KR20070022276A - 희생 양극 조립체 - Google Patents

Abstract

금속부를 음극으로 방식 및/또는 부동태하는 희생 양극 조립체는, (a) 음극과 양극을 배열시켜 서로 전자적 접촉 없이 이온 접촉을 하도록 하여 전류가 상기 음극과 상기 양극을 흐르게 하는 전지; (b) 음극으로 방식되는 상기 금속부에 상기 양극을 전기적으로 연결하는 상기 전지의 양극에 부착되는 커넥터; 및 (c) 상기 전지의 음극과 직렬로 그리고 전기적으로 연결되는 희생 양극을 포함하며; 상기 전지는 주위로부터 분리된 별개의 것으로 전류는 상기 희생 양극과 상기 커넥터를 통해서만 상기 전지를 흘러들어가거나 흘러나올 수 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 이러한 희생 양극 조립체가 상기 조립체의 커넥터를 경유하여 상기 금속에 음극으로 부착되는 금속을 음극으로 방식하는 방법과, 부분 또는 전체 보강재가 상기 방법에 의해 음극으로 방식되는 철근 콘크리트 구조에 관한 것이다.

희생 양극 조립체, 음극 방식, 부동태, 이온 접촉, 철근 콘크리트 구조, 보강재

Description

희생 양극 조립체{Sacrificial anode assembly}

본 발명은 콘크리트 안에 있는 철 보강재의 희생 음극 방식(protection)에 사용하기 적합한 희생 양극 조립체, 희생 음극 방식의 방법, 및 보강재가 희생 양극 방식에 의해 보호되는 철근 콘크리트 구조에 관한 것이다.

구조물의 금속부에 대한 음극 방식은 잘 알려진 기술로, 금속부가 음극으로 작용하여 금속의 산화가 일어나지 않게 하는 전기 회로 구조를 이용해 금속부의 부식을 방지(방식)하는 것이다.

종래의 음극 방식 시스템은 전기 공급원이나 배터리와 같은 외부 전원 공급 장치를 이용하여 금속부가 방식되도록 전류를 공급해 음극이 되게 한다. 이 시스템은 적절히 전류를 공급하기 위한 복잡한 회로와 전류의 이용을 제어하는 제어 시스템을 필요로 한다. 나아가, 전기 공급원으로부터 전력을 공급받는 경우 불규칙한 전력 공급, 전력 중단과 같은 전력 공급이 문제가 될 수밖에 없고, 배터리로 전력을 공급받는 경우, 배터리를 바르게 작동시키고 배터리의 무게를 지탱하는데 적당한 위치에 배터리를 두는 문제가 해결되어야 한다.

따라서, 이러한 종래의 시스템은 종종 방식되는 금속부를 구비한 구조물의 외부 환경에 안정적인 배터리를 갖추게 되는데, 이것은 구조물의 외관에 영향을 미 친다.

다른 음극 방식(protection) 시스템으로, 부피가 크거나 복잡한 부품을 사용하지 않기 위해 금속부와 결합된 희생 양극을 이용하는 방법이 있다. 이 희생 양극은 금속부의 금속보다 반응이 더 잘되는 금속으로 금속부보다 먼저 부식되어 상기 금속부는 온전한 상태로 남게 된다.

이 기술은 콘크리트 내의 철 보강물을 방식하기 위해 널리 사용되는데, 철을 희생 양극에 전기적으로 연결함으로써, 콘크리트 내의 기공에 있는 전해물에 의해 회로를 구성한다. 특히, 염소 이온이 콘크리트 안에 농축될 때 철 보강물의 방식이 필요하다. 따라서, 음극 방식은 도로상의 제설이나 해양성 환경에 의해 염분에 대한 노출이 있는 지역에서 널리 이용된다.

희생 양극과 금속부 사이의 전압이 구성 요소들 내의 전해물을 통해 전류를 흐르게 하는데 있어서 음극 방식과 관련한 문제점이 야기된다. 이 전압은 금속부와 희생 양극 사이에 존재하는 자연 전위차에 의해 제한된다. 따라서, 전해물의 저항이 높을수록, 주어진 금속부와 희생 양극 사이의 전해물을 가로지르는 전류의 흐름은 낮아져 희생 음극 방식을 적용하는데 있어서 제한을 받게 된다.

