KR20080074264A

KR20080074264A - 전기분해법에 의한 은나노 제조장치

Info

Publication number: KR20080074264A
Application number: KR1020070013034A
Authority: KR
Inventors: 김종배
Original assignee: 김종배
Priority date: 2007-02-08
Filing date: 2007-02-08
Publication date: 2008-08-13

Abstract

본 발명은 수조에 넣어지는 2개의 은판은 전극과 연결되도록 하면서 상기의 전극에는 DC 220V와 AC 22000V의 고전압을 교대로 인가하는 동시에 양 전극에 인가되는 DC 220V의 극성이 바뀌도록 함으로써 수조의 물에서 열이 발생하지 않으며 은나노의 발생을 임의로 조절하면서 높은 농도의 은나노를 생산할 수 있도록 한 전기분해법에 의한 은나노 제조장치에 관한 것이다.

상기의 본 발명은,

수조에 인출되는 제1 전극과 제2 전극에 각각 하나씩의 은판을 결합하여 전원공급장치를 통하여 공급되는 전원에 의해 은나노를 분리시키도록 하되,

사용자가 키패드를 통하여 설정하는 상태에 위하여 내부의 동작을 제어하는 콘트롤러와,

상기 콘트롤러의 제어를 받으면서 정류기를 통하여 전파정류되는 상태를 제어하면서 DC220V의 공급을 제어하도록 하는 제1 타이머와,

상기 콘트롤러의 제어를 받으면서 릴레이의 접점을 온/오프 시키면서 고압고주파트랜스를 통하여 승압된 AC22000V의 공급을 제어하도록 하는 제2 타이머와,

상기 콘트롤러의 제어를 받으면서 접점 릴레이를 조절하여 상기의 DC220V가 공급되는 경로를 전환하는 중에 극성이 변환되어 역류방지기를 통하여 상기의 제1 전극과 제2 전극에 공급되도록 하는 제3 타이머들로 구성함으로써 공급되는 DC220V 또는 AC22000V의 전원이 상기의 두 전극에 결합된 은판에서 고은 입자의 은나노가 분리되는 중에 수조의 물에서 열이 발생하지 않으며 은나노의 발생을 임의로 조절하면서 높은 농도의 은나노를 생산할 수 있도록 함을 특징으로 한다.

Description

전기분해법에 의한 은나노 제조장치{a manufacturing equipment of nano―silver }

도 1은 본 발명의 전체 구성을 나타낸 개략도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전원공급장치의 회로도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2 : 전원공급장치 10 : 콘트롤러

12, 14, 17 : 타이머 13 : 정류기

15 : 릴레이 16 : 고압고주파트랜스

18 : 접점 릴레이 19 : 역류방지기

본 발명은 전기분해법에 의한 은나노 제조장치에 관한 것으로, 상세하게는 수조에 넣어지는 2개의 은판은 전극과 연결되도록 하면서 상기의 전극에는 DC 220V와 AC 22000V의 고전압을 교대로 인가하는 동시에 양 전극에 인가되는 DC 220V의 극성이 바뀌도록 함으로써 수조의 물에서 열이 발생하지 않으며 은나노의 발생을 임의로 조절하면서 높은 농도의 은나노를 생산할 수 있도록 한 전기분해법에 의한 은나노 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 미세금속분말을 얻기 위한 방법으로는 공침법, 분무법, 졸-겔법, 전기분해법, 역상 마이크로 에멀전법 등의 화학적 방법과 볼밀(ball mill), 스탬프밀(stamp mill)을 이용한 분쇄법 등의 기계적 방법이 사용되고 있다.

예컨대 은분말의 제조하기 위한 화학적 방법은 질산은 수용액을 알칼리 용액으로 중화시키는 중화반응을 거쳐 생성된 산화은이나 수산화은의 침전물에 히드라진이나 과산화수소, 포르말린 등의 환원제를 사용하여 환원시키는 방법, 상기 중화반응에 의해 생성된 수산화은의 침전에 수소, 일산화탄소 등의 환원력이 강한 가스를 흡입시켜 환원시키는 방법, 알칼리성 아민착체 수용액에 포르말린, 수산 등의 환원제를 첨가하여 환원시키는 방법을 거쳐 은분말로 석출시키는 방법 등이 주로 사용된다.

