KR20050054125A - 전기분해장치 및 연료전지를 이용한 산소 및 질소 제조장치 - Google Patents

전기분해장치 및 연료전지를 이용한 산소 및 질소 제조장치 Download PDF

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KR20050054125A
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Abstract

본 발명은 전류를 이용하여 물을 산소와 수소로 분리하는 전기분해부(2), 상기 전기분해부(2)에 연결설치되어 물을 전기분해시키는 전류를 공급하는 전원공급부(8), 상기 전기분해부(2)의 일측에 연결설치되고 물이 전기분해되며 발생한 수소 및 외부의 공기가 유입되어 전기를 발생시키는 동시에 생성물로 질소와 물을 생성시키는 연료전지부(4)로 이루어진 것을 특징으로 하는 산소 및 질소 제조장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 전기분해부을 이용하여 산소를 수득하는 동시에 상기 전기분해부으로부터 발생되는 수소를 이용한 연료전지부의 전기화학반응으로 질소를 수득할 수 있는 효과가 있다.

Description

전기분해장치 및 연료전지를 이용한 산소 및 질소 제조장치{An Oxygen And Nitrogen Generating Apparatus Using An Electrolysis Device And A Fuel Cell}
본 발명은 산소 및 질소를 발생시키는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 물을 전기분해시켜 산소와 수소를 발생시키고, 상기 전기분해에 의해 발생된 수소 및 외부의 공기를 연료전지로 공급하여 전기화학반응으로 전기를 발생시키는 동시에 부산물로 물과 질소를 생성하며, 생성된 물은 상기 전기분해장치로 회수하고 질소는 포집하도록 한 산소 및 질소 제조장치에 관한 것이다.
환경친화적인 새로운 에너지원들 가운데 수소는 21세기 산업의 동력원으로서 가장 각광받고 있다는 사실은 널리 주지된 사실이다. 수소가 청정에너지원으로 가장 각광받고 있는 이유는 연료전지의 에너지원으로 사용되고, 에너지 생성반응 부산물로 오직 물만이 생성되기 때문이다.
이와 같이, 수소는 자연계에 물과 같은 화합물 형태로 방대한 양이 존재하고, 언제 어디서나 쉽게 구할 수 있다는 장점이 있으며, 수소를 운송하는 방법 또한 많이 개발되고 있는 실정이다. 이러한 관점에서, 수소에너지는 연소시 이산화탄소를 배출하는 탄화수소계 알코올류의 대체에너지와는 차별되고 있다.
전술한 수소를 제조하기 위한 방법으로 물의 전기분해를 통한 수소생산이 가장 효율적인 것으로 알려져 있으며, 상기 물의 전기분해는 수소의 발생과 함께 산소가스를 발생시키므로 궁극적으로 산소를 수득하고자 하는 목적으로 사용할 수 있다.
한편, 연료전지(Fuel Cell)로는 직류전력을 발전하는 전지로서 고체 전해질형 연료전지, 용융탄산염형 연료전지, 인산형 연료전지 및 고분자 전해질형 연료전지, 직접 메탄올형 연료전지 등이 있다. 상기 연료전지의 운전온도는 고체 전해질형 연료전지의 경우 약 1000℃, 용융탄산염형 연료전지의 경우 약 650℃, 인산형 연료전지의 경우 약 200℃ 및 고분자전해질형 연료전지의 경우 약 80℃ 내외에서 좋은 성능을 나타내고 있다.
전술한 연료전지는 수소 및/또는 메탄올과 산소 및/또는 공기 등을 전기화학적으로 반응시켜 전기를 생성할 수 있다. 여기서, 상기 수소와 공기를 이용하여 전기를 생성할 경우, 그 부산물로 질소 및 물이 회수된다.