따라서, 금속부와 희생 양극 물질 사이에 존재하는 자연 전위차보다 높게 조립체 자체와 금속부 사이의 전압을 높여줄 수 있는 희생 양극 조립체가 필요하게 된다.

[기술적 해결방법]

제 1 측면에 있어서, 본 발명은 희생 양극 조립체를 제공하는데, 금속부에 음극으로 방식 및/또는 부동태하는 상기 희생 양극 조립체는 음극과 양극을 배열시켜 서로 전자적 접촉 없이 이온 접촉을 하도록 하여 전류가 상기 음극과 상기 양극을 흐르게 하는 전지를 포함하며, 여기서, 양극을 음극으로 방식되는 금속부에 전기적으로 연결하는 커넥터에 전지의 양극을 부착하고, 전지의 음극이 희생 양극에 직렬로 그리고 전기적으로 연결되지만, 상기 전지는 주위로부터 분리된 별개의 것으로 전류는 상기 희생 양극과 상기 커넥터를 경유해서만 상기 전지를 흘러들어가거나 흘러나올 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 조립체가 금속부에 연결되어 음극으로 방식될 때, 예를 들어, 콘크리트 내의 철 보강재 같은 경우, 금속부와 희생 양극 사이의 전위차는 금속부와 희생 양극 사이의 자연 전위차보다 크며, 높은 저항의 회로에서도 유용한 수준의 전류 흐름이 가능하다. 따라서, 희생 양극 조립체는 전해물과 같은 높은 저항물에 의해 구성되는 금속부와 희생 양극 사이의 회로 때문에 희생 음극 방식이 유용한 수준으로 먼저 적용될 수 없는 곳에서는 금속부에 희생 음극 방식을 공급할 수 없다.

나아가, 금속부와 희생 양극 사이의 전위차가 금속부와 희생 양극 사이의 자연 전위차보다 클 때, 다수의 희생 양극 조립체가 배열된 조립체에서 양극 사이의 간격을 증가시키는 것이 가능하다. 물론 이렇게 함으로써, 주어진 구조물 내에 필요한 조립체의 총 개수를 줄일 수 있다.

더불어, 본 발명에 있어서 조립체는 높은 초기 전류를 생산한다. 이것은 특히 조립체가 활성 부식 상태 또는 새로운 콘크리트 안에 있는 금속, 즉, 철과 같은 금속을 방식하도록 할 때에 유용하다.

나아가, 본 발명에 있어서 양극 조립체는 음극 방식이 필요한 금속부를 포함하는 콘크리트나 다른 구조물에 적절히 위치하거나 구조물의 재질과 동일하거나 유사한 물질 안에 포함될 수 있다. 여기서 상기 포함된 조립체는 구조물의 외부 환경에 안정적일 수 있다. 따라서, 구조물 자체의 외관과 다른 구성 요소가 구조물의 바깥에 놓이지 않기 때문에 구조물의 외관은 유지될 수 있다.

본 발명의 조립체 전지가 최종적으로 방전되었을 때, 희생부는 여전히 활동가능하므로 음극 방식을 제공하게 된다.

상기 희생 양극과 상기 전지는 서로 연결되어 단일 유닛(unit)으로 형성된다; 특히, 상기 희생 양극 조립체는 단일 유닛일 수 있다. 이러한 이유로 제품이 복잡하지 않게 되고, 상기 조립체를 방식된 금속부를 포함하는 구조물이나 구조물과 유사하거나 동일한 재질 안에 쉽게 포함할 수 있는 장점이 있다.

특히, 상기 희생 양극은 상기 조립체 안의 전지에 인접하게 위치할 수 있다. 상기 희생 양극은 전지의 적어도 일부 모양에 대응하는 모양이나 크기일 수 있으며, 전지의 적어도 일부와 나란히 맞출 수 있다. 바람직한 실시예로, 상기 희생 양극은 상기 전지가 그 내부에 위치할 수 있는 용기를 형성한다.

상기 희생 양극은 상기 전지의 음극에 바로 접촉함으로써, 상기 전지의 음극에 직접적으로 연결될 수도 있고, 상기 전지의 음극에 간접적으로 연결될 수도 있다. 바람직한 실시예로, 상기 희생 양극은 전기 전도성 분리자(separator)를 통해 전지의 음극과 간접적으로 연결된다. 이는 상기 전지의 음극과 접촉했을 때, 상기 희생 양극의 직접적인 부식을 막는 데 도움이 되는 장점이 있다. 예를 들어, 구리나 니켈 도금층과 같은 금속층이 상기 희생 양극과 상기 전지의 음극 사이에 위치하여 직접적인 접촉 없이 이들 간의 전자 전도를 가능하게 한다.

