KR20090067149A - 축전식 이온제거 시스템, 이를 위한 다공성 전극 및 다공성 전극의 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
비-파라데이 이온 종 제거 공정(유통(flow-through) 캐패시터) 및 시스템이 개시되어 있다. 상기 시스템은 전원, 시스템을 통해 액체를 수송하기 위한 펌프 및 복수의 다공성 전극들(125)을 포함한다. 전극들은 각각 전기전도성 다공성 부분(131)을 포함한다. 상기 전극은 또한 상기 다공성 부분과 인접한 기판(129)을 포함할 수 있다. 상기 다공성 전극은 전기투석 및 역전전기투석 시스템에 유용할 수 있다. 다공성 전극을 형성하는 방법이 개시되어 있다.
Description
본 발명은 일반적으로 유체로부터 이온 종(ionic species)을 제거하기 위한 시스템 및 장치, 보다 구체적으로 비-파라데이(non-Faraday) 전극을 이용하는 전기투석 및/또는 역전전기투석 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다.
용액 중의 이온 종을 분리하는데 전기투석을 이용하는 것이 공지되어 있다 (예를 들어 미국 특허 제4,539,091호 참조). 용액 중에서 이온 종을 분리하는 공지의 전기투석 방법은 본질적으로, 한 쌍의 전극 사이에 양이온을 선택적으로 통과시키는 양이온 교환막과 음이온을 선택적으로 통과시키는 음이온 교환막의 교대 배열을 포함한다. 상기 전극 사이를 통과하는 직류는, 양이온들은 음극쪽으로 이동되도록 하고 음이온들은 양극쪽으로 이동되도록 한다. 상기 이온들은 이온교환막들을 선택적으로 통과한다. 분리된 이온 용액 분획들을 얻기 위해 희석물 탱크 및 농축물 탱크들이 배치된다.
전기투석(ED)은 1960년대 초기부터 상업적으로 공지되어 있다. 공지된 전기투석 방법은 (1) 물에 용해된 대부분의 염은 양성적으로 또는 음성적으로 하전되는 이온성(양이온성 또는 음이온성)이고, (2) 그러한 이온들은 반대 전하를 가진 전극으로 끌리며, (3) 막(membrane)은 음이온 또는 양이온의 선택적 통과를 허용하도록 제작될 수 있다는 일반적인 원리에 의존한다.
이온 용액 중의 용해된 이온 성분, 예를 들면, Na+, Ca2+ 및 CO3 2-는 물에 분산되어 개개의 전하를 효과적으로 중성화시킨다. 전지(battery)와 같은 외부 직류 공급원에 연결된 전극이 염수를 포함하는 회로에 위치되는 경우, 전류는 상기 염수를 지나고 상기 이온들은 반대 전하를 지닌 전극으로 이동되는 경향이 있다. 예를 들어, 도 1을 구체적으로 참조하면, 음극(12)과 양극(24)을 포함하는 전기투석 시스템(10)이 도시되어 있다. 또한, 상기 시스템(10)은 제1 양이온-전달 막(14), 음이온-전달 막(18), 제2 양이온-전달 막(22) 및 직류 공급원(26)을 포함한다. 공급원(26), 음극(12) 및 양극(24)을 포함하는 회로를 닫으면, 나트륨 이온(Na+)은 상기 음극(12)을 향해 이동한다. 이 이동은 투입된 단일 오염수(impaired water) 스트림을 탈미네랄화된 생성물 스트림(16)과 농축물 스트림(20)으로 분리시킨다.