이에, 본 발명자들은 전술한 물의 전기분해에서 발생하는 산소는 수득하고, 수소는 연료전지로 이송시켜 공기와 반응시켜 전기에너지를 생성하도록 하고, 상기 연료전지의 전기화학반응의 부산물로 생성되는 질소를 수득하여 회수할 수 있는 점을 착안하여 전기분해장치와 연료전지를 이용하여 산소 및 질소를 수득할 수 있는 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명은 전술한 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 물을 전기분해시켜 산소와 질소를 발생시키고, 상기 전기분해에 의해 발생된 수소 및 외부의 공기를 연료전지에 공급하여 전기를 발생시키는 동시에 전기를 발생시키며 생성된 물은 전기분해장치로 회수하고 질소는 포집하도록 한 산소 및 질소 제조장치를 제공하는 것에 그 기술적 과제가 있다.
또한, 본 발명은 상기 산소 및 질소 제조장치를 이용하여 산소와 질소를 제조하는 방법을 제공하는 데에 기술적 과제가 있다.
또한, 본 발명은 연료전지로부터 회수되는 전류를 전기분해부에 공급되는 전류로 사용함으로써 물을 전기분해하는 전기분해부의 전력소모를 감소시키는 데에 그 기술적 과제가 있다.
한 가지 관점에서, 본 발명은 전류를 이용하여 물을 산소와 수소로 분리하는 전기분해부, 상기 전기분해부에 연결설치되어 물을 전기분해시키는 전류를 공급하는 전원공급부, 상기 전기분해부의 일측에 연결설치되고 물이 전기분해되며 발생한 수소 및 외부의 공기가 유입되어 전기를 발생시키는 동시에 생성물로 질소와 물을 생성시키는 연료전지부로 이루어진 것을 특징으로 하는 산소 및 질소 제조장치를 제공한다.
다른 관점에서, 본 발명은 전원공급부에 전류를 인가하여 물이 채워져 있는 전기분해부의 하우징 일측에 구비된 양극판 및 음극판에 전류를 공급함으로써 양극판으로부터 산소를 발생시키고 음극판으로부터 수소를 발생시키는 단계, 상기 양극판으로부터 발생된 산소는 상기 하우징의 일측에 구비된 산소 배출구로 배출시키고 상기 음극판으로부터 발생된 수소는 연료전지부의 일측에 구비된 수소 유입구로 이송시키는 단계, 상기 연료전지부의 수소 유입구로 유입된 수소와 연료전지부의 일측에 구비된 공기 유입구로 공기를 유입시켜 전기화학반응시킴으로써 전기를 발생시킴과 동시에 부산물로 물과 질소를 발생시키는 단계, 상기 전기화학반응에 의하여 발생한 전기는 양극 및 음극을 통하여 별도의 저장매체에 저장하고, 물은 상기 연료전지부의 일측에 구비된 물 배출구 및 물 유도관을 통과시켜 상기 하우징의 일측에 구비된 물 유입구로 유입시키고, 질소는 상기 연료전지부의 일측에 구비된 질소 배출구로 배출시키는 단계를 포함하는 산소 및 수소 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 전기분해부는 물을 분해하기 위하여 통상적으로 사용되는 전기분해장치를 의미하는 것으로서, 당업자 사이에 널리 통용되는 전기분해장치라면 어느 것을 사용하여도 무방하고, 사용 목적, 예를 들면 산업용 또는 가정용 등에 따라 용량을 달리할 수 있다.
필요에 따라, 상기 전기분해부는 상기 전기분해장치 이외에, 물을 분해하여 산소와 수소로 분리할 수 있는 연료전지를 사용할 수 있다.