상기 희생 양극은 상기 희생 양극 조립체에 의해 음극으로 방식되는 금속에 대해 확실히 음의 표준 전극 전위를 가져야 한다. 따라서, 희생 양극 조립체가 철근 콘크리트에 사용될 때, 희생 양극은 철에 대해 음의 표준 전극 전위를 가져야 한다. 적당한 예로, 금속으로는 아연, 알루미늄, 카드뮴 및 마그네슘이 있고, 합금으로는 아연 합금, 알루미늄 합금, 카드뮴 합금 및 마그네슘 합금이 있다. 상기 희생 양극은 주조 금속/합금, 압분(compressed powder), 섬유질 또는 호일(foil) 형태로 적절히 제공된다.

양극을 음극으로 방식되는 금속부에 전기적으로 연결하는 커넥터로는 희생 양극을 가지고 이용하는 종래의 기술에서 알려진 적절한 커넥터를 사용할 수 있다. 특히, 커넥터로는 철, 아연도금강 또는 황동이 사용될 수 있고, 적절한 전선 모양으로 이루어질 수 있다. 아연도금된 철선이 바람직하다.

상기 전지로 종래의 전기화학적 전지가 가능하다. 특히, 상기 전지는 적당한 물질의 양극과 적당한 물질의 음극을 포함하는 데, 물론 양극은 음극에 대해 음의 표준 전극 전위를 제공하게 된다. 양극으로 사용되기에 적당한 물질은 아연, 알루미늄, 카드뮴, 리튬 및 마그네슘과 같은 금속과 아연 합금, 알루미늄 합금, 카드뮴 합금 및 마그네슘 합금과 같은 합금을 포함한다. 음극으로 사용되는 금속으로는 망간, 철, 구리, 은, 및 납의 산화물과 같은 산화금속과 탄소를 포함한 금속혼합물, 예를 들어, 이산화망간과 탄소의 혼합물이 적당하다. 양극과 음극은 각각 어떤 적당한 형태로 공급될 수 있고 같은 형태 또는 다른 형태로 공급될 수 있다. 예를 들어, 주조 금속/합금, 압분(compressed powder), 섬유질 또는 호일(foil)과 같은 고체 성분으로 제공될 수 있거나 루스 파우더(loose powder) 형태로 제공될 수 있다.

종래의 전지에서처럼 양극은 전해물과 접촉하는 것이 바람직하다. 양극이 루스 파우더 형태로 존재할 때, 이 파우더는 전해물 안에 포함될 수 있다. 전해물은 수산화포타슘, 수산화리튬, 또는 염화암모늄과 같은 알려진 전해물일 수 있다. 전해물은 추가적인 작용물을 포함할 수 있다. 특히, 전해물은 수산화물이 양극으로부터 방전되는 것을 막는 화합물을 포함하는데, 예를 들어, 양극이 아연일 경우 전해물은 산화아연을 포함할 수 있다.

양극과 음극은 서로 전자적 접촉 없이 이온 접촉만 하도록 정렬되어 양극에서 음극으로 전류가 흐르도록 한다. 이러한 점에서, 양극과 음극은 종래의 전지에서처럼 전해물을 통해서 연결되는 것이 바람직하다. 따라서 전해물은 양극과 음극 사이에서 이온 전류가 적절히 흐르도록 양극과 음극 사이에 적절히 공급된다.

상기 전지는 음극과 양극 사이에 위치하는 기공 분리자를 구비할 수 있는데, 양극과 음극의 직접적인 접촉을 막는 역할을 한다. 이것은 본 발명의 구조체에 특히 유용한데 이것에 의해 양극은 루스 파우더 형태(loose powdered form)로 공급되고 이 파우더가 전해물 안에 포함될 때 더욱 유용하다.

상기 조립체에서 전지는 커넥터와의 연결과 희생 양극의 필요성 외에도 외부와 분리되는 특징을 가진다; 이것은 전지 주변의 적절한 분리 수단을 이용함으로써 가능하다. 특히, 이러한 분리는 외부의 전해물이 전지와 접촉하지 않도록 하는데 유용하다. 전지는 하나 또는 그 이상의 분리 수단에 의해 이런 식으로 분리될 수 있다. 이러한 분리 수단은 분명, 실리콘계열 물질처럼 전류가 흐르지 않는 전기 절연성 물질이어야만 한다.