1970년대 초기 이래 역전전기투석(EDR) 기법이 공지되어 있다. EDR 시스템은 전기적 극성이 빈번히 역전되는 것을 제외하고는 표준 전기투석 시스템과 동일한 일반적 원리 하에 작동된다. 한 시간에 수 회 EDR의 극성은 역전되며, 동시에 흐름이 스위치되어, 염수 채널이 생성물인 물 채널로 되고 생성물인 물 채널이 염 수 채널로 된다. 이러한 역전은 염수 채널과 생성물 채널(담수(dilute water) 함유)을 시간에 따라 교대로 생성물 채널로 하는 것이다. 상기 역전 공정은 셀(cell) 중의 스케일, 슬라임 및 기타 침착물을 이들이 축적되어 문제를 일으키기 전에 제거하고 플러슁시키는데 유용하다. 플러슁은 상기 장치가 보다 적은 예비처리 화학물질로 작동하게 하여 막 오염을 최소화한다.
공지된 해수(seawater) 전기투석 시스템 및 방법은 파라데이(Faraday) 반응의 이용을 수반한다. 파라데이 반응은 전기 셀 및 전해질 셀에서의 전극들과 전해질 사이에 일어나는 반응 또는 전기가 전해질을 통과할 때 그 전해질에서 일어나는 반응이다. 중요한 특성들 중의 하나는 상기 반응이 전자 전달 공정이라는 것이다. 전자 전달 반응은 전극들 중의 어느 하나에서 일어나는 환원 반응 및 산화 반응으로 이루어진다. 화학 종은 환원 반응을 통해 전자를 얻을 때 소위 환원되며, 산화 반응을 통해 전자를 잃을 때 산화된다. 파라데이 반응의 예를 하기에 나타낸다. 하기에 나타낸 반응에서, 예를 들면, 종 B는 A로 산화된다.
B- = A + e-
상기 식에서, B- 는 환원 상태의 물질이고 A는 산화 상태의 물질이다.
다른 예는 하기 반응식을 포함한다.
2Cl- = Cl2 + 2e-
2H+ + 2e- = H2
공지된 ED 및 EDR 시스템의 단점은 시스템 설계의 복잡성, 상기 시스템, 특히 막 내에서 일어나는 스케일링 및 오염의 양, 및 파라데이 반응으로부터 야기되는 부식으로 인한 낮은 전극 수명을 포함한다. 구체적으로 염수 중의 염소는 부식, 특히 막의 부식을 야기하여, 그의 유효 수명을 저하시킨다. 또한, 가스 발생(양극에서는 산소, 음극에서는 수소)은 탈기 장치를 필요로 하여, ED 및/또는 EDR 기법을 이용하는 담수화(desalinization) 장치의 복잡성과 비용을 증대시킨다.
발명의 개요
본 발명은 전원, 액체를 시스템을 통해 수송하기 위한 펌프 및 복수의 다공성 전극을 포함하는, 이온 종 제거 시스템에 관한 실시양태를 포함한다. 상기 다공성 전극 각각은 전기전도성 다공성 부분을 포함한다.
본 발명은 다공성 전극의 형성방법에 관한 실시양태를 포함한다. 상기 방법은 전극 물질을 포함하는 슬러리를 형성하고 상기 슬러리를 기재 상에 코팅하는 것을 포함한다.
본 발명은 10 내지 10000 m2/g 범위의 표면적을 가진 전기전도성 다공성 부분을 포함하는 다공성 전극에 관한 실시양태를 포함한다.
상기 및 기타 잇점 및 특징들은 이하 첨부된 도면과 관련지어 제공되는 본 발명의 바람직한 실시양태에 대한 상세한 설명으로부터 보다 용이하게 이해될 것이 다.
도 1은 공지의 전기투석 방법의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시양태에 따라 구성된 전기투석 시스템의 개략도이다.
