KR20090014396A - 과산화수소의 인시튜 생성 - Google Patents

Abstract

과산화수소의 생성을 위한 장치(10)가 개시된다. 이 장치는 물의 전기분해를 이용하여 필요한만큼 과산화수소를 생성하고, 수소와 산소는 전해조(14) 내에서 혼합되고, 물 내의 수소와 산소의 혼합물은 과산화수소를 생성하기 위해 반응기(16) 내에서 반응한다.

Description

과산화수소의 인시튜 생성{IN SITU GENERATION OF HYDROGEN PEROXIDE}

본 발명은 전기제품에서 이용하기 위해 물로부터 직접 과산화수소를 생성하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 과산화수소에 대하여 가장 널리 실시되는 산업적 규모의 생산 방법은 작업 물질로서 알킬안트라퀴논을 사용한 수소와 산소의 간접 반응이다. 제1 촉매 수소첨가 단계에서, 유기용매(예컨대, 디이소부틸카비놀 및 메틸 나프탈렌)를 포함하는 작업 용액에 용해된 알킬안트라퀴논은 알킬안트라하이드로퀴논으로 전환된다. 별도의 자동산화 단계에서, 이렇게 환원된 화합물은 산화되어 알킬안트라퀴논을 재생하고 과산화수소를 산출한다. 수성 추출, 제련 및 농축 작업에 의한 잇따른 분리가 상업 등급의 생성물을 제공하기 위해 사용된다.

결국, 운반 매질이 환원된 이후 산화되는, H₂O₂를 형성하기 위한 이러한 간접적인 방법은, 복잡함을 더하고 많은 설치 비용과 작업 비용을 요구한다. 주목할만한 단점은 과산화수소 생성물을 분리하기 위해 이용된 수성 추출 매질 내의 알킬안트라퀴논의 상당한 용해도이다. 이는 작업 용액의 손실을 촉진하고, 과산화수소가 운반하기에 적절한 수준으로 농축될 때 과산화수소와 반응하는 유기종으로 과산 화수소 생성물의 오염을 야기한다. 두 번째 문제점은 알킬안트라퀴논 작업 용액 내의 수성 추출 용액의 용해도에 관한 것이다. 습식 작업 용액이 간접적인 산화 단계로의 재순환을 위해 수성 상으로부터 분리될 때, 유기 용액 내의 잔여 수성 상 "포켓(pocket)"은 위험 범위까지 농축하는 과산화수소 생성물에 대한 영역을 제공한다. 세 번째 문제점은 적은 양의 과산화수소가 수성 스트림 내에서 유기 오염이 없을 것이 요구될 때 유기 화합물의 이용 및 회복에 관한 것이다.

알킬안트라퀴논 수단보다 상당히 더 단순하고 경제적인 것은 수소 및 산소 기체 공급 스트림으로부터 과산화수소를 직접 합성하는 것이다. 이러한 방법은 US 4,832,938 B1 및 다른 참조문헌에 개시되어 있지만, 상업화에 대한 시도는 이러한 방법에 내재한 폭발 위험으로부터 유발되는 산업상 재해를 야기하였다. 즉, 표준 온도 및 압력에서의 산소-수소 기체 혼합물 내의 수소의 폭발성 농도는 4.7 내지 93.9 부피%이다. 이와 같이, 범위가 극히 넓다.

또한, 질소와 같은 불활성기체를 갖는 기체 혼합물의 희석은, 불활성 기체가 없는 기초에서, 두 기체의 하한 농도를 거의 변화시키지 않는 것으로 알려져 있다. 압력 변화(1 내지 200 기압) 및 온도 변화(0 내지 100℃)의 평균 범위 내에서, 폭발 범위는 거의 변화를 겪지 않는 것으로 알려져 있다. 또한, 이러한 반응물이 균질 조건에서 가연성 엔벌로프 외측에 있을 비율로 모일 때에도, 순수물질로부터 균질성의 확립은 가연성 엔벌로프를 통한 적어도 일시적인 통과를 필수적으로 포함한다. 이러한 이유로, 수소 및 산소의 직접적인 접촉과 관련한 폭발의 위험성은 쉽게 완화되지 않는다.

수소와 산소를 직접 접촉하는 영역에서, 또한 액상에서의 반응을 포함하도록 하는 약간의 노력이 이루어졌다. 예컨대, US 5,925,588 B1은 수성 액상에서 최적의 성능을 제공하는 변경된 소수성/친수성 지지물을 갖는 촉매의 이용을 개시하고 있다. 또한, US 6,042,804 B1은 촉매를 함유한 급속히 흐르는 산성의 수성 액상 매질로 수소와 산소의 미세 기포를 살포하는 것을 개시하고 있다. 그러나, 불행하게도, 수소와 산소 반응물은 이러한 참조문헌에 개시된 수성 반응 용매에서 조금만 용해할 수 있다.

다른 참조문헌, 즉 US 4,336,240 B1 및 US 4,347,231 B1은 유기상에서 용해된 균질의 촉매를 갖는 2상 반응계를 개시하고 있다. 이러한 두 참조문헌에 앞서 언급한 바와 같이, 일반적으로 균질 촉매계는 이들의 상업적인 이용을 방해하는 단점을 갖고 있다. 불리한 특성은, 반응 상태하에서의 불량한 촉매 안정성, 반응 매질 내의 제한된 촉매 용해도, 및 과산화수소의 생성을 위한 낮은 반응 속도를 포함한다. 더하여, 2상 액체 반응계 상의 기체 H₂/O₂ 함유 환경은 액상에 용해된 이러한 반응물의 평형 농도를 유지한다. 따라서, 반응 액체 상의 상기 기체 분위기는 가연성 앤벌로프의 외측에 반드시 존재하여야 하고, 따라서 액상 내의 퍼텐셜 반응물 몰 비율의 범위를 크게 제한한다.

별도의 화학 물질을 필요로 하지 않으며, 노폐물 스트림을 생성하지 않고, 필요한만큼 편리한 방식으로 과산화수소를 생성하는 장치 및 방법을 구비하는 것이 유용할 것이다.

본 발명은 전기제품에서 이용하기 위해 용액 내에 과산화수소를 생성하기 위한 것이다. 본 발명은 물 입구부 및 과산화수소 출구부를 갖는 하우징을 포함한다. 전해조가 하우징 내에 배치되고 물 입구부 근처에 위치한다. 본 발명은 또한 하우징 내에 배치되고 전해조와 과산화수소 출구부 사이에 위치한 반응기를 포함한다. 본 발명은 필요한만큼 과산화수소를 생성하고, 과산화수소의 저장 또는 직접적인 취급에 대한 필요성을 제거한다.