희생 양극의 전기적 연결은 상기 전지와의 전기적 연결의 하나이므로, 필요한 분리 수단의 양은 희생 양극에 이웃하는 전지의 외부 면적을 증가시킴으로써 줄일 수 있다. 따라서, 바람직한 실시예로서, 희생 양극은 용기 모양이고 전지는 그 용기 안에 위치한다. 예를 들어, 희생 양극은 깡통 모양, 즉, 원형의 바닥과 원둘레로부터 위로 연장된 벽을 구비한 캐비티(cavity)이고 전지는 이 깡통 안에 위치한다. 물론, 희생 양극과 커넥터의 접촉부에 덮이지 않는 전지의 나머지 영역은 분리 수단에 의해 외부와 분리된다.

조립체에서 사용되는 상기 양극과 음극 물질의 양은 조립체의 수명 동안 필요한 부하의 양과 같은 것이 바람직하고 이것은 상기 시스템의 효율을 최대화한다.

양극 조립체는 다공성 기반 물질과 같은 캡슐용 물질에 의해 둘러싸인다. 특히, 조립체는 사용되기 전에 조립체를 둘러싸는 적당한 캡슐용 물질 선주형(pre-cast)을 가질 수도 있다. 그렇지 않고, 캡슐용 물질은 조립체가 정해진 곳에 위치한 후에 제공될 수 있는 데, 예를 들어, 조립체가 콘크리트 구조물의 움푹 패인 곳에 위치하고, 적당한 캡슐용 물질을 이용해 조립체를 묻을 수 있다.

캡슐용 물질은 희생 양극 용기의 활동을 유지 및/또는 팽창 부식물에 의해 생성되는 팽창력을 흡수 및/또는 양극 조립체에서 내부 전지를 방전하는 도체와 희생 양극 간의 직접적인 접촉을 최소화할 수 있다. 예를 들어, 시멘트의 특성을 지닌 모르타르 등을 캡슐용 물질로 사용할 수 있다.

양극 조립체는 희생 양극이 지속적으로 부식되도록 하는 활성제를 포함하는 캡슐용 물질에 의해 둘러싸이는 것이 바람직하다. 예를 들어, 양극 조립체가 양극 조립체에 의해 음극으로 방식되는 물질에 음극으로 연결될 때 용제 안의 전해물은 희생 양극의 부식이 일어나고 희생 양극에 부동태 피막이 생기는 것을 막도록 충분히 높은 pH를 가진다. 특히, 캡슐용 물질은 수산화리튬 또는 수산화포타슘 또는 습윤제와 같은 종래 기술에서 알려진 다른 적당한 활성제와 같은 알칼리 저장소를 포함한다. 캡슐용 물질은 종래 기술에서 알려진 바와 같이 희생 양극을 감싸는 높은 알칼리의 모르타르, 예를 들어, 수산화리튬 또는 수산화포타슘을 포함하는 12에서 14의 pH를 가지는 모르타르를 쓰는 것이 바람직하다.

적절한 고속 경화 시멘트가 모르타르로 사용될 수 있다. 특히, 이것은 캡슐용 물질이 선주형인 실시예에 사용된다. 예를 들어, 칼슘 황알루민산염이 모르타르로 사용되거나 또는, 미국 특허 6022469에서 논의된 모르타르와 같은 추가 수산화리튬 또는 수산화포타슘을 포함하는, 물/시멘트의 비가 0.6 이상인 포트랜드 시멘트 모르타르가 사용되어질 수 있다.

제 2 측면에 있어서, 본 발명은 음극으로 금속을 방식하는 방법을 제공하는데, 본 발명의 제 1 측면에 따른 희생 양극 조립체는 조립체의 커넥터를 통해서 음극으로 금속에 부착된다. 특히, 콘크리트 안의 철 보강재를 음극으로 방식하는 방법이 제공되는데, 본 발명의 제 1 측면에 따른 희생 양극 조립체는 철 보강재에 음극으로 부착된다.

제 3 측면에 있어서, 본 발명은 부분 또는 전체 보강재가 제 2 측면의 방법에 의해 음극으로 방식되는 철근 콘크리트 구조를 제공한다.