도 3은 도 2의 전기투석 시스템에서의 전기 흐름에 대한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시양태에 따라 구성된 다공성 전극의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시양태에 따라 구성된 역전전기투석 시스템의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시양태에 따라 다공성 전극을 형성하는 공정 단계들을 예시한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시양태에 따른 이온 종 제거 시스템을 예시한다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 공급물 탱크(112), 공급물 펌프(114), 필터(116) 및 막 스택(stack)(130)을 포함하는, 액체로부터 이온 종을 제거하기 위한 ED 시스템(110)이 도시되어 있다. 이온 종이 제거될 액체는, 예를 들면 정수(water purification), 폐수 처리 및 미네랄 제거와 같은 수많은 공정들에서 직면할 수 있는 오염수 공급물일 수 있다. 또한, 액체의 이온 종 제거를 필요로 할 수 있는 적용 산업은 물 및 공정에 국한되지 않고, 약제 및 식음료품 산업도 포함한다. ED 시스템(110)과 같이 본원에 기술된 이온 종 제거 시스템의 실시양태는 이온 종이 액체로부터 제거되는 어떠한 용도에도 이용될 수 있지만, 단지 예시적인 목적에서, 상기 ED 시스템(110)은 정수 시스템, 예를 들면 담수화 시스템과 관련하여 기술한다. 막 스택(130)은 교대로 배치된 양이온-전달 막(122) 및 음이온-전달 막(124) 뿐 아니라 다공성 음극(125) 및 다공성 양극(127)을 포함한다. 액체, 예를 들면 염수와 같은 오염수는 공급수 탱크(112)로부터 공급 라인(113)에 의해 공급물 펌프(114)로 전달되고, 상기 펌프는 염수를 필터(116)로 펌핑한다. 상기 필터는 공급수 중에 존재할 수 있는 소립자들이 막 스택으로 들어가 스택을 오염시키거나 막히게 하는 것을 방지한다. 여과된 염수는 이어서 희석물 스트림 라인(118)과 농축물 스트림 라인(120)으로 나뉜다. 염수를 상기 두 개의 스트림 라인(118,120)으로 분리함으로써, 상기 두 스트림의 유량을 별도로 조절할 수 있게 된다. 상기 두 스트림 라인(118,120) 모두 막 스택(130)을 통과하며, 이는 농축물이 추가로 농축물 스트림 라인(120)내로 분리되는 것을 허용한다.
상기 전극(125,127)에 DC 전원(132)(도 3 참조)으로부터의 직류 전력이 통과되면, 상기 양이온들 및 음이온들은 반대 전극으로 이동되어 염수는 농축물 및 희석물 스트림 라인으로 분리된다. 도 3에는 DC 전원이 도시되어 있지만, 교류 전원이 사용될 수도 있음을 주지하여야 한다. 예를 들면, DC 전원(132) 대신에, AC 전원, 단기 펄스 전류를 가진 DC 전원 또는 단기 펄스 전류를 가진 AC 전원이 사용될 수도 있다. DC 전원(132)로부터의 직류하에서, 희석물 챔버내의 양이온들은 음극(125) 쪽으로 이동되어 양이온 교환막(122)을 통해 음극(125) 근처의 농축물 챔버로 보내지며, 반면 희석물 챔버의 음이온들은 양극(127) 쪽으로 이동되어 음이온 교환막(124)을 통해 양극(127) 근처의 농축물 챔버로 보내진다. 이로써, 희석물 챔버내의 공급수는 담수화되어, 소위 담수 스트림을 형성한다. 한편, 농축물 챔버에서 상기 음이온들 및 양이온들은 또한 반대 전극을 향해 이동되는 경향이 있지만, 이 이동은 반대되는 이온의 교환 능력을 가진 막에 의해 차단된다. 즉, 상기 이온들은 희석물 챔버로부터 농축물 챔버로만 이동될 수 있으며 농축물 챔버로부터 희석물 챔버로는 이동될 수 없다. 따라서, 농축물 챔버 중의 공급수의 농도가 증가되며, 이것이 농축물 스트림이 형성되는 이유이다.
공지의 ED 및 EDR 시스템은 산화 또는 환원 공정인 파라데이 반응을 이용한다. 본 발명의 실시양태를 참조로 기술된 비-파라데이 공정은 정전(electrostatic) 공정이며, 여기서는 공정 중에 전자 전달이 일어나지 않는다. ED 및/또는 EDR 시스템에서 비-파라데이 공정을 효과적으로 이용하기 위해서는 낮은 전압을 사용하거나 높은 표면적의 전극을 사용하는 것이 필요하다. 이러한 필요성은 하기 전하-전압 방정식으로 나타내어진다:
q=cv
상기 식에서, q는 전하이고, c는 캐패시턴스이며, v는 전압이다.