그러나 이러한 종래의 제조방법은 출발 물질로 금속염을 전해질로 사용하고 있기 때문에, 환경 친화적이지 못하고 유해물의 제거하기 위하여 많은 비용과 시간이 소요되며, 입자크기를 용이하게 제어하지 못한다는 단점이 있다.

또한 종래에는 금속입자의 응집에 의한 입자성장을 막기 위해 사용되는 계면활성제 및 첨가제 또한 유해물을 사용하기 때문에, 환경친화적이지 못하다는 단점이 있다.

종래의 일반적인 전기분해법의 경우, 합성하고자 하는 금속소재의 전극과 금속염 즉 질산염, 탄산염, 황산염 등을 전해질로 하여 전기분해에 의해서 전극표면에서 금속화시켜 입자를 얻어낸다.

물론 전기분해법에서 유해한 금속분말을 얻기 위한 전해질로서 유해금속염을 사용하는 이유는 금속이 물에 용해되지 않기 때문이며, 강산염과 결합한 금속을 물에 녹이면 이온으로 쉽게 해리되어 환원제 등에 의하여 입자화될 수 있다.

이러한 경우에는 부산물로서 유해물이 발생하고, 온도를 높일 때에 유해가스가 발생하여 환경친화적이지 못하며, 입자의 크기도 균일하지 못하다.

더우기 종래와 같이 질산염, 탄산염, 황산염 등과 같은 금속염을 사용한 전기분해법에서는 출발 물질 자체가 환경친화적이지 못하고, 중화 및 세척과정에서 폐수처리 문제가 발생할 뿐만 아니라 많은 세척 과정을 거쳐야하는 번거로움이 있으며, 세척 과정에서 금속 분말을 많이 유실하게 된다.

한편 기계적 방법은 볼밀, 스탬프밀을 이용한 은분 분쇄방법 등이 널리 행하여지고 있으나, 기계적 분쇄 방법의 경우는 근본적으로 미세화에 한계가 있고, 공정 중에 오염될 가능성이 크기 때문에 순수한 금속입자를 얻기에 부적합하였다.

이에 따라 2003년 6월 10일자 특허출원 제10-2003-0037065호(전기분해법을 이용한 금속나노입자 제조방법)가 제안되었는 바,

이는, 전기분해법을 이용하여 금속을 나노입자로 제조함에 있어서,

친환경적금속이온환원제와 유기물금속이온환원제 중의 어느 하나가 순수물(D.I water)에 투입되어 용해되는 단계와,

상기 용액 내에 두 개의 전극봉을 이격 배치하되, 상기 전극봉이 얻고자하는 금속입자와 동일한 성분으로 구성되어 전기에 의하여 상기 용액 내에서 이온화되는 단계와,

상기 용액 내에서 상기 환원제에 의해 금속이온이 환원되어 금속입자가 석출되는 단계와,

초음파발생장치가 상기 용액 내에 배치되어 용액 내의 금속입자를 균일한 입자 형상으로 분산하는 단계들에 의해 수행되도록 하였다.