대안적인 실시예에서, 본 발명은 산소를 반응기에 전달하기 위한 산소 입구부를 더 포함한다. 바람직하게는, 산소 입구부는 전해조와 반응기 사이에 위치한다.

일실시예에서, 전해조는 분리기에 의해 분리된 복수 개의 전극을 포함하고, 전극은 400 마이크로미터 미만의 갭, 바람직하게는 약 200 마이크로미터의 갭에 의해서 분리된다. 또한, 본 발명은 반응기를 포함하고, 이 반응기는 과산화수소 수용액을 형성하기 위해 액상에서 수소와 산소를 반응시키기 위해 지지물에 대한 적절한 촉매를 포함한다.

또 다른 실시예에서, 본 발명은 입구부와 출구부를 갖는 하우징을 포함한다. 본 발명은 입구부를 통해 도입된 물의 일부를 분해하기 위해 입구부 근처에 위치한 전해조를 포함한다. 전해조는, 하우징으로 들어가는 물이 전극 위에서 자유롭게 흐르도록 배향된 복수 개의 전극을 포함한다. 본 발명은 지지물에 대한 촉매로 이루어진 반응기를 포함하고, 촉매는 백금, 팔라듐, 루테늄, 로듐, 이리듐, 오스뮴 및 금으로부터 선택된다. 또한, 본 발명은 과산화수소가 필요할 때 전력을 전해조에 공급하기 위한 제어 시스템을 더 포함한다.

본 발명의 다른 목적, 이점 및 용례는 본 발명의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.

본 명세서에서의 설명은 첨부 도면을 참조로 하고, 여러 도면을 통해 동일한 부분이 도시된다.

도 1은 본 발명의 도해이다.

도 2는 일반화된 발명에 대한 일반적인 개략도이다.

도 3은 본 발명에 대한 전극 배열이다.

도 4는 전해조용 전극의 도해이다.

도 5는 바람직한 구성에서의 전극 배열이다.

도 6은 전해조에서 이용하기 위한 전극의 구성이다.

도 7은 전극 및 촉매 영역을 포함하는 플레이트의 구성이다.

예컨대 의복 또는 싱크대의 얼룩을 제거하고 소독을 위한 표백을 위해 표백제가 도움을 주는 수많은 용례가 존재한다. 통상적으로, 개인 주택과 같은 환경에서의 표백을 위해 표백제를 구입할 것을 요구한다. 표백제는 용기 내에 저장되어야 하고, 사용자는 사용을 위해 이용할 수 있는 수중의 양을 인식하여야 한다. 또한 표백제는, 음식물 찌꺼기 처리기에 대한 주기적 표백 적용과 같은 소독의 목적을 위해 이용될 수 있다. 음식물 찌꺼기 처리기에서 이용하여, 음식물 찌꺼기 처리기 내에서의 성장의 결과로서 불쾌한 냄새를 생성하는 박테리아를 제거할 수 있다. 이러한 표백제 하나는 과산화수소이다. 그러나, 과산화수소는, 브라운 플라스틱 용기를 이용하는 것과 같이, 자외선으로부터의 파괴를 막기 위해 적절한 용기 내에 저장될 것을 요구한다. 또한, 과산화수소는 시간이 지나 저하될 것이고, 너무 오랫동안 방치된다면 용액을 효과 없게 만든다.

본 발명은 표준 워터 라인에 일렬로 또는 평행 스트림으로서의 과산화수소 수용액의 생성을 제공한다. 용액은, 물 파이프에 고정될 때 화학물질을 첨가할 필요없이 필요한만큼 생성된다. 본 발명은 워터 라인으로부터 나온 물을 해리하기 위한 전해조를 포함한다. 전해조로부터 생성된 수소와 산소 기체는 전해조와 유체 연통하는 반응기로 향하고, 물은 과산화수소로 수소를 산화하기 위한 적절한 촉매상에 흐른다. 도 1은 본 발명의 도해이다. 본 발명의 독립식 과산화수소 유닛(10)은 하우징(12), 전해조(14) 및 과산화수소 반응기(16)를 포함한다. 과산화수소 유닛(10)은 물을 위한 입구(20) 및 과산화수소 용액을 위한 출구(22)를 구비한다. 전해조(14)는 물을 위한 입구(20) 근처에서 하우징(12) 내에 배치된다. 과산화수소 반응기(16)는 하우징(12) 내에 배치되고 전해조(14)와 출구(22) 사이에 놓인다. 전해조(14)는 도 3에 도시한 바와 같이 적어도 두 개의 전극(18)을 포함한다. 전극(18)은 전극(18) 위로 물의 흐름을 촉진하도록 배향된다. 전해조(14)는 물을 수소 기체 및 산소 기체로 해리한다. 수소 및 산소는 반응기(16)를 지나간다. 바람직하게는, 수소 및 산소는 전극(18)을 지나는 물에서 분해되고 물은 반응기(16)를 지 난다. 수소 및 산소는 수성 상의 과산화수소를 위한 촉매의 존재로 반응한다. 과산화수소 용액은 적용 준비로 출구(22) 밖으로 흐른다. 특정 구성이 상이할 수 있지만, 장치를 통한 물의 흐름 경로는 물 입구(20)를 통해 들어가고, 전해조(14)의 전극(18)을 지나, 반응기(16)를 통과하여, 출구(22)의 밖으로 흐르도록 배향된다. 바람직하게는 보통 공기 형태의 추가적인 산소가 선택적인 독립 공기 입구(26)를 통해 반응기(16)로 향할 수 있다. 바람직하게는 공기 입구(26)가 전해조(14)와 반응기(16) 사이에 위치한다.

출구(22)는 소망의 목적지로 과산화수소 용액을 향하게 하는 임의의 적절한 도관에 연결될 수 있다. 표백, 살균, 세탁, 소독, 또는 화학 처리를 위해 편리한 산화제를 제공하는 목적에 필요할 때 과산화수소를 거의 즉각적으로 생성하는 것이 유용할 것이다. 본 발명은, 저장 또는 폐기물 처리와 관련된 문제가 없이 필요한만큼 과산화수소를 신속하게 생성하고 소망의 목적지로 과산화수소를 전달하는 능력을 제공한다. 소망의 목적은 과산화수소 용액을 표백제, 살균제, 또는 소독제로서 이용하도록, 또는 표백제 또는 소독제를 이용할 장치로 향하게 할 수 있다. 소망의 목적지는 세탁기에 한정되는 것이 아니라, 식기세척기, 스파, 수영장, 온수욕조, 수도꼭지, 음식물 쓰레기 처리기, 에어컨, 냉장고, 냉각장치, 가습기, 제습기, 화장실, 소변기 및 비데를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 장치는 예컨대 우유짜는 기계와 같은 농업용 또는 농장용 장치 및 식품 가공 장치와 함께 사용될 수 있다. 이는 세균 및 곰팡이의 성장이 예상될 수 있는 주기적 소독 장치에 대하여 역량을 제공한다.