상기 방정식에 따르면, 캐패시턴스가 크면 전압이 최소화되고, 반대로 캐패시턴스가 작으면 전압이 최대화된다.
특히 도 4를 참조하여 이하에서는 고표면적 다공성 전극, 예를 들면 전극(125,127)에 대해 기술하겠다. 다공성 전극(125,127)은 기재(129) 및 다공성 부분(131)을 포함한다. 기재(129)는 임의의 적합한 금속 구조, 예를 들면 판, 메쉬, 호일 또는 시트로 형성될 수 있다. 또한, 기재(129)는 적절한 전도성 물질, 예를 들면 스테인레스 스틸, 그라파이트, 티타늄, 백금, 이리듐, 로듐 또는 전도성 플라스틱으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 금속은 코팅되지 않거나 코팅될 수 있다. 그러한 한 예로는 백금 코팅된 스테인레스 스틸 메쉬가 있다. 하나의 실시양태에서, 기재(129)는 티타늄 메쉬이다. 다른 실시양태에서, 기재(129)는 스테인레스 스틸 메쉬, 그라파이트 판 또는 티타늄 판이다.
상기 다공성 부분은 고표면적을 가진 임의의 전도성 물질 또는 복합체로 형성될 수 있다. 그러한 전극 물질의 예로는 탄소, 탄소 나노튜브, 그라파이트, 탄소 섬유, 탄소 천(cloth), 탄소 에어로겔, 금속 분말(예를 들면 니켈), 금속산화물(예를 들면 산화 루테늄), 전도성 중합체 및 상기 물질들 중 임의의 것의 혼합물이 포함된다. 전극(125,127) 전체가 기재가 필요없을 만큼 충분히 전도성이며 다공성일 수 있음을 주지하여야 한다. 또한, 상기 기재는 전도성 코팅, 예를 들면 백금, 로듐(Rh), 이리듐(Ir) 또는 이들 금속 중 임의의 것의 합금으로 코팅되는 비전도성 물질로 형성될 수도 있음을 주지하여야 한다.
다공성 부분(131)의 형성 방법은 고표면적을 생성하며, 이는 전압이 최소화되게 한다. 상기 이온 종은 다공성 부분(131)의 고표면적을 이용할 수 있다. 다공성 부분(131)과 이온 전해질을 접촉시킴으로써 하전시 전극의 겉보기 캐패시턴스는 매우 높을 수 있다. 다공성 전극이 음극으로서 하전되는 경우, 정전기력 하에서 전해질 중의 양이온들이 상기 다공성 전극의 표면으로 끌리게 된다. 이로써 이중층 캐패시터가 형성될 수도 있다. 향상된 캐패시턴스와 함께, 두 전극(125,127) 사이에 전류를 인가할 때 하전될 수 있는 전하량 또한, 전극 상의 전압이 물 분해 한계치에 도달하기 전에 향상될 수 있다.
도 5를 참조하면, 한 쌍의 공급물 펌프(214a, 214b), 한 쌍의 가변 주파수의 드라이버(216a,216b) 및 막 스택(130)을 샌드위치시키는 한 쌍의 역전(reversal) 밸브(228a,228b)을 포함하는 EDR 시스템(210) 형태의 이온 종 제거 시스템이 도시되어 있다. 공급물 펌프(214a)를 사용하여 공급물 탱크(미도시)로부터 염수를 끌어온다. 펌핑된 염수를, 이어서, 한 쌍의 스트림 라인(221,223)으로 분리한다. 가변 주파수 드라이버(216a)는 공급물 펌프(214a)의 속도를 제어한다. 공급물 펌프(214b)는 염수의 일부를 스트림 라인(223)을 통해 펌핑하고, 그의 속도는 가변 주파수 드라이버(216b)에 의해 조절된다. 스트림 라인(221) 상에 제1 역전 밸브(228a)의 상류에 압력 지시기(220a) 및 전도도 측정계(222a)를 배치하고, 스트림 라인(221) 상에 제2 역전 밸브(228b)의 하류에 압력 지시기(220b) 및 전도도 측정계(222b)를 배치한다. 압력 지시기(220a,220b)는 각각 막 스택(130)의 상류 및 하류에서 스트림(221)의 압력강하를 측정하고 제어하는 기능을 한다. 전도도 측정계(222a,222b)는 스트림 라인(221)내 물의 전도도를 관측한다.