한편, 전술한 연료전지부는 수소 및 공기를 원료로 하여 화학반응함으로써 전기를 수득하고 부산물로 물과 질소를 배출하는 것이라면 어느 것을 사용하여도 무방하며, 바람직하게는 고체 전해질형 연료전지, 용융탄산염형 연료전지, 인산형 연료전지 또는 고분자 전해질형 연료전지를 사용하는 것이 좋고, 그 크기는 전기분해장치와 같이 사용 목적 예를 들면, 산업용, 또는 가정용 등에 따라 용량을 달리할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 산소 및 질소 제조장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 산소 및 질소 제조장치를 나타내는 구성도로서 함께 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 산소 및 질소 제조장치는 거시적인 관점에서 물을 전기분해시켜 산소와 수소를 발생시키는 전기분해부(2)와 수소 및 공기를 연료로 하여 전기를 생산하는 연료전지부(4)로 구성되어 있다.
한편, 상기 전기분해부(2)는 물의 전기분해를 위해 필요한 전류를 공급하는 전원공급부(8)를 포함할 수 있으며 필요에 따라서, 상기 연료전지부(4)로부터 발생한 전류를 상기 전기분해부(2)로 공급하기 위하여 상기 전기분해부(2)의 양극판(10) 및 음극판(12)에 연결설치되어 전류를 공급하는 전원공급부(8)와 상기 양극판(10) 및 음극판(12) 사이에 전류제어부(6)를 설치할 수 있다.
이때, 상기 전류제어부(6)는 연료전지부(4)로부터 유입되는 전류와 전원공급부(8)로부터 유입되는 전류를 측정하는 전류측정수단(38) 및 상기 전류측정수단(38)에서 측정된 전류신호를 근거로 하여 상기 양극판(10) 및 음극판(12)에 공급되는 전류의 양을 조절할 수 있도록 한 전류공급수단(40)으로 구성되어 있다.
여기서, 상기 전류측정수단(38)은 입력되는 전류를 측정한 후 측정값을 외부로 출력할 수 있는 장치라면 어느 것을 사용하여도 무방하며, 당업계에서 통상적으로 사용되는 전류 측정장치라면 어느 것을 사용하여도 좋고, 상기 전류공급수단(40)은 전류측정수단(38)으로부터 입력된 전류량 데이터를 근거로 양극판(10) 및 음극판(12)에 공급되는 전류량을 일정하게 유지시켜 주는 것이라면 어느 것을 사용하여도 좋다.
한편, 본 발명에 따른 전기분해부(2)는 통상적인 전기분해장치라면 어느 것을 사용하여도 무방하지만, 그 기본적인 구성은 물이 채워져 있는 하우징(42)과 상기 하우징(42) 내에 설치되어 전류가 공급될 때 전기분해에 의해 산소를 발생시키는 적어도 하나 이상의 양극판(10), 상기 하우징(42) 내의 일측에 설치되어 전류가 공급될 때 전기분해에 의해 수소를 발생시키는 적어도 하나 이상의 음극판(12), 상기 하우징(42)의 일측에 설치되어 외부로부터 물을 공급받는 물 유입구(20), 상기 하우징(42)의 일측에 설치되어 양극판(10)에서 발생한 산소를 배출하는 산소 배출구(16) 및 상기 하우징(42)의 일측에 설치되어 상기 음극판(12)에서 발생한 수소를 배출하는 수소 배출구(18)로 구성되어 있다.
본 발명에 따른 연료전지부(4)는 수소 및 공기를 연료원으로 사용되는 통상인 연료전지라면 어느 것을 사용하여도 무방하며, 바람직하게는 고체 전해질형 연료전지, 용융탄산염형 연료전지, 인산형 연료전지 및 고분자 전해질형 연료전지 등을 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 인산형 연료전지를 사용하는 것이 좋다.
한편, 본 발명에 따른 연료전지부(4)는 그 일측으로 상기 전기분해부(2)에서 발생한 수소가 유입될 수 있도록 수소 유입구(24)를 구비시키고, 상기 수소 유입구(24)를 상기 전기분해부(2)의 수소 배출구(18)와 연결설치되도록 수소의 이동경로를 제공하는 수소 유도관(22)을 설치하여 상기 전기분해부(2)의 수소 배출구(18)로 배출된 수소를 상기 연료전지부(4)의 수소 유입구(24)로 유입시킨다.