대안적인 실시예에서, 본 발명의 일반적인 구성이 도 2에 도시되어 있다. 과산화수소 유닛(10)은 전해조(14), 수소/산소 혼합물을 생성하기 위한 선택적인 혼합기(19), 및 과산화수소 반응기(16)를 포함한다. 유닛(10)은 물을 위한 입구(20)를 갖는다. 입구(20)는 두 개의 도관(28, 30)으로 나뉘고, 제1 도관(28)은 물을 전해조(14)로 향하게 하고, 제2 도관(30)은 물을 반응기(16)로 향하게 한다. 전해조(14)는 수소 및 산소를 기체로서 생성시킨다. 전해조(14)는 수소와 산소를 혼합기(19)로 향하게 하는 수소용 도관(32) 및 산소용 도관(34)을 구비한다. 혼합기(19)는 수소와 산소를 위한 입구부를 포함한다. 수소 도관(32)은 수소 입구부와 유체 연통하고, 산소 도관(34)은 산소 입구부와 유체 연통한다. 선택적으로, 혼합기(19)는 혼합기(19) 내의 수소에 대한 산소의 비율을 증가시키기 위해 수소와 산소에 산소를 첨가하기 위한 적어도 하나의 입구부(36)를 포함한다. 입구부(36)는 도 2에 도시한 바와 같이 산소 도관(34)에 선택적으로 존재할 수 있고, 또는 혼합기(19)에 대한 추가적인 입구부(미도시)일 수 있다. 산소용 입구부는 수소에 대한 산소의 비율을 증가시키기 위해 공기용 입구부로서 대안으로 사용될 수 있다. 혼합기(19)는 반응기(16)와 유체 연통하는 출구부(40)를 포함한다. 출구부(40)는 수소/산소 혼합물을 반응기(16)에 전달한다. 반응기(16)는 과산화수소 용액을 소망의 목적으로 향하게 하기 위해 생성물 도관(22)과 유체 연통하는 생성물 출구부를 포함한다. 대안으로, 유닛(10)은 전해조(14)로부터 생성된 수소의 일부를 예컨대 열을 생성하기 위한 연소기와 같은 다른 목적지로 향하게 하는 도관(42)을 포함한다. 선택적으로, 산소 또는 공기용 입구부(38)는 혼합기(19) 하류의 반응기(16)로 추가적 인 산소 또는 공기를 운반할 수 있다. 입구부(38)는, 도시한 바와 같이, 수소와 산소 혼합물을 운반하는 도관으로 들어갈 수 있고, 또는 반응기(16)의 입구측에 존재할 수 있다.

전해조:

전해조는 통상의 수돗물에서 이용하고 수돗물의 일부를 에너지의 적용을 통해 수소와 산소 기체로 전환하기 위한 편리한 장치이다. 바람직한 실시예는 전력을 이용한 전해조를 포함한다. 전해조를 이용하는 것은 필요한만큼 반응물, 즉 수소와 산소를 생성하기 위한 편리한 방법 및 장치이다. 다른 화학물질을 제공하거나 반응물을 저장할 필요가 없으며, 따라서 생성된 과산화수소의 낭비가 없다.

물의 해리를 위해 이용된 전해조는 수소를 생성하는 순수한 방법이다. 물의 표준 자유 에너지, 엔탈피, 및 엔트로피는, 각각, G = 237.19 kJ/mol(56.69 kcal/mol), H = 285.85 kJ/mol(68.32 kcal/mol), 및 S = 70.08 J/(mol·K)(16.72 cal/(mol·K))이다. 자유 에너지값은, 표준 온도와 압력 조건에서 반응을 속행하기 위해 필요한 최소 전압인 1.23 V의 기전력에 상당한다. 반응을 속행하기 위해 필요한 총 에너지는 엔탈피이고, 전기 에너지 및 열의 조합일 수 있다. G = H - T·S이고 S는 양의 값이기 때문에, 필요한 전기 일(G)은 더 높은 온도에서 작업함으로써 감소할 수 있다. 이는 전기에너지로부터 증가하는 작업 온도를 갖는 열로의 에너지 부하의 전환이다. 이는 열의 생성이 일반적으로 전기보다 덜 비싸기 때문에 바람직하다.

전해조는 물이 도입되는 셀을 갖는다. 셀 내에는 상이한 극성을 갖는 두 개 의 전극이 있고, 전류는 셀 내의 물을 통해 하나의 전극으로부터 다른 전극으로 흐를 수 있다. 전기 전류가 셀을 통과할 때, 물이 분해되고 수소가 하나의 전극에서 생성되며 산소가 다른 전극에서 생성된다. 전해조는, 세 가지 유형의 공정, 즉, 수성 알칼리 방식; 고체 폴리머 전해질(SPE; solid polymer electrolyte); 또는 700℃ 내지 1000℃의 온도 범위를 갖는 고온 증기 전기분해 중 하나를 채택할 수 있다. 그러나, 수소와 산소가 분리될 필요가 없는 공정의 경우, 전해조는 단지 물 내의 전극을 필요로 한다.

수성 알칼리 방식은 통상의 방법이고 셀을 통한 전도성을 개선하기 위해 물에 첨가된 이온 화합물을 사용한다. 수성 전해질 방식은 일반적으로 산소와 수소 기체를 별도로 수집하고 혼합을 막을 수 있는, 전극에 생성된 액상 투과 기체 차단 배리어를 사용한다. 전해조는 탱크 타입 또는 압착식 여과기 타입일 수 있다. 탱크 타입은 평행하게 연결된 복수 개의 독립 셀을 구비한다. 이는 저 전압을 이용한 하나의 전원의 이용을 허여한다. 필요한 전압은 셀의 개수에 비례하고, 변압기와 정류기가 그에 따라 크기 형성된다. 압착식 여과기 타입은 직렬 연결된 복수 개의 셀을 갖는다. 이는 양극 배치라고 불리고 필요한 전압은 유닛에 대한 셀의 개수에 비례한다. 유닛은 100 kPa(0 psig) 내지 600 kPa(72.4 psig)의 압력에서 작동한다. 높은 압력에서 작동하는 것은 더 작은 라인을 허여하고 기체를 압축하는 효과적인 방법이다. 전해조는 0℃ 내지 60℃의 온도, 바람직하게는 25℃ 내지 40℃의 온도에서 작동한다. 물을 가열하는 것은 전해조 전력의 필요성을 일부 줄인다. 셀 내에서 이용된 전형적인 이온 화합물은 수산화칼륨(KOH)이다.