막 스택(130)의 상류에서 스트림 라인(221)과 스트림 라인(223) 간의 압력차를 관측하기 위해 압력차 지시기(226a)가 배치되고, 반면 막 스택(130)의 하류에서 스트림 라인(221)과 스트림 라인(223) 간의 압력차를 관측하기 위해 압력차 지시기(226b)가 배치된다. 최소의 역 확산을 보증받기 위해서는 두 스트림 라인(221,223) 간의 압력차가 특정 수준으로 유지되는 것이 중요하다.
스트림 라인(221)으로 흐르는 유체의 양을 관측 및 제어하기 위해 유량 지시계(224)가 배치된다. 스트림 라인(223)으로 흐르는 유체의 양을 관측 및 제어하기 위해 유량 지시계(232)가 배치된다. 막 스택(130)의 하류에서 스트림 라인(223)으로부터 재순환 라인(229)이 연장되어 유체를 공급물 펌프(214b)의 상류로 다시 수송한다.
역전 밸브(228a,228b)는 막 스택(130)을 통과하는 유체의 흐름의 주기적인 역전을 허용한다. 흐름의 역전과 동시에 수반되는 것은 막 스택(130)에서 전극의 극성의 역전이다. 극성 및 흐름의 역전 직후, 스택 및 라인이 플러슁될 때까지 충분한 생성수가 덤핑되며, 원하는 수질이 회복된다.
스트림 라인(221)을 통해 흐르는 유체는 결국에는 규격외 생성물 라인(234)과 생성물 라인(236)으로 분리되며, 스트림 라인(223) 및 역전 밸브(228b)를 통해 흐르는 유체는 부분적으로는 재순환 라인(229) 및 펌프(214b)를 통해 스트림 라인(223)으로 재순환되고 다른 부분은 농축물로서 농축물 배출 라인(238)으로 시스템(210)을 나간다. 스트림 라인(221)의 경우, 규격외 생성물 라인(234)와 생성물 라인(236)은 전도도 측정계(222b)에 의해 제어된다. 스트림 라인(221)은, 유출물의 전도도가 생성물 규격내에 드는 경우 생성물 라인(236)으로 스위치되며, 그렇지 않으면 규격외 생성물 라인(234)로 스위치된다. 스트림 라인(223)의 경우는, 재순환 라인(229) 및 배출 라인(238)으로 분리될 것이다. 상기 두 라인의 유량비는 예비설정된 물 회수량에 의해 결정된다. 보다 높은 물 회수량의 경우는 보다 더 적은 배출 흐름이 사용되고, 반대의 경우는 그 반대이다.
ED 시스템(110) 및 EDR 시스템(210)은 탈기장치를 포함하지 않음을 주지하여야 한다. ED 시스템(110) 및 EDR 시스템(210)에는 파라데이-기본 반응이 이용되지 않고 비-파라데이 공정이 이용된다. 비-파라데이 공정의 정전 특성은 ED 시스템(110) 및 EDR 시스템(210)에서 탈기 장치로 제거될 가스가 형성되지 않음을 의미한다. 또한, 막 스택(130)내의 막은, 유사하게, 세정 절차를 덜 필요로 하고 공지의 ED 및 EDR 시스템내의 막 보다 더 긴 유효 수명을 가질 것이다.