또한, 본 발명에 따른 연료전지부(4)의 일측으로는 상기 수소 유입구(24)로 유입되는 수소와 전기화학반응하여 전기를 발생시키기 위한 외부공기가 유입될 수 있도록 공기 유입구(26)가 설치되어 있으며, 상기 수소 및 공기의 전기화학반응으로 발생하는 전류를 배출하기 위한 양극(36) 및 음극(34)이 구비되어 있고, 상기 수소 및 공기의 전기화학반응에 의하여 생성되는 물 및 질소를 각각 배출할 수 있는 물 배출구(30) 및 질소 배출구(28)가 상기 연료전지부(4)의 일측에 구비되어 있다.
이때, 상기 전기화학반응에 의하여 발생하는 물이 배출되는 물 배출구(30)는 배출되는 물의 이동경로를 제공하는 물 유도관(32) 및 상기 물 유도관(32)에 연결설치되어 물을 전기분해부(2)로 유입시키는 물 유입구(20)에 순차적으로 연결설치된다.
한편, 상기 연료전지부(4)로부터 발생한 전류를 외부로 배출하는 양극(34) 및 음극(36)은 그 종단에 축전기 등을 설치하여 생산되는 전류를 에너지로 저장하거나 전류를 필요로 하는 다른 장치에 연결설치하여 사용할 수 있으나, 물을 전기분해하는 전기분해부(2)에서 사용되는 전력으로 대체하여 사용하거나 소모되는 전력을 최소화하기 위하여 상기 전기분해부(2)의 양극판(10) 및 음극판(12)에 연결설치되는 전원공급부(8) 사이에 전류제어부(6)를 구비시킨 뒤 상기 전류제어부(6)에 상기 양극(34) 및 음극(36)을 연결설치하여 본 발명에 따른 산소 및 질소 제조장치를 구성할 수 있다.
이때, 상기 전류제어부(6)는 그 내부에 구성된 전류측정수단(38)으로 상기 연료전지부(4)로부터 유입되는 전류를 측정하여, 그 측정된 전류량이 전기분해부(2)에서 요구하는 전류량에 상응하게 되면 상기 전기분해부(2)에 전류를 공급하는 전원공급부(8)의 전류를 차단하고 연료전지부(4)로부터 유입되는 전류만으로 상기 전기분해부(2)를 작동시킬 수 있도록 한다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 산소 및 질소 제조장치의 작동기작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저 전기분해부(2)의 하우징(42) 내부에 물을 채운 뒤 상기 전기분해부(2)의 일측에 구비된 양극판(10) 및 음극판(12)에 연결설치된 전원공급부(8)에 전류를 인가하여 물을 전기분해시켜 양극판(10)에서는 산소가, 음극판(12)에서는 수소가 발생하게 된다.
그 다음, 상기 양극판(10)에서 발생한 산소는 상기 하우징(42)의 일측에 구비된 산소 배출구(16)를 통과하여 외부로 배출되어 수득되고, 상기 음극판(12)에서 발생한 수소는 상기 하우징(42)의 일측에 구비된 수소 배출구(18) 및 수소 유도관(22)을 순차적으로 통과하여 연료전지부(4)의 일측에 구비된 수소 유입구(24)로 유입된다.
그 다음, 상기 수소 유입구(24)로 유입된 수소는 상기 연료전지부(4)의 일측에 구비된 공기 유입구(26)로 유입되는 공기 중에 존재하는 산소와 전기화학반응하여 전류가 발생되는 동시에 물과 질소를 부산물로 생산하게 된다.
그 다음, 상기 수소와 공기 중의 산소의 전기화학반응에 의하여 발생한 질소는 상기 연료전지부(4)의 일측에 구비된 질소 배출구(28)로 배출되어 수득되고, 상기 전기화학반응에 의하여 발생한 물은 상기 연료전지부(4)의 일측에 구비된 물 배출구(30) 및 물 유도관(32)을 순차적으로 통과하여 전기분해부(2)의 일측에 구비된 물 유입구(20)로 이송된다.