다른 전해조는 셀을 통한 전도성을 개선하기 위해 고체 폴리머 전해질(SPE)을 이용한다. 전해조 내에서 이용할 수 있는 고체 폴리머 전해질의 예는 폴리설포네이트 플로로아이오노머이다. 폴리설포네이트 플로로아이오노머는 시중에서 입수 가능하고, 예컨대, 델라웨어 윌밍턴 소재의 E.I. Dupont가 제조한 NAFION^TM이다. 폴리머 시트 형태의 SPE를 이용한 전해조는 폴리머 시트와 전기 접촉하는 전극을 갖는다. 수소 이온(H⁺)은 애노드에서 생성되고 H₂를 생성하기 위해 SPE를 통해 캐소드로 운반된다. 수산화 이온(OH^-)은 애노드에서 산소를 생성한다. 이러한 유닛은 낮은 내부 저항을 갖고 수성 알칼리 유닛보다 높은 온도에서 작동할 수 있다.

통상적인 직류 전해조의 경우, 전극은 별도의 수용 장치로 상이한 생성 기체를 향하게 하도록 분리되어 있다. 기체가 모이고, 각 기체는 촉매와 접촉하여 반응할 안정적인 혼합물을 형성하도록 혼합하기 위해 혼합기로 별도로 향한다. 각 기체는 적어도 하나의 입구부에서 혼합기로 들어가고, 혼합기에서 기체가 혼합되며 혼합물은 도관 공급 단부와 유체 연통하는 출구부로 향한다. 수소에 대한 산소의 적절한 비율은, 공기로부터 추가적인 산소를 첨가함으로써 또는 다른 이용을 위해 수소의 일부를 전환함으로써 형성된다.

후자의 반응을 위해 물을 분해하는 이유는, 전기분해가 필요한만큼 비교적 적은 양의 수소를 생성하기 위한 안전하고 편리한 방법이기 때문이다. 다른 어떠한 생성물 없이 물 내에 과산화수소를 생성하기 위해 수소가 산소와 반응한다. 그러 나, 전해조로부터 수소와 산소를 처리하는 종래의 방법은, 분리된 기체를 높은 가연성의 혼합물을 형성하기 위해 혼합된 때의 기체로서 유지하는 것이다.

수소와 산소의 혼합물을 처리할 때, 혼합물을 취급하는 수단은, 보통 증기 또는 불활성 기체와 같은 희석제의 이용 또는 연소 앤벌로프 외측으로 이동하는 엄청나게 과도한 수소 또는 산소와의 혼합물의 이용을 수반한다. 이는 흔히 과산화수소를 형성하기 위해 수소와 산소를 반응시킬 때 최적의 상태로부터 동떨어진 상태를 생성한다.

수소와 산소로부터 직접 과산화수소를 생성하는 것은, 혼합물 조성이 연소 앤벌로프(combustion envelope) 내에 있을 때 가장 효과적으로 생성된다. 그러나, 연소 반응의 개시와 전달은 혼합물이 충분히 작은 한정된 공간 내에 있을 때 억제된다는 것을 발견하였다. 안전 인자를 정량화하기 위해 실험이 실시되었다. 큰 내부 부피, 즉 500 마이크로미터를 초과하는 특징적인 길이를 갖는 부피의 경우, 작업이 불안정하였고 수소와 산소의 개시 연소 반응은 제어 불가능했다. 일단 개시된 수소와 산소 사이의 연소 반응은, 불활성 재료로 채워진 큰 부피를 포함한 큰 부피 때문에 제어 불가능했다. 반응은 실험 장치의 적외선 열화상을 이용함으로써 부분적으로 관찰되었고, 온도의 빠른 증가는 연소 반응을 나타냈다.

또한, 실험 공정은 500 마이크로미터의 배관을 이용하여 진행되었고, 비교적 안전하지만 제어하기에 어렵다는 것이 발견되었다. 안전성에 영향을 미치는 인자는, 개시와 전달을 막는 내부 냉각수를 사용하는 것을 포함하였다. 100 마이크로미터의 더 작은 배관을 이용하여, 공정은 매우 안전하고 쉽게 제어된다는 것이 발견 되었다.

물리적인 실험에 더하여, 여러 수치해석 시뮬레이션이 실시되었다. 수소와 산소 연소의 개시 및 전달은 600 마이크로미터, 500 마이크로미터, 및 450 마이크로미터의 특징적인 폭을 갖는 채널에 대하여 연구되었다. 개시될 때의 반응은, 500 마이크로미터 및 600 마이크로미터의 채널의 경우 채널 아래로 전달하는 것이 발견되었다. 450 마이크로미터의 채널로 수치해석 실험을 한 결과, 반응이 개시될 때 어떠한 전달도 나타나지 않았다.

어느 하나의 특정 이론으로 유지되지 않고, 수소와 산소 혼합물 부피에 대한 임계 치수는 이 혼합물을 포함하는 반응의 안전한 작업을 위해 450 마이크로미터 내지 500 마이크로미터 사이에 있다. 크기에서 고려할 점은 임계값 이하의 크기를 유지하는 것이다. 이는 종래 기술에서 증명되지 않는데, 튜브와 혼합 챔버의 치수가 500 마이크로미터(0.5 mm)를 초과하고 더 일반적으로는 1 mm 정도, 즉 불안전한 작업 형 내에 있기 때문이다.

바람직한 실시예에서, 수소와 산소가 생성될 때 이들을 분리할 필요가 없다. 전해조는 하우징(12) 내에 위치한 적어도 두 개의 전극(18)일 수 있다. 전극(18) 사이의 공간이 바람직하게는 200 내지 400 마이크로미터의 갭을 갖는 450 마이크로미터 미만의 갭이라면, 전극(18)은 기체를 생성하고 수소와 산소를 혼합하여 혼합물을 형성할 수 있다. 전극(18) 사이의 갭은 전극(18) 사이에 스페이서(44)를 배치함으로써 설정될 수 있다.