이제 도 6을 참조하여 이하에서는 전극(125,127)과 같은 다공성 전극의 형성 단계들에 대해 토의하기로 한다. 단계 300에서는, 물에 전극 물질 소정량을 현탁시킨다. 1.5 cm x 1.5 cm의 전극 면적(2.25 cm2)의 경우, 약 22.5 내지 2250 mg의 전극 물질이 사용되어야 한다. 이어서, 단계 305에서는, 수불용성 결합제, 예를 들면 플루오라이드 중합체, 예를 들면 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 폴리비닐다이플루오로에틸렌(PVDF)를 첨가한다. 하나의 실시양태에서 PTFE는 6 내지 8 중량%의 양으로 첨가된다. 하나의 양태에서, PTFE는 20 내지 60%의 수성 에멀젼으로서 첨가될 수 있다. 상기 수불용성 결합제는 교반하면서 첨가할 수도 있음을 주지하여야 한다. 단계 310에서는, 고루 분포된 페이스트가 형성될 때까지 추가의 교반을 수행한다. 단계 315에서는 혼합물을 건조한다. 하나의 실시양태에서는 혼합물을 승온, 예를 들면 100 ℃에서 건조한다. 이어서, 단계 320에서는, 상기 혼합물을 에탄올에 현탁시켜 슬러리를 형성한다. 상기 혼합물은 에탄올 대신에 DI-수, 알콜계 액체 또는 수성 에탄올 용액에 현탁시킬 수 있음을 주지하여야 한다. 이어서, 단계 325에서는, 상기 슬러리를 전류 콜렉터 또는 기판, 예를 들면 기판(129)상에 코팅하고, 공기 중에서 건조하여 전기전도성 기재와 인접한 다공성 부분을 갖는 전극을 형성한다. 이어서, 단계 330에서는 상기 전극을 승압에서 압축하고 승온에서 건조하여 최종처리된 전극을 얻는다. 상기 승압의 예는 8 내지 15 MPa(메가파스칼)이고, 상기 승온의 예는 약 80℃이다. 이 공정을 통해 전극(125,127)과 같은 최종처리된 전극이 고표면적 전극이 되도록 형성된다. 하나의 실시양태에서, 상기 전극 물질의 표면적은 10 내지 10000 m2/g 범위일 수 있다.
본 발명을 단지 한정된 수의 실시양태와 관련하여 상술하였으나, 본 발명은 그러한 개시된 실시양태에 국한되는 것이 아님을 잘 주지하여야 한다. 오히려 본 발명은 본원에 개시되지 않았으나 본 발명의 진의 및 범주와 부합되는 다양한 변경, 변화, 치환 또는 균등 배열을 포함하는 것으로 개조될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 실시양태는 담수화 시스템에 대한 것으로 기재되었지만, 본 발명의 실시양태는 이온 종이 유체 중에서 제거되는 일반적인 공정, 예를 들면 정수, 폐수 처리, 미네랄 제거 등에도 적용가능함을 주지하여야 한다. 적용가능한 산업은 물 및 공정에 국한되지 않고 약제 및 음식료품 산업을 포함한다. 또한, 본 발명의 다양한 실시양태가 기술되었으나, 본 발명의 태양은 기술된 실시양태의 단지 일부만을 포함할 수도 있음을 주지하여야 한다. 따라서, 본 발명은 상술한 상세 설명으로 제한되는 것으로 간주되어서는 안되며, 오로지 첨부된 특허청구범위의 범위에 의해서만 제한된다.
Claims (26)
- 전원,액체를 시스템을 통해 수송하기 위한 펌프 및각각 전기전도성 다공성 부분을 포함하는 복수의 다공성 전극을 포함하는, 이온 종 제거 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 다공성 전극이 비-파라데이(non-Faraday) 공정을 통해 상기 액체로부터 이온 종을 제거하도록 구성된, 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 시스템이 역전전기투석 시스템인, 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 시스템이 전기투석 시스템인, 시스템.