한편, 상기 수소와 산소의 전기화학반응에 의하여 발생한 전류는 상기 연료전지부(4)의 일측에 구비된 양극(34) 및 음극(36)을 통하여 축전기 등에 전기에너지로 저장되거나 필요한 용도 예를 들면, 전기로 작동하는 기계장치의 전원으로 사용될 수 있다.
그러나 본 발명에서는 상기 연료전지부(4)로부터 발생하는 전류를 상기 전기분해부(2)로 공급하여 전기분해부(2)의 전기분해에 필요한 전원으로 사용할 수 있다.
이를 위해서, 본 발명에 따른 연료전지부(4)의 양극(34) 및 음극(36)은 상기 전기분해부(2)의 양극판(10) 및 음극판(12)과 연결설치되는 전원공급부(8)의 일측에 연결되어 구비된 전류제어부(6)로 연결설치하여 상기 연료전지부(4)로부터 생산된 전류를 전기분해부(2)로 공급하게 된다.
여기서, 상기 전류제어부(6)로 유입된 전류는 상기 전류제어부(6)를 구성하는 전류측정수단(38)을 통과하여 그 전류량이 측정되며, 상기 측정된 전류량 데이터를 근거로 하여 상기 전류측정수단(38)의 일측에 연결설치된 전류공급수단(40)에서 상기 전기분해부(2)로 공급되는 전류량을 조절하게 된다. 예를 들면, 상기 전류제어부(6)의 전류측정수단(38)으로 상기 연료전지부(4)로부터 유입되는 전류를 측정하여, 그 측정된 전류량이 전기분해부(2)에서 요구하는 전류량에 상응하게 되면 상기 전기분해부(2)에 전류를 공급하는 전원공급부(8)의 전류를 차단하고 연료전지부(4)로부터 유입되는 전류만으로 상기 전기분해부(2)를 작동시키고, 그렇지 않으면 상기 전기분해부(2)에서 필요로 하는 전류량 중 상기 연료전지부(4)로부터 유입되는 전류량를 차감한 전류량 만큼 전원공급부(8)로부터 공급받는다.
이때, 상기 전류공급수단(40)은 상기 전원공급부(8) 및 연료전지부(4)로부터 유입되는 전류량을 조절하여 물을 전기분해 할 수 있는 용량의 전류량을 지속적으로 전기분해부(2)에 공급하게 된다.
전술한, 본 발명에 따른 산소 및 질소 제조장치는 그 용량에 따라 산업용 또는 가정용 산소 공급장치로 사용될 수 있으며, 사용시 산소 및 질소를 모두 수득하여 이용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 산소 및 질소 제조장치는 산소 및/또는 질소를 다량 필요로 하는 연구실 및 실험실에 설치하여 상기 연구실 및 실험실 자체에서 산소 및/또는 질소를 수득할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 산소 및 질소 제조장치는 산소를 많이 필요로 하는 병원 등에 설치하여 사용할 수 있으며, 장치의 크기를 작게 설계하여 에어컨 또는 공기청정기, 공기정화기 등의 공조기에 설치하여 실내에 산소를 공급할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 상술한 바와 같이, 전기분해부를 이용하여 산소를 수득하는 동시에 상기 전기분해부로부터 발생되는 수소를 이용한 연료전지부의 전기화학반응으로 질소를 수득할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 전기분해부와 연료전지부를 서로 연결설치함으로서 전기분해부로부터 발생하는 수소를 연료전지부의 연료원으로 사용하고 연료전지부로부터 발생하는 전기에너지를 상기 전기분해부의 에너지로 사용하여 에너지의 물을 분해시키기 위한 전기분해부의 전력소모를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 산소 및 질소 제조장치를 나타내는 구성도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