바람직하게는, 스페이서(44)는 원형, 정사각형 또는 직사각형의 단면을 갖는 와이어와 같이 길고 얇은 구조를 갖는 물체이다. 전극(18)은 제1 치수 또는 길이, 제2 치수 또는 폭, 및 제3 치수 또는 두께를 갖는 플레이트형 구조물이다. 논의한 목적을 위해, 전극은 그 길이가 플레이트상의 물의 흐름 방향에 있고 폭이 흐름의 방향을 횡단하는 방향에 있도록 배향된다. 스페이서는, 전극 길이 이상의 길이 및 약 450 마이크로미터 미만이지만 바람직하게는 200 내지 400 마이크로미터의 두께를 갖고, 이 두께는 플레이트 사이의 갭을 생성하는 스페이서의 치수이다.

스페이서는, 한정되는 것은 아니지만 세라믹과 플라스틱을 포함하여 임의의 전기적으로 비전도성인 재료로 이루어질 수 있다. 전극 배치에 대한 일실시예가 도 3에 도시되어 있다. 스페이서(44)는 플레이트형 구성을 갖는 전극(18) 사이에 끼워진다. 스페이서(44)는 인접한 전극(18) 사이에서 전극(18)의 길이를 따라 배치된다. 스페이서(44)는 전극(18) 사이에 채널을 형성한다. 전극(18) 및 스페이서(44)를 포함한 구조를 형성하는 하나의 방법은, 450 마이크로미터 미만의 두께 및 전극(18)의 길이를 초과하는 길이를 갖는 플라스틱과 같은 비전도성 재료의 시트를 형성하는 것이다. 슬릿은 전극 길이 이상의 길이 및 200 마이크로미터 내지 2 mm의 폭을 갖는 비전도성 스페이서 시트 내에서 절단된다. 스페이서(44) 사이의 갭 또는 슬릿의 폭은 기하학적 형상에 매우 의존한다. 스페이서(44)는 전극(18)의 쇼트를 방지한다. 평면 전극의 경우 슬릿의 폭이 클 수 있지만, 나선형 또는 원통형 구성에서의 전극의 경우 슬릿의 폭은 작을 것이고, 나선 반경이 증가함에 따라 변할 수 있다. 예컨대, 스페이서는 나선형으로 감긴 전극 쌍에 대한 맨드렐 근처에서 함께 가까이할 것이고, 전극이 증가 반경으로 감김에 따라 인접하는 스페이서 사이의 거 리가 더 커진다. 스페이서(44)는 미리 형성된 형상에서 압출 또는 몰딩을 포함하여 기술분야에서 알려진 방법을 이용하여 형성될 수 있다.

전극(18) 및 스페이서를 위해 이용된 비전도성 재료의 시트는 교대 연속으로 적층되고, 슬릿의 단부가 적어도 전극(18)의 단부와 연장하여 다른 스페이서(44) 및 전극의 층상 구조를 생성하며, 채널은 전극(18)의 길이를 따라 스페이서(44) 사이에 생성된다.

대안적으로, 도 4에서와 같이 전극(18)의 적층을 생성하는 것 대신에, 두 개의 전극이 도 5에 도시한 바와 같이 코일 형상으로 둥글게 형성될 수 있고 전극의 분리를 유지하기 위해 스페이서(44)가 이용된다. 전극 시트(18)의 쌍을 코일로 형성할 때, 스페이서(44)는 전극(18) 사이에서 전극(18)의 외부 면 중 하나를 따라 위치한다. 맨드렐(46)은 전극(18)의 에지에 부착된다. 맨드렐(46)은 임의의 비전도성 재료로 제조될 수 있다. 전극(18)은 맨드렐(46) 주위에 감기고, 실질적으로 원통형 형상의 물체를 형성한다. 각 전극(18)은 전력 공급원에 부착하기 위한 전기적 리드를 구비한다. (도시하지 않은) 또 다른 대안예에서, 전극(18)은 증가하는 직경을 갖는 복수 개의 동축 튜브를 포함한다. 이는 400 마이크로미터 미만의 각 튜브 쌍 사이의 갭을 갖는 한 벌의 중첩 튜브(nested tube)를 제공한다.

물의 분해는 전체 전극 위에서 일어나는 것이 바람직하다. 전기장은 전극 상의 날카로운 에지 또는 날카로운 점에서 전기장의 선을 모을 것이다. 일실시예에서, 전해조는 직조 표면을 갖는 전극을 포함하고, 이 직조 표면은 집중 피크의 분포를 갖는다. 집중 피크는 기체를 액상으로 더 빠르게 전달하는 더 작은 기포를 제 공한다. 이러한 직조 표면의 예가 도 6에 도시되어 있고, 전극은 피크(62)를 갖는 피라미드 형상(60)의 배열을 포함한다. 집중 피크(62)는 한정되는 것은 아니지만, 원뿔, 피라미드, 및 기타 사방정계 형상과 같은 표준 기하학적 형상을 사용하여 형성될 수 있다. 바람직하게는, 물은 피크(62)에서 분해되고, 미세한 기체 기포가 생성된다. 게다가, 형상은 전극(18)을 지나는 물 내로 기체 기포의 용이한 분리를 제공한다. 이는 물 내로 기체의 더 작은 기포 및 더 빠른 용해를 제공한다.

반응할 기체의 부피는 전해조에 공급된 전력량에 의해 쉽게 제어된다. 전해조의 상세는, 완전하게 참조로 포함되어 있는 US 6,036,827에 설명한 바와 같이, 기술 분야에 잘 알려져 있다. 전해조에 공급된 전력은 0.01 mg/min 내지 10 g/min의 속도로 물을 해리하기에 충분한 양이다. 선택적으로, 제어 시스템은, 전해조에 의해 사용된 전력량의 상한을 제공하기 위해 전해조에 포함되어 있고, 한정되는 것은 아니지만 전해조의 전력을 차단하기 위한 퓨즈를 포함한다.

전해조 내에서 사용된 물이 경수 공급원에서 온 것일 때, 물은 먼저 연수화될 필요가 있을 것이다. 경도, 특히 철 이온 함량은 전해조의 작업에 역효과를 가져올 것이다.