본 발명은 후술하는 예에서 더 상세히 설명되며, 참조 도면에서:

도 1a는 본 발명에 따른 희생 양극 조립체의 단면을 보여주는 단면도.

도 1b는 도 1a에 나타난 희생 양극 조립체의 A-A 단면을 보여주는 단면도.

도 2는 시험배열에서 철에 연결된 본 발명의 희생 양극 조립체를 보여주는 도면.

도 3은 도 2에 나타난 희생 양극 조립체의 구동 전압과 전류 밀도를 보여주는 그래프.

도 4는 도 3의 희생 양극 조립체에 연결된 방식된 강재에 대한 전위와 전류 밀도를 보여주는 그래프.

예 1

도 1은 금속부를 음극으로 방식하는 희생 양극 조립체(1)를 보여준다. 상기 조립체는 양극(2)과 음극(3)을 가진 전지를 포함한다. 상기 음극(3)은 이산화망간과 탄소의 혼합물이고 원형의 바닥과 원둘레로부터 위로 연장된 벽을 구비한 깡통 모양의 캐비티(cavity)를 이룬다. 상기 양극(2)은 주조 금속, 압분(compressed powder), 섬유질 또는 호일(foil) 등의 실린더 모양의 고체 아연 양극이다. 상기 양극(2)은 상기 깡통 모양의 음극(3)에 의해 정의된 캐비티의 중심에 위치해 있고 상기 깡통 모양의 음극(3)에 의해 정의된 캐비티 안에 있으며 상기 양극(2)의 활동을 유지시키는 전해물(4)과 접촉한다. 상기 전해물(4)로 적절한 수산화포타슘을 사용할 수 있으며, 아연으로부터 수소가 방출되는 것을 억제하는 산화아연과 같은 작용물을 포함할 수 있다. 깡통 모양의 기공을 가진 분리자(separator)(5)는 상기 음극(3)에 의해 정의되는 상기 캐비티(3a) 안에 상기 음극(3)과 접하여 위치한다. 따라서, 상기 양극(2)과 상기 음극(3)은 서로 간의 전자적 접촉 없이 상기 전해물(4)과 상기 기공 분리자를 통해서 이온적으로 연결되어 전류는 상기 양극(2)과 상기 음극(3)를 흐르게 된다.

상기 양극(2)은, 음극으로 방식되는 금속부에 상기 양극(2)을 전기적으로 연결하는 커넥터(6)에 부착된다. 상기 커넥터(6)는 적절한 아연도금강으로 만들어진다. 상기 전지의 음극(3)은 전기적으로 희생 양극(7)과 직렬로 연결되어있다. 상기 희생 양극(7)은 주조 금속, 압분(compressed powder), 섬유질 또는 호일(foil) 등으로 만들어진 고체 아연이고 깡통 모양이다. 전지는 상기 깡통 모양의 희생 양극(7)에 의해 정의되는 캐비티 안에 위치한다. 전기적 절연물 층(8)은 상기 조립체의 상부를 가로질러 위치하며 전지와 외부를 분리한다. 따라서, 전류는 상기 희생 양극(7)과 상기 커넥터(6)를 통해서만 흘러들어오거나 흘러나갈 수 있다.

상기 희생 양극 조립체(1)는 이어서 다공성 기반 물질에 둘러싸인다. 특히, 사용 전의 상기 조립체(1) 둘레를 칼슘 황알루민산염과 같은 시멘트의 특성을 지닌 모르타르가 선주형될 수 있다. 기반 물질은 또한 수산화리튬과 같은 알칼리 저장소 를 적절히 포함한다.

상기 희생 양극 조립체(1)는 콘크리트 내부에 위치됨으로써, 그리고 상기 커넥터(6)를 콘크리트 안에 역시 위치한 강재봉(steel bar)에 연결함으로써 이용될 수 있다. 따라서, 전지를 가로지르는 전압과 상기 희생 양극(7)과 강재 사이의 전압(이 둘은 추가적으로 조합되는데)에 의해 전류는 콘크리트 안의 상기 희생 양극 조립체(1), 강재, 및 상기 전해물(4)을 포함하는 회로를 따라 흐른다. 금속과 전해물의 접촉면에서 발생하는 반응들은 상기 아연 희생 양극(7)의 부식을 야기하고 상기 강재를 방식하게 된다.

