의해 생성되어 배출되는 각각의 전해가스에는 미량의 전해질이 묻어 있는데, 양질의 깨끗한 수소 및 산소 가스가 배출되도록 하기 위하여 전해장치(133)의 포집로(107, 109)에서 배출되는 각각의 가스를 급수탱크(145)에 주입한다. 상기 급수탱크(145)에 주입된 수소 및 산소 가스는 물속에서 버블링하여 세정되도록 한다. 또한 많은 수의 버블을 발생시켜 버블의 효과를 증대하기 위해 급수탱크(145)에서 물 속으로 가스가 배출되는 배출구는 다수개의 구멍을 구비하도록 하는 것이 바람직하다.

다음 단계로 급수탱크(145)에서 배출되는 수소 및 산소 가스는 미세한 수분을 함유하고 있는데, 이것은 생성된 가스의 순도를 떨어뜨린다. 따라서 수소 및 산소 가스는 세정 후 공존하는 수분을 제거하기 위한 1차, 2차의 기수분리기(147, 149)를 거치면서 수분을 제거하는 과정을 거쳐야 된다. 1차 기수분리기(147)의 드레인은 급수탱크로 환원되는 구조이고 2차 기수분리기(149)의 미량 드레인은 일정한 양에 도달되면 자동 또는 수동으로 외부로 배출시키는 구조이다.

대량의 수소 및 산소 분리형 가스발생기로써 필요에 의하여 일부가스를 적절한 혼합비를 유지하면서 사용할 수 있도록 구성하기 위하여 분리된 각각의 가스를 균압으로 유지시키는 균압 조정기(151)를 장착하여 구성하고 있다. 상기 균압 조정기(151)는 밸런스 밸브를 사용하여 수소 가스의 사용에 따른 압력의 차이에 따른 문제점을 해결하기 위한 것이다. 상기 균압 조정기는 산소 가스를 대기 중에 방출하여 균압이 유지되도록 한다.

실시예 2

도8은 본 고안에 따른 실시예 2를 도시한 것이다.

실시예 2에서는 격벽(103)과 프레임(137)은 일체로 형성되나 전해가스 포집로(107, 109)가 상기 단위 프레임(137)의 상기 외벽(119) 내부에 위치하지 않은 것으로 전해장치(133) 외부에 상기 포집로(107, 109)가 형성되다. 또한 상기 격벽(103)에는 전하와 전해액의 이동 통로가 되는 다수의 관통공(105)이 형성되고 용액 투과성막(161)이 상기 격벽(103)에 볼트(167)와 너트(169)를 이용하여 설치되어 있는 것을 도시한 것이다.

상기 수소 및 산소 전해가스 분리 발생장치(133)에서 단위 프레임(137) 외부에 포집로가 위치하는 것으로는 상기 외벽(119)의 외주면에 돌기가 형성되되, 상기 돌기 내부에 각각의 전해가스의 이동통로가 되는 포집로(107, 109)가 형성되는 것과 단위 프레임(137)과 이웃하여 맞닿아 있지 않는 별도의 포집관이 구비된 두가지 형태가 있을 수 있다.

제 2실시예에 의하면 전극에 포집로를 형성하지 않을 수 있으며 상기 프레임에 형성된 상기 포집로와 상기 전극에 구비된 포집로 사이의 실링부재를 줄일 수 있으므로 제작 공정이 줄어들어 생산성과 제작비용의 절감된다. 또한 제2실시예에 의하면 전해장치를 조립하기 위하여 상기 프레임과 전극을 적층시킬 때 단위 프레임 외부에 돌출한 돌기 내부에 형성된 포집로를 일치시기 위하여, 제1포집로와 제2포집로의 사이의 골을 이용하여 상기 골을 일치시키므로 상기 포집로를 일치시킬 수 있으므로 더욱 용이하게 조립 작업을 수행할 수 있다. 상기 골은 안내부의 역할을 하며 상기 안내부에 안내봉을 삽입하여 더욱 용이하게 조립할 수 있다.