2 : 전기분해부 4 : 연료전지부
6 : 전류제어부 8 : 전원공급부
10 : 양극판 12 : 음극판
14 : 물 16 : 산소 배출구
18 : 수소 배출구 20 : 물 유입구
22 : 수소 유도관 24 : 수소 유입구
26 : 공기 유입구 28 : 질소 배출구
30 : 물 배출구 32 : 물 유도관
34 : 양극 36 : 음극
38 : 전류측정수단 40 : 전류공급수단
42 : 하우징

Claims (8)

  1. 전류를 이용하여 물을 산소와 수소로 분리하는 전기분해부(2), 상기 전기분해부(2)에 연결설치되어 물을 전기분해시키는 전류를 공급하는 전원공급부(8), 상기 전기분해부(2)의 일측에 연결설치되고 물이 전기분해되며 발생한 수소 및 외부의 공기가 유입되어 전기를 발생시키는 동시에 생성물로 질소와 물을 생성시키는 연료전지부(4)로 이루어진 것을 특징으로 하는 산소 및 질소 제조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전원공급부(8) 및 전기분해부(2)의 사이에 구비되어, 상기 연료전지부(4)에서 발생한 전류 및 전원공급부(8)의 전류가 공급된 후 상기 공급된 각각의 전류를 안정적으로 전기분해부(2)로 공급되도록 조절하는 전류제어부(6)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 및 질소 제조장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 전류제어수단(6)은 연료전지부(4) 및 전원공급부(8)에 연결설치되어 상기 연료전지부(4)로부터 유입되는 전류 및 전원공급부(8)로부터 유입되는 전류를 측정하는 전류측정수단(38)과 상기 전류측정수단(38)에 연결설치되어 상기 전류측정수단(38)에서 측정된 전류의 양을 근거로 배출되는 전류의 양을 조절하는 전류공급수단(40)을 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 및 질소 제조장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기분해부(2)가 물이 채워져 있는 하우징(42)과 상기 하우징(42) 내에 설치되어 전류가 공급될 때 전기분해에 의해 산소를 발생시키는 적어도 하나 이상의 양극판(10), 상기 하우징(42) 내의 일측에 설치되어 전류가 공급될 때 전기분해에 의해 수소를 발생시키는 적어도 하나 이상의 음극판(12), 상기 하우징(42)의 일측에 설치되어 외부로부터 물을 공급받는 물 유입구(20), 상기 하우징(42)의 일측에 설치되어 양극판(10)에서 발생한 산소를 배출하는 산소 배출구(16) 및 상기 하우징(42)의 일측에 설치되어 상기 음극판(12)에서 발생한 수소를 배출하는 수소 배출구(18)를 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 및 질소 제조장치.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기분해부(2)가 연료전지인 것을 특징으로 하는 산소 및 질소 제조장치.
  6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료전지부(4)가 고체 전해질형 연료전지부, 용융탄산염형 연료전지, 인산형 연료전지 또는 고분자 전해질형 연료전지로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 산소 및 질소 제조장치.