예 2

도 2는 길이 100mm의 정육면체 콘크리트(13) 안에 있는 20mm 지름의 연강봉(12)에 연결된 희생 양극 조립체(11)를 보여준다. 상기 콘크리트는 시멘트 무게의 3%를 차지하는 염화 이온에 오염된 비중 350kg/m³의 일반적인 포틀랜드 시멘트로 구성되어있다.

상기 희생 양극 조립체(11)는 AA 사이즈의 듀라셀(Duracell) 전지와 순수 아연판을 접어 전지 둘레를 감싸는 아연 깡통으로 된 희생 양극을 포함한다. 상기 아연은 접혀서 전지의 양극 단자와 접촉하고 도체(14)는 전지의 음극 단자에 결합된다. 실리콘계열의 밀폐제가 음극 단자와 양극 단자 위에 덮여 단자를 외부로부터 절연한다.

상기 희생 양극 조립체(11)를 정육면체 콘크리트(13) 안에 두기 전에 디지털 멀티미터를 이용해서 10Mohm의 입력 임피던스로 전위값들을 측정해둔다. 습기를 머금은 염화물에 오염된 모래 속에 있는 외부 아연 용기와 강재봉 사이의 전위는 520mV 이고 도체와 강재 사이의 전위는 2110mV 이다. 상기 희생 양극 조립체(11)는 양극과 방식되는 강재 사이의 전해물을 통해 전류를 흐르게 하는 구동 전압에 있어서 종래의 희생 양극보다 1590mV 더 높다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 희생 양극 조립체(11)로부터 상기 정육면체 콘크리트(130) 안에 있는 전해질을 통해 상기 연강봉(12)으로 연결되는 회로는 구리심으로 된 전선(15), 10kOhm의 저항기(16), 및 회로 차단기(17)로 구성된다. 양극과 강재 사이의 구동 전압은 관찰점(18)을 통해 관찰되고, 흐르는 전류는 관찰점(19)에서 10kOhm의 저항기(16)를 가로지르는 전압을 측정함으로써 결정된다. 포화칼로멜전극(SCE)(20)이 장착되어 관찰점(21)을 가로지르는 강재의 전위를 독립적으로 측정할 수 있도록 돕는다.

구동 전압, 희생 음극 전류 및 강재 전위는 정기적인 간격으로 기록된다. 양극의 표면적에 대한 구동 전압 및 희생 음극 전류가 도 3에 도시되어있다. 양극-강재 구동 전압은 열린 회로 조건(회로 차단기 열림)에서 대략 2.2에서 2.4volt이고 전류가 흘렀을 때는 1.5에서 1.8볼트로 떨어진다.

강의 표면적에 대한 강재의 전위와 희생 음극 전류가 도 4에 도시되어있다. 강재의 초기 전위는 SCE 스케일로 -410에서 -440mV로 다양하다. 이것은 SCE와 콘크리트의 접촉점에서 콘크리트가 습기를 머금고 있는 정도에 따라 다양함을 의미한다. 상기 음전위는 강재에 대한 염화물로 오염된 콘크리트의 공격적인 성향을 반영 한다. 강재의 전류 밀도는 25에서 30mA/m²로 다양하다.

전류의 중단(회로 차단기 열림)에 이은 강재의 전위 감소는 대략 100mV정도인데 강재가 방식됨을 의미한다. 이것은 또한 1.5에서 1.8volt 양극-강재 구동 볼트의 1.4volt 이상이 전류 흐름에 대한 회로 저항을 극복하기 위해 이용되었음을 의미한다. 이것은 전류 흐름에 대한 회로 저항을 극복하기 위해 현재 사용되는 희생 양극에 공급될 수 있는 전압보다 훨씬 많은 것이다.

따라서, 저항이 높은 환경, 즉, 전류 흐름에 대한 회로 저항이 높은 환경에서 본 발명의 희생 양극 조립체는 현재 사용되는 종래의 희생 양극들보다 더 큰 장점을 가지고 있는 것이다.