도 9는 본 고안의 제2실시예에 따른 전해셀의 C-C단면도이다.

상기 격벽(103)에 볼트(167)와 너트(169)등을 이용하여 상기 용액 투과성막(161)을 부착할 수도 있다.

상기 전해가스 분리 발생장치는 물에 의한 산소 및 수소가스 발생뿐만 아니라 다른 용액을 이용한 가스 발생으로도 이용가능하며, 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

본 고안은 물을 전기 분해하여 수소 및 산소가스를 발생시키는 장치로, 전해셀을 이루는 격벽과 단위 프레임을 일체로 형성하였기 때문에, 상기 전해셀의 단위 부품의 결합부가 줄어들고 단위 부품간의 실링 작업을 줄일 수 있어 제작 공정이 단축되며, 실링부에서 발생하는 전해액이나 전기 분해에 의해 발생하는 가스의 누출 및 상기 누출에 의한 두 가스의 혼합으로 인한 생산된 가스의 순도가 떨어지는 문제점을 해결하는 효과가 있다.

또한 상기 단위 프레임 내부에 전해가스 포집로를 형성하여 외부 충격으로부터 포집로가 안정적인 상태를 유지하여 전해가스의 누출을 방지하며, 전해장치의 부피가 줄어들어, 보다 작은 공간에 상기 전해장치를 설치할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 고안은 요철이 형성된 전극을 채택하였기 때문에 전극과 전해액과의 접촉면적이 증가되어 단위 부피에서 단위시간당 가스 발생량을 증가시킬 수 있다.

또한 본 고안의 제 2실시예에 의하면 전극에 포집로를 형성하지 않을 수 있으며 상기 단위 프레임에 형성된 상기 포집로와 상기 전극에 구비된 포집로 사이의 실링부재를 줄일 수 있으므로 제작 공정이 줄어들어 생산성과 제작비용의 절감되는 효과가 있다.

또한 제2실시예에 의하면 전해장치를 조립하기 위하여 상기 단위 프레임과 전극을 적층시킬 때 단위 프레임 외부에 돌출한 돌기 내부에 형성된 포집로를 일치시기 위하여, 제1포집로와 제2포집로의 사이의 골을 이용하여 상기 골을 일치시키므로 상기 포집로를 일치시킬 수 있으므로 더욱 용이하게 조립 작업을 수행할 수 있다. 상기 골은 안내부의 역할을 하며 상기 안내부에 안내봉을 삽입하면 더욱 용이하게 조립할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 제 1챔버와 제 2챔버를 구획하는 격벽과;

   상기 제 1챔버와 제 2챔버를 연통하며, 상기 격벽에 형성된 관통공과;

   상기 관통공을 통해 기포의 출입을 방지할 수 있도록 상기 격벽에 설치되는 용액 투과성막과;

   상기 격벽의 외주면을 따라 형성되며 상기 격벽과 일체로 형성된 외벽으로 이루어진 단위 프레임과;

   상기 단위프레임들 사이에 설치되며, 상기 단위프레임의 제 1챔버 및 제 2챔버와 함께 전해실을 형성하게 되는 전극으로 이루어지는 수소 및 산소 분리 발생용 전해장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 외벽에 일체로 형성된 제 1포집로 및 제 2포집로와;

   제 1챔버 및 제 1포집로를 연결하는 제 1포집공과;

   제 2챔버 및 제 2포집로를 연결하는 제 2포집공으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수소 및 산소 분리 발생용 전해장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 외벽에 요홈을 가지며, 상기 요홈에 O링을 이용하여 실링하는 것을 특징으로 하는 수소 및 산소 분리 발생용 전해장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 전극의 표면에 요철이 형성된 것을 특징으로 하는 수소 및 산소 분리 발생용 전해장치.