혼합기:

전해조로부터의 기체는 선택적으로 혼합기 내에서 혼합된다. 혼합기는, 제1 유체 스트림을 수신하기 위한 제1 공급 튜브 수신단 및 수신단 맞은편의 배출단을 구비하는 적어도 하나의 제1 공급 튜브; 제2 유체 스트림을 수신하기 위한 제2 공급 튜브 수신단 및 수신단 맞은편의 배출단을 구비하는 적어도 하나의 제2 공급 튜 브; 제1 공급 튜브 배출단 및 제2 공급 튜브 배출단과 유체 연통하는 혼합 챔버; 및 혼합 챔버로부터의 제1 유체 스트림과 제2 유체 스트림의 혼합 스트림을 배출하기 위한 혼합 챔버 출구를 구비한다. 혼합기의 바람직한 실시예에서, 혼합기의 혼합 챔버는 복수 개의 제1 공급 튜브 배출단과 유체 연통하고, 복수 개의 제2 공급 튜브 배출단과 유체 연통한다. 복수 개의 제1 공급 튜브 배출단과 제2 공급 튜브 배출단은 혼합 챔버 상에서 맞물린 패턴으로 배치된다. 이는 혼합 챔버로 들어가서 챔버 내에서 빠르게 확산 혼합하는 기체층을 제공한다.

혼합기는 기체를 혼합하기 위한 임의 유형의 혼합기일 수 있다. 그러나, 혼합기의 제약 사항은, 수소와 산소 혼합물의 부피를 안정적으로 유지하도록, 즉, 수소와 산소 사이의 연소 반응의 점화와 전달이 일어날 수 있는 셀 크기 이하의 부피를 유지하도록, 혼합 챔버와 채널이 크기 형성될 필요가 있다는 점이다. 상기 혼합물의 바람직한 실시예에서, 공급 튜브의 배출단은 0.02 cm 미만의 내부 직경을 갖고, 혼합 챔버는 0.02 cm 미만의 내부 직경을 갖는다.

또 다른 가능한 혼합기 구성은 충전층을 포함한다. 혼합기는 혼합 챔버와 유체 연통하는 복수 개의 공급 튜브 배출단을 갖는다. 혼합 챔버는 0.02 cm 미만의 채널 직경을 갖는 일련의 한데 감긴 채널을 제공하는 불활성 재료의 충전층이다.

하나의 가능한 혼합기 구성은, 완전하게 참조로 포함되어 있는 US 6,655,829에 설명한 바와 같이, 혼합 유닛을 포함한다. 혼합 유닛은 혼합 챔버 주변 둘레에 배치된 복수 개의 공급 튜브를 갖는 혼합 챔버를 제공한다. 공급 튜브는, 정해진 유속으로 도입된 특정 유체가 동축상에서 안쪽으로 흐르는 유체 나선을 형성하는 방식으로 혼합 챔버 내로 개방된다. 이러한 소용돌이의 형성은 혼합 챔버 내의 유체 체류 시간을 상당하게 연장시키고, 이로써 혼합 특성을 개선시킨다. 바람직한 나선형의 내향 유체 흐름 경로의 확립은, 주로 혼합 챔버 내로의 유체 도입 각과 유체 운동에너지의 함수에 의한다. 빠르게, 또는 원통형 혼합 챔버의 경우 중심을 향해 직접적으로 도입된 유체는, 접선 방향으로 충분한 운동에너지를 갖는 또 다른 유체에 의해서 작용되지 않는다면 나선형 흐름 경로를 취하지 않을 것이다. 본 발명의 혼합기는, 접선 방향 및 반경 방향 모두에서 혼합될 제1 유체와 제2 유체를 도입함으로써 예외적인 혼합을 달성한다. 일실시예에서, 접선 방향 유체 운동에너지 성분은, 반경 방향 흐름 성분을 휘게 하기에 충분하므로, 유효한 혼합을 허여하는 충분한 감김수를 갖는 전체 나선 흐름 패턴을 취한다. 하나의 유체가 접선 방향과 반경 방향으로 도입되기 때문에, 반경 방향으로 흐르는 유체의 유체 운동 에너지에 대한 접선 방향으로 흐르는 유체의 유체 운동에너지의 비율은, 바람직한 나선형의 내향 흐름 패턴을 제공하기 위해 약 0.5를 초과한다. 공급 튜브는, 기체 혼합물 내의 수소에 대한 산소의 비율을 제어하기 위해 혼합물에 공기를 추가하기 위한 추가 튜브를 포함할 수 있다. 혼합 챔버는 약 0.02 cm 미만의 내부 직경으로 크기가 형성된다.

반응기:

일실시예에서, 본 발명의 반응기(16)는 살수층 반응기이다. 반응기는 반응기에 수소와 산소를 도입하기 위한 적어도 하나의 입구부를 포함한다. 입구부는 반응기에 물을 도입하기 위해 제공될 수 있고, 또는 대안적으로, 별도의 입구부가 물을 반응기에 도입하기 위해 제공된다. 반응기는, 촉매층으로 언급된 지지 재료에 대한 촉매를 유지하기 위한 챔버를 포함한다. 반응기에서, 물은 충분한 부피로 촉매층을 지나 촉매의 표면 위에 액체층을 형성한다. 수소와 산소는 반응기를 통해 흐르고 수성 상으로 용해된다. 용액 내의 수소는 촉매층의 표면에서 산화되어 수성 상으로 과산화수소를 형성한다. 과산화수소의 수성 용액은 출구부를 통해 반응기(16)에서 나간다. 출구부는 소망의 목적지로 과산화수소 용액을 향하게 하는 도관(34)과 유체 연통한다. 소망의 목적지는 상술한 바와 같을 수 있다. 반응기는 약 5 mol.% 미만의 과산화수소 용액을 생성하도록 크기가 형성된다.