Claims (22)

1. 금속부에 음극으로 방식 및/또는 부동태하는 희생 양극 조립체에 있어서,

   음극과 양극을 배열시켜 서로 전자적 접촉 없이 이온 접촉을 하도록 하여 전류가 상기 음극과 상기 양극을 흐르게 하는 전지;

   음극으로 방식되는 상기 금속부에 상기 양극을 전기적으로 연결하도록 상기 전지의 양극에 부착되는 커넥터; 및

   상기 전지의 음극과 직렬로 그리고 전기적으로 연결되는 희생 양극을 포함하며;

   상기 전지는 주위로부터 분리된 별개의 것으로 전류는 상기 희생 양극과 상기 커넥터를 통해서만 상기 전지를 흘러들어가거나 흘러나올 수 있는 희생 양극 조립체.
2. 제1항에 있어서,

   상기 희생 양극과 상기 전지는 함께 연결되어 단일 유닛을 형성하는 희생 양극 조립체.
3. 제2항에 있어서,

   상기 희생 양극 조립체는 단일 유닛인 희생 양극 조립체.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 희생 양극은 상기 전지 근처에 위치하는 희생 양극 조립체.
5. 제4항에 있어서,

   상기 희생 양극은 상기 전지의 적어도 일부 모양에 대응하는 모양이나 크기로 상기 전지의 적어도 일부와 나란히 맞출 수 있는 희생 양극 조립체.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,

   상기 희생 양극은 상기 전지가 그 내부에 위치할 수 있는 용기를 형성하는 희생 양극 조립체.
7. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 희생 양극은 전기 전도성 분리자를 통해 상기 전지의 음극과 간접적으로 연결되는 희생 양극 조립체.
8. 제7항에 있어서,

   상기 희생 양극과 상기 전지의 음극 사이에 금속층이 위치함으로써 상기 희생 양극과 상기 전지의 음극 사이의 전자적 전도를 허용하고, 상기 희생 양극과 상기 전지의 음극 사이의 직접적인 접촉을 막는 희생 양극 조립체.
9. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 희생 양극은 아연, 알루미늄, 카드뮴, 마그네슘 중 어느 하나이거나 이 금속들 중 하나 이상의 합금인 희생 양극 조립체.
10. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 전지는 상기 음극과 상기 양극 사이에 위치한 기공 분리자를 구비하며, 상기 기공 분리자는 상기 음극과 상기 양극 사이의 직접적인 접촉을 막는 희생 양극 조립체.
11. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 희생 양극 조립체에 있는 상기 전지는 상기 커넥터와의 연결과 상기 희생 양극의 필요성 외에도 상기 전지 주위에 위치한 하나 이상의 분리 수단에 의해 외부와 분리되는 희생 양극 조립체.
12. 제11항에 있어서,

    상기 희생 양극 조립체는 용기 모양이고 상기 전지는 상기 용기 안에 위치하며, 상기 전지 영역은 상기 희생 양극에 의해 가려지지 않으며 하나 이상의 분리 수단에 의해 외부와 분리되는 상기 커넥터와의 접촉에 의해 가려지지 않는 희생 양극 조립체.
13. 제12항에 있어서,

    상기 희생 양극은 깡통 모양이고 상기 전지는 상기 깡통 안에 위치하는 희생 양극 조립체.
14. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 조립체는 캡슐용 물질에 의해 둘러싸이는 희생 양극 조립체.
15. 제14항에 있어서,

    상기 캡슐용 물질은 다공성 기반 물질인 희생 양극 조립체.
16. 제15항에 있어서,

    상기 다공성 기반 물질은 시멘트의 특성을 가지는 모르타르를 포함하는 희생 양극 조립체.
17. 제16항에 있어서,

    상기 다공성 기반 물질은 수산화리튬과 수산화포타슘 중 어느 하나를 포함하고 12에서 14의 pH를 가지는 희생 양극 조립체.
18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 다공성 기반 물질은 칼슘 황알루민산염 (calcium sulphoaluminate)을 포함하는 희생 양극 조립체.
19. 상기에 설명되고 도면들을 참고한 바와 같이 금속부를 충분히 음극으로 방식 및/또는 부동태하는 희생 양극 조립체.
20. 금속을 음극으로 방식하는 방법으로서,

    제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 희생 양극 조립체는 상기 조립체의 커넥터를 통해 상기 금속에 음극으로 부착되도록 하는, 금속을 음극으로 방식하는 방법.
21. 제20항에 있어서,

    상기 방법은 콘크리트 안의 철 보강재를 음극으로 방식하는 방법이며, 상기 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 희생 양극 조립체는 상기 철 보강재에 음극으로 부착되도록 하는, 금속을 음극으로 방식하는 방법.
22. 철근 콘크리트 구조로서,

    부분 또는 전체 보강재가 제20항 또는 제21항의 방법에 의해 음극으로 방식되는 철근 콘크리트 구조.

Images