그러나 상기와 같은 종래의 전기분해법을 이용한 금속나노입자 제조방법에 의하여서는, 용기의 내부에 순수물과 첨가제를 혼합한 용액을 투입하고, 상기 용액 내에 두 개의 전극봉을 이격 배치하며, 상기 용액에 초음파를 발산하는 초음파발생장치와 용액을 교반하는 교반기를 상기 용기의 상하에 각각 배치하여 구성한 상태에서 DC 24V 또는 AC 220V를 2개의 전극봉에 인가하도록 하였으므로 초음파와 교반에 의하여 금속입자를 물에 용해시키도록 하였으나, 상대적으로 낮은 전압을 인가하게 되므로 높은 전류가 인가하는 상태가 되어 순수한 물에 열이 발생하면서 끓는 현상이 일어나 입자의 크기가 균일하게 형성되지 못하는 단점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로, 수조에 넣어지는 2개의 은판은 전극과 연결되도록 하면서 상기의 전극에는 DC 220V와 AC 22000V의 고전압을 교대로 인가하는 동시에 양 전극에 인가되는 DC 220V의 극성이 바뀌도록 함으로써 수조의 물에서 열이 발생하지 않으며 은나노의 발생을 임의로 조절하면서 높은 농도의 은나노를 생산할 수 있도록 한 전기분해법에 의한 은나노 제조장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기분해법에 의한 은나노 제조장치 는,

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 전기분해법에 의한 은나노 제조장치는,

수조(1)에 인출되는 제1 전극(3)과 제2 전극(4)에 각각 하나씩의 은판(5)(6) 을 결합하여 전원공급장치(2)를 통하여 공급되는 전원에 의해 은나노를 분리시키도록 하되,

사용자가 키패드(11)를 통하여 설정하는 상태에 위하여 내부의 동작을 제어하는 콘트롤러(10)와,

상기 콘트롤러(10)의 제어를 받으면서 정류기(13)를 통하여 전파정류되는 상태를 제어하면서 DC220V의 공급을 제어하도록 하는 제1 타이머(12)와,

상기 콘트롤러(10)의 제어를 받으면서 릴레이(15)의 접점을 온/오프 시키면서 고압고주파트랜스(16)를 통하여 승압된 AC22000V의 공급을 제어하도록 하는 제2 타이머(14)와,

상기 콘트롤러(10)의 제어를 받으면서 접점 릴레이(18)를 조절하여 상기의 DC220V가 공급되는 경로를 전환하는 중에 극성이 변환되어 역류방지기(19)를 통하여 상기의 제1 전극(3)과 제2 전극(4)에 공급되도록 하는 제3 타이머(17)들로 구성한 것이다.

상기와 같이 구성한 본 발명의 전기분해법에 의한 은나노 제조장치는 수조(1)에 인출되는 제1 전극(3)과 제2 전극(4)에 각각 하나씩의 은판(5)(6)을 결합하여 전원공급장치(2)를 통하여 공급되는 전원에 의해 은나노를 분리시키도록 한 것으로서,

사용자가 키패드(11)를 통하여 설정하는 상태에 위하여 콘트롤러(10)가 내부의 동작을 제어하도록 한다.

상기 콘트롤러(10)의 제어를 받는 제1 타이머(12)는 정류기(13)를 통하여 전 파정류되는 상태를 제어하면서 DC220V의 공급을 제어하도록 한다.

상기의 정류기(13)를 통하여 공급되는 DC220V의 전원은 1∼2초 동안 공급되었다가 1∼2초 동안 중단되도록 하는 과정을 반복하도록 한다.

상기 콘트롤러(10)의 제어를 받는 제2 타이머(14)는 릴레이(15)의 접점을 온/오프 시키면서 고압고주파트랜스(16)를 통하여 승압된 AC22000V의 공급을 제어하도록 한다.

상기의 고압고주파트랜스(16)를 통하여 공급되는 AC22000V의 전원은 1∼2초 동안 공급되었다가 1∼2초 동안 중단되도록 하는 과정을 반복하도록 함으로써 상기의 DC220V의 전원과 교대로 상기의 제1 전극(3)과 제2 전극(4)에 공급되도록 한다.

그리고 상기의 DC220V와 AC22000V의 전원이 교대로 상기의 제1 전극(3)과 제2 전극(4)에 공급됨에 따라 수조의 물에서 열이 발생하지 않으며 은나노의 발생을 임의로 조절하면서 높은 농도의 은나노를 생산할 수 있게 된다.

또한 AC22000V의 고압고주파전원이 공급되면서 일부 큰 입자를 부숴주므로 미세한 나노 입자를 생성할 수 있게 된다.