일실시예에서, 촉매는 적어도 하나의 촉매 금속을 포함한다. 촉매 금속은 과산화수소로의 수소의 산화를 실시하기에 적합한 임의의 금속이다. 촉매에 적합한 금속은, 한정되는 것은 아니지만, 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 금(Au), 및 이들의 혼합물을 포함한다. 바람직하게는, 촉매 금속은 백금, 팔라듐, 및 이들의 혼합물로부터 선택된다. 촉매는 전술한 금속 중 적어도 하나를 포함하기는 하지만, 또한 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 루테늄, 로듐, 팔라듐, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 촉진 금속을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 촉매 금속은 지지물 상에 증착된다. 지지물은 수소의 산화를 위해 충분히 큰 습식 표면 영역을 제공하는 임의의 적절한 불활성 다공성 재료이다. 지지물에 적합한 재료는, 한정되는 것은 아니지만, 탄소, 숯 형태의 탄소, 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 실리콘 카바이드, 실리카-알루미나, 규조 토, 점토, 분자체, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 촉매는 당업자에게 알려진 방법에 의해 지지물 상에 증착된다. 일반적인 기술은 화학적 증기 증착, 함침 등을 포함하고, 기술분야에서 잘 알려져 있다. 촉매에 적합한 분자체는, 한정되는 것은 아니지만, 알루미나에 대한 실리카의 비가 6인 HZSM-5와 같은 제올라이트, 및 알루미나에 대한 실리카의 비가 3.25인 H-페리어라이트를 포함한다. 바람직한 지지물은 탄소이다. 지지물은 기술분야에서 알려진 방법에 의해 생성된 예컨대 압출형, 구형, 알약형 등을 포함한 매우 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

탄소 기질의 경우, 촉매층은 다공성 탄소 기질을 생성함으로써 제조되고, 이 기질은 무거운 탄화수소, 폴리머 등의 열분해에 의해 생성될 수 있다. 금속 촉매는 당업자에게 알려진 방법에 의해 탄소 기질에 증착된다. 일반적인 기술은 화학적 증기 증착, 함침 등이고, 기술분야에서 잘 알려져 있다.

실리카 또는 무기 금속 산화물 지지물 상의 Pt 및/또는 Pd 금속으로 이루어진 촉매의 경우, 촉매는 콜로이드성 지지 재료의 혼합물 및 Pt 및/또는 Pd 금속의 화합물을 분무 건조함으로써 제조된다. Pt와 Pd 모두 존재할 때, Pt:Pd의 바람직한 원자비는 0.01 내지 0.1이고, 더 바람직한 비는 약 0.05이다.

대안적인 실시예에서, 촉매 금속은 재료의 시트에 증착되고, 또는 촉매 금속은 분자체와 같은 지지물 상에 증착되며, 촉매 금속 및 지지물은 시트 상에 증착된다. 시트에 적합한 재료는, 한정되는 것은 아니지만, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, TEFLON^TM으로도 알려진 폴리테트라플루오르에틸렌, 또는 TEFLON이 관련 된 폴리머와 같은 폴리머, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 반응기는 시트를 분리시키는 스페이서를 갖는 복수 개의 적층 시트를 포함한다. 바람직하게는, 시트 사이의 스페이서에 의해 제공된 갭은 400 마이크로미터 미만이다. 선택적으로, 시트는 나선 감김으로 감기고, 스페이서는 시트의 단면 사이에 갭을 생성한다. 또한, 시트는 중첩된 동축 튜브형 구조물로서 형성될 수 있고, 스페이서는 인접한 튜브 사이에 기체를 형성한다. 대안적으로, 스페이서를 위해 이용된 재료는 전극 사이의 이온의 움직임을 허여하기 위해 구멍이 뚫린 주름진 구조일 수 있다. 선택된 구멍의 크기 및 분포는, 예컨대 유체의 흐름과 구조를 고려한 것과 같은 기준에 기초하였다.

또 다른 대안적인 실시예에서, 촉매 금속은 섬유로 이루어진 다공성 매트릭스 위에 증착되고, 또는 촉매 금속은 지지물 상에 증착되며 촉매 금속 및 지지물은 다공성 매트릭스 위에 증착된다. 다공성 매트릭스는 섬유로 이루어진 다공성 매트 또는 다공성 매트의 층이다. 섬유는 천연 재료 또는 플라스틱과 같은 인공 재료로 제조된다. 적절한 재료는, 한정되는 것은 아니지만, 셀룰로오스 섬유, 셀룰로오스 아세테이트, 나일론, 폴리에스테르, 면, 천연 섬유 재료, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 플라스틱으로 제조된 섬유, 및 이들의 혼합물을 포함한다.

대안적인 실시예에서, 반응기는 고정된 층 반응기이고, 고정된 층은 상기한 바와 같이 촉매를 포함한다. 고정된 층 반응기는 물로 채워지고 수소와 산소 기체는 반응기를 통해 거품이 일어난다. 바람직하게는, 기체가 혼합되고 물 내에서 용해된다. 수소는 과산화수소 용액을 형성하면서 수성 상으로 산소와 화합된다. 용액 은 반응기 출구부를 통해 반응기에서 빠져 나온다.

반응기 구성은, 살수층에서와 같이, 병류 흐름 반응기일 수 있고, 여기서 기체 혼합물은 물 스트림과 동일한 일반적인 방향으로 흐르고, 또는 구성은 역류 흐름일 수 있으며, 여기서 기체 혼합물은 물 스트림의 하향 흐름에 대하여 상향으로 거품이 일어난다.

본 발명의 하나의 바람직한 실시예는 적어도 두 개의 플레이트를 포함하고, 각 플레이트는 촉매로 코팅된 전극 및 기질을 포함한다. 이러한 플레이트(48)의 예가 도 7에 도시되어 있다. 플레이트(48)는 강성 또는 가요성 재료일 수 있다. 플레이트(48)는 세 영역, 즉 전극(18), 전기 절연 영역(50), 및 촉매 영역(52)으로 이루어진다.

일실시예에서, 플레이트(48)는 전극 영역(18)에 대한 정면과 배면을 구비한 전기적으로 비전도성인 기질을 포함하고, 전도성 재료는 정면과 배면에 증착되며, 전기적 절연 영역(50)은 처리되지 않고 남아 있고, 촉매 영역(52)은 촉매로 코팅된다.

전해조(14) 및 반응기(16)는 복수 개의 플레이트(48)를 적층함으로써 형성되고, 스페이서(44)가 플레이트(48)를 분리한다. 스페이서(44)는 플레이트를 분리하기 위해 100 마이크로미터 내지 400 마이크로미터 사이에서 크기 형성되고, 전해조(14)로부터의 채널을 반응기(16)에 제공하기 위해 배향된다.

대안으로, 전해조(14) 및 반응기(16)는 두 개의 플레이트(48)를 포함한다. 플레이트(48)는 스페이서(44)에 의해 분리되고, 스페이서(44)는 플레이트(48) 중 하나의 외부 표면을 따라 위치한다. 맨드렐(46)은, 전극 영역(18)에서 촉매 영역(52)에 걸치는 플레이트(48)의 에지 중 하나를 따라 부착된다. 플레이트(48)는 전해조 전극(18) 및 물이 전극(18)에서 반응기(16)로 흐르게 하는 채널을 구비한 반응기(16)를 포함하는 일반적으로 원통 형상의 물체를 형성하는 맨드렐(46)의 주변을 둘러싼다.