  7. 전원공급부(8)에 전류를 인가하여 물이 채워져 있는 전기분해부(2)의 하우징(42) 일측에 구비된 양극판(10) 및 음극판(12)에 전류를 공급함으로써 양극판(10)으로부터 산소를 발생시키고 음극판(12)으로부터 수소를 발생시키는 단계,
    상기 양극판(10)으로부터 발생된 산소는 상기 하우징(42)의 일측에 구비된 산소 배출구(16)로 배출시키고 상기 음극판(12)으로부터 발생된 수소는 연료전지부(4)의 일측에 구비된 수소 유입구(24)로 이송시키는 단계,
    상기 연료전지부(4)의 수소 유입구(24)로 유입된 수소와 연료전지부(4)의 일측에 구비된 공기 유입구(26)로 공기를 유입시켜 전기화학반응시킴으로써 전기를 발생시킴과 동시에 부산물로 물과 질소를 발생시키는 단계,
    상기 전기화학반응에 의하여 발생한 전기는 양극(34) 및 음극(36)을 통하여 별도의 저장매체에 저장하고, 물은 상기 연료전지부(4)의 일측에 구비된 물 배출구(30) 및 물 유도관(32)을 통과시켜 상기 하우징(42)의 일측에 구비된 물 유입구(20)로 유입시키고, 질소는 상기 연료전지부의 일측에 구비된 질소 배출구(28)로 배출시키는 단계를 포함하는 산소 및 수소 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 연료전지부(4)의 전기화학반응에 의하여 발생한 전기를 별도의 저장매체에 저장하는 대신 전기분해부(2)의 전원으로 재사용하는 것을 포함하는 산소 및 수소 제조방법.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100859176B1 (ko) * 2007-06-12 2008-09-19 삼성전기주식회사 수소 발생 장치용 전해질 용액 및 이를 포함하는 수소 발생장치
KR100863728B1 (ko) * 2007-04-25 2008-10-16 삼성전기주식회사 수소 발생 장치 및 연료전지 발전 시스템
CN107543942A (zh) * 2017-08-18 2018-01-05 浙江科技学院（浙江中德科技促进中心） 膜电极的测试夹具以及测试方法
WO2020179973A1 (ko) * 2019-03-07 2020-09-10 (주)케이워터크레프트 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 퓨어 공기 청정 시스템
KR20200110888A (ko) * 2019-03-18 2020-09-28 선문대학교 산학협력단 레독스 세퍼레이터

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03219564A (ja) * 1989-11-22 1991-09-26 Fuji Electric Co Ltd 燃料電池発電装置
JP2000048847A (ja) * 1998-07-29 2000-02-18 Jac Sutorakuto:Kk ガス分離方法及びガス分離装置
JP2001130901A (ja) * 1999-11-02 2001-05-15 Mitsubishi Corp 水素エネルギ供給装置
WO2003025251A1 (fr) * 2001-09-13 2003-03-27 Sony Corporation Installation de production et de remplissage d'hydrogene, et installation electrochimique
KR100392156B1 (ko) * 1998-04-29 2003-07-22 누베라 퓨엘 셀스 유로프 에스.아르.엘. 전기화학공장의 전해조에 연료전지를 직접 접속하는 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03219564A (ja) * 1989-11-22 1991-09-26 Fuji Electric Co Ltd 燃料電池発電装置
KR100392156B1 (ko) * 1998-04-29 2003-07-22 누베라 퓨엘 셀스 유로프 에스.아르.엘. 전기화학공장의 전해조에 연료전지를 직접 접속하는 방법
JP2000048847A (ja) * 1998-07-29 2000-02-18 Jac Sutorakuto:Kk ガス分離方法及びガス分離装置
JP2001130901A (ja) * 1999-11-02 2001-05-15 Mitsubishi Corp 水素エネルギ供給装置
WO2003025251A1 (fr) * 2001-09-13 2003-03-27 Sony Corporation Installation de production et de remplissage d'hydrogene, et installation electrochimique

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100863728B1 (ko) * 2007-04-25 2008-10-16 삼성전기주식회사 수소 발생 장치 및 연료전지 발전 시스템
KR100859176B1 (ko) * 2007-06-12 2008-09-19 삼성전기주식회사 수소 발생 장치용 전해질 용액 및 이를 포함하는 수소 발생장치
CN107543942A (zh) * 2017-08-18 2018-01-05 浙江科技学院（浙江中德科技促进中心） 膜电极的测试夹具以及测试方法
CN107543942B (zh) * 2017-08-18 2024-04-12 浙江科技学院（浙江中德科技促进中心） 膜电极的测试夹具以及测试方法
WO2020179973A1 (ko) * 2019-03-07 2020-09-10 (주)케이워터크레프트 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 퓨어 공기 청정 시스템
KR20200110888A (ko) * 2019-03-18 2020-09-28 선문대학교 산학협력단 레독스 세퍼레이터

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