상기 콘트롤러(10)의 제어를 받는 제3 타이머(17)가 접점 릴레이(18)를 조절하여 상기의 DC220V가 공급되는 경로를 전환하는 중에 극성이 1분 간격으로 변환되도록 함으로써 두 접점(3)(4)에서 은나노 입자가 균일하게 생성되도록 한다.

또한 AC22000V의 고압고주파전원이 공급되었다가 DC220V의 전원이 공급될 때 수조(1)가 큰 콘덴서의 역할을 하면서 충전되었던 전압이 역류될 수 있으므로 역류방지기(19)에 의해 역류를 차단하여 안정되게 동작하도록 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전기분해법에 의한 은나노 제조장치에 의하여서는 수조에 인출되는 제1 전극과 제2 전극에 각각 하나씩의 은판을 결합하여 전원공급장치를 통하여 공급되는 전원에 의해 은나노를 분리시키도록 하되,

제1 타이머는 정류기를 통하여 전파정류되는 상태를 제어하면서 DC220V의 공급을 제어하도록 하고,

제2 타이머는 릴레이의 접점을 온/오프 시키면서 고압트랜스를 통하여 승압된 AC22000V의 공급을 제어하도록 하는 와,

제3 타이머는 접점 릴레이를 조절하여 상기의 DC220V가 공급되는 경로를 전환하는 중에 극성이 변환되도록 함으로써 상기의 DC220V 또는 AC22000V의 전원이 두 전극에 공급되는 상태를 조절하면서 은판에서 고은 입자의 은나노가 분리되는 중에 수조의 물에서 열이 발생하지 않으며 은나노의 발생을 임의로 조절하면서 높은 농도의 은나노를 생산할 수 있는 효과가 있다.

Claims

수조(1)에 인출되는 제1 전극(3)과 제2 전극(4)에 각각 하나씩의 은판(5)(6)을 결합하여 전원공급장치(2)를 통하여 공급되는 전원에 의해 은나노를 분리시키도록 한 전기분해법에 의한 은나노 제조장치에 있어서,

사용자가 키패드(11)를 통하여 설정하는 상태에 위하여 내부의 동작을 제어하는 콘트롤러(10)와,

상기 콘트롤러(10)의 제어를 받으면서 정류기(13)를 통하여 전파정류되는 상태를 제어하면서 DC220V의 공급을 제어하도록 하는 제1 타이머(12)와,

상기 콘트롤러(10)의 제어를 받으면서 릴레이(15)의 접점을 온/오프 시키면서 고압고주파트랜스(16)를 통하여 승압된 AC22000V의 공급을 제어하도록 하는 제2 타이머(14)와,

상기 콘트롤러(10)의 제어를 받으면서 접점 릴레이(18)를 조절하여 상기의 DC220V가 공급되는 경로를 전환하는 중에 극성이 변환되어 역류방지기(19)를 통하여 상기의 제1 전극(3)과 제2 전극(4)에 공급되도록 하는 제3 타이머(17)들로 구성한 것을 특징으로 하는 전기분해법에 의한 은나노 제조장치.
제 1 항에 있어서,

상기 콘트롤러(10)의 제어를 받는 제1타이머(12)는 상기의 정류기(13)를 통한 DC220V의 전원이 1∼2초 동안 공급되었다가 1∼2초 동안 중단되도록 하고,

상기 콘트롤러(10)의 제어를 받는 제2 타이머(14)는 릴레이(15)에 의해 고압고주파트랜스(16)를 통한 AC22000V의 전원이 1∼2초 동안 공급되었다가 1∼2초 동안 중단되도록 하고,

상기 콘트롤러(10)의 제어를 받는 제3 타이머(17)가 접점 릴레이(18)를 조절하여 상기의 DC220V가 공급되는 경로를 전환하는 중에 극성이 1분 간격으로 변환되도록 구성한 것을 특징으로 하는 전기분해법에 의한 은나노 제조장치.