대안적인 다른 반응기는 비고정 층 반응기(non-fixed bed reactor)를 포함한다. 비고정 층 반응기의 예는, 연속 공정 또는 1회의 공정을 이용하는 교반 탱크 반응기를 포함한다. 교반 탱크 반응기는 물을 챔버에 도입하기 위해 반응 챔버와 유체 연통하는 물 입구부를 포함한다. 반응 챔버는 수성 용액 및 지지물에 대한 촉매를 포함하는 슬러리에 지지물에 대한 촉매를 유지하기 위한 저장기를 포함한다. 슬러리는, 슬러리를 혼합하기 위해 임펠러로 교반되어, 용액을 촉매와 잘 혼합하여 유지한다. 기체 입구부는 기체를 챔버로 도입하기 위해 챔버와 유체 연통한다. 기체 입구부는, 작은 기체 기포를 살포하는 분사기 또는 기체를 용액에 분포하기 위한 임의의 다른 적절한 장치를 통해 기체 혼합물을 용액 내에 강제로 밀어 넣을 수 있다. 과산화수소의 수성 용액은 생성물 출구부를 통해 반응 챔버에서 나온다. 교반 탱크 반응기는, 고체 촉매 입자를 여과하고 촉매 입자가 생성물 용액과 함께 반응 챔버 밖으로 휩쓸리지 않도록 생성물 출구부를 가로질러 위치한 스크린을 포함한다. 대안적인 구성은, 용액으로부터 고체 촉매 입자를 분리하고 촉매 입자를 반응 챔버 내로 재주입하기 위한 분리 유닛을 포함할 수 있다.

촉매를 제조하기 위한 다른 방법은 실리카를 금속 혼합물의 농축 용액과 혼 합함으로써 페이스트(paste)를 형성하는 것이다. 페이스트는, 촉매 지지 실리카의 느린 결정화를 지지하는 조건하에서 여과되고 건조된다. 이 조건은 250℃ 내지 400℃의 온도에서 수소의 환원 환경을 포함한다. 페이스트는 2 mg/l 내지 20 mg/l 농도의 브롬화 화합물 및 0.05 중량% 내지 2 중량% 농도의 브롬을 함유한 산성 용액으로 처리되고, 10℃ 내지 80℃의 온도에서 처리된다. 페이스트는 100℃ 내지 140℃의 온도에서 잇따라 여과되고 건조된다.

바람직한 실시예에서, 장치(10)는 전해조(14) 및 반응기(16)를 포함하고, 혼합기(19)를 포함하지 않는다. 전해조(14)의 바람직한 구성은, 반응기 촉매 위에 수성 용액을 흐르게 하는 것에 앞서 물 내의 수소와 산소를 혼합하고 용해하며, 혼합기(19)에 대한 필요성을 제거하고, 장치(10)의 제조 비용을 줄이는 것을 제공한다.

선택적으로, 본 발명은 반응기(16)의 하류에 배치된 센서를 포함한다. 센서는 과산화수소의 존재를 탐지하고 전해조(14)에 전달된 전력을 제어하기 위해 피드백을 제공한다. 전위 센서는 자외선 또는 적외선 분광 기술과 같은 분광 방법 및 전위차 방법을 포함한다. 과산화수소를 탐지하기 위한 센서는, 예컨대 참조로서 포함되어 있는 US 6,129,831에서 설명한 바와 같이 기술 분야에서 알려져 있다.

본 발명은 현재 바람직한 실시예로 고려되는 것을 설명하였지만, 본 발명은 개시한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 첨부한 청구범위의 범위 내에 포함되는 다양한 변경 및 등가의 배치를 커버하는 것으로 의도됨을 이해하여야 한다.

Claims (10)

1. 과산화수소의 인시튜 생성용 장치로서,

   물을 도입하기 위한 물 입구부(20) 및 과산화수소 출구부(22)를 구비한 하우징;

   상기 하우징 내에 배치되고, 수소와 산소를 생성하기 위해 물 입구부(20)와 유체 연통하며, 스페이서(44)에 의해 분리된 복수 개의 전극(18)을 포함하는 전해조(14)로서, 상기 스페이서는 상기 전극의 길이를 따라 채널을 형성하고 100 마이크로미터 내지 450 마이크로미터의 갭을 형성하기 위해 전극을 분리시키는 것인 전해조(14); 및

   상기 하우징 내에서 상기 전해조(14)와 출구부(22) 사이에 배치되는 과산화수소 생성용 반응기(16)

   를 포함하고, 물은 물 입구부(20) 내로 흘러, 전해조를 통해 반응기로 흐르고 출구부 밖으로 흐르는 것인 과산화수소의 인시튜 생성용 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 전해조(14)와 반응기(16) 사이에 배치된 산소 입구부를 더 포함하는 것인 과산화수소의 인시튜 생성용 장치.
3. 제2항에 있어서, 전해조(14)로부터 반응기(16)로 흐르는 물 안으로 산소를 살포하기 위해 산소 입구부와 유체 연통하는 분사기를 더 포함하는 것인 과산화수 소의 인시튜 생성용 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 수소의 일부를 전해조(14)에서 떠나게 하기 위해 전해조(14)와 유체 연통하는 수소 출구부를 더 포함하는 것인 과산화수소의 인시튜 생성용 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 전해조(14)와 반응기(16) 사이에 배치된 전기 절연 분리기를 더 포함하는 것인 과산화수소의 인시튜 생성용 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전해조(14)는, 나선을 형성하며 감겨서 일반적으로 원통 형상을 형성하는, 시트로서 형성된 한 쌍의 전극(18)을 포함하고, 스페이서(44)가 상기 전극(18) 사이에 갭을 유지하는 것인 과산화수소의 인시튜 생성용 장치.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극(18)은 실질적으로 집중 피크를 갖는 재료의 시트인 것인 과산화수소의 인시튜 생성용 장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응기는 촉매 및 촉매가 위에 증착된 지지물을 포함하는 것인 과산화수소의 인시튜 생성용 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 지지물은, 플라스틱, 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 탄소, 실리콘 카바이드, 실리카-알루미나, 규조토, 분자체, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 다공성 재료를 포함하는 것인 과산화수소의 인시튜 생성용 장치.
10. 제8항에 있어서, 상기 촉매는, 백금, 팔라듐, 루테늄, 로듐, 이리듐, 오스뮴, 금 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하는 것인 과산화수소의 인시튜 생성용 장치.

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