- 제 4 항에 있어서,상기 복수의 다공성 전극을 통해 각각 예비-여과된 희석물 및 농축된 부분을 수송하기 위한 희석물 스트림 라인 및 농축물 스트림 라인을 포함하는, 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 다공성 부분의 각각의 표면적이 10 내지 10000 m2/g 범위인, 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 다공성 부분과 인접한 기재를 추가로 포함하고, 상기 기재가 판, 메쉬, 호일 및 시트로 구성된 군 중의 하나인, 시스템.
- 제 7 항에 있어서,상기 기재가 스테인레스 스틸, 그라파이트, 티타늄 및 전도성 플라스틱으로 구성된 군 중의 물질로 형성된 것인, 시스템.
- 제 8 항에 있어서,상기 기재가 전도성 코팅으로 코팅된 비전도성 물질로 형성된 것인, 시스템.
- 제 9 항에 있어서,상기 전도성 코팅이 백금, 로듐, 이리듐 또는 이의 합금을 포함하는, 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 다공성 부분이 탄소, 탄소 나노튜브, 그라파이트, 탄소 섬유, 탄소 천(cloth), 탄소 에어로젤, 금속 분말, 금속 산화물, 전도성 중합체 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택된 전극 물질을 포함하는, 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 전원이 DC 전원, AC 전원, 단기 펄스 전류를 가진 DC 전원 또는 단기 펄스 전류를 가진 AC 전원인, 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 시스템이 정수, 폐수 처리, 미네랄 제거, 약제 및 음식료품 공정에 사용하기 위해 구성된, 시스템.
- 전극 물질을 포함하는 슬러리를 형성하는 단계 및상기 슬러리를 기재에 코팅하는 단계를 포함하는, 다공성 전극의 형성 방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 형성 단계가 탄소, 탄소 나노튜브, 그라파이트, 탄소 섬유, 탄소 천, 탄소 에어로젤, 금속 분말, 금속 산화물, 전도성 중합체 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택된 전극 물질을 포함하는 슬러리를 형성하는 것을 포함하는, 방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 형성 단계가전극 물질 페이스트를 용액에 현탁시키고,혼합물을 형성하기 위해 상기 용액에 수불용성 결합제를 가하고,상기 혼합물을 교반하고,상기 혼합물을 탈이온수 용액, 알콜계 용액, 에탄올 용액 또는 수성 에탄올 용액에 현탁시키는 것을 포함하는, 방법.
- 제 16 항에 있어서,상기 형성 단계가, 혼합물을 현탁시키기 전에 혼합물을 건조하는 것을 포함하는, 방법.
- 제 16 항에 있어서,전극을 최종처리하는 것을 포함하는, 방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 최종처리가 전극을 승압으로 가압하고 승온에서 건조하는 것을 포함하는, 방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 코팅 단계가 스테인레스 스틸, 그라파이트, 티타늄, 백금, 이리듐, 로듐 및 전도성 플라스틱으로 구성된 군 중의 물질로 형성된 기재 상에 상기 슬러리를 코팅하는 것을 포함하는, 방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 코팅 단계가 판, 메쉬, 호일 또는 시트 형태의 기재 상에 상기 슬러리를 코팅하는 것을 포함하는, 방법.
- 10 내지 10000 m2/g 범위의 표면적을 가진 전기전도성 다공성 부분을 포함하는 다공성 전극.
- 제 22 항에 있어서,상기 다공성 부분과 인접한 기재를 추가로 포함하는, 전극.
- 제 23 항에 있어서,상기 기재가 판, 메쉬, 호일 및 시트로 구성된 군 중의 하나인, 전극.
- 제 23 항에 있어서,상기 기재가 스테인레스 스틸, 그라파이트, 티타늄, 백금, 이리듐, 로듐 및 전도성 플라스틱으로 구성된 군 중의 물질로 형성된 것인, 전극.
- 제 23 항에 있어서,상기 기재가 전도성 코팅으로 코팅된 비전도성 물질로 형성된 것인, 전극.
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