KR20100132324A

KR20100132324A - 전극구조

Info

Publication number: KR20100132324A
Application number: KR1020090051088A
Authority: KR
Inventors: 김성용; 김성수
Original assignee: 김성용; 김성수
Priority date: 2009-06-09
Filing date: 2009-06-09
Publication date: 2010-12-17
Also published as: KR101098252B1

Abstract

본 발명은 평평한 형상의 전극판; 상기 전극판은, 다수개로 배치되되, 상기 전극판과 전극판 사이에 배치되는 절연성 와셔에 의해 서로 이격되고, 상기 전극판에 형성되는 결합공에 삽입되는 절연성 체결부재에 의해 체결되며, 상기 전극판에는 다수개의 통공이 형성되는 전극구조에 관한 것으로, 물의 전기분해시, 통공에 의해 전극판에서 발생되는 수소기포 및 산소기포를 상기 전극판으로부터 쉽게 이탈시킬 수 있고, 전극판의 표면에 종래의 돌출부와 같은 부분이 없으므로, 전극판과 다른 전극판을 이격 배치하여 전극판조립체를 구성할 때 그 부피를 최소화시킬 수 있다.

전극, 전극판, 전기분해

Description

전극구조{Electrode structure}

본 발명은 물을 전기분해하여 수소기포 및 산소기포를 발생시키는 시스템에서 사용되는 전극구조에 관한 것이다.

한국공개특허 제2007-73655호(이하, 종래기술이라 함)에는, 전해액과의 접촉면적 및 전기의 통과량을 증대시켜 산소/수소 혼합가스의 발생량을 증가시킬 수 있도록 한 산소/수소 혼합가스 발생장치에 설치되는 전극판이 공지되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 종래기술의 전극판(32)은, 그 전면에 1면을 제외한 나머지 3면이 펀칭 처리된 돌출편(38)이 다수개 형성되며, 상기 돌출편(38)은 일측으로 경사지게 절곡시켜 전극판(32)에 상기 돌출편(38)이 가지는 크기만큼의 통과구멍(40)이 형성되어 구성된다.

그러나, 종래기술의 전극판(32)에는 돌출편(38)이 돌출되어 있어, 물의 전기분해시 전극판(32)에서 발생된 수소/산소 가스가 상기 돌출편(38)에 닿아 걸림으로써 전극판(23)으로부터 쉽게 이탈되지 않았다.

따라서, 전극판(32)에 수소/산소 가스가 갇혀있게 되어, 상기 전극판(32)의 저항이 커져, 상기 전극판(32)으로 전류가 흐를 때 과대한 전류가 필요한 동시에 과대한 열이 발생하였다.

이로 인해, 상기 전극판(32)의 부식이 활발하게 진행되어 그 수명을 단축시켰고, 많은 전류를 소모하게 되어 에너지가 낭비되는 문제점이 있었다.

또한, 전극판(32)과 다른 전극판(32)을 이격 배치시켜 전극판조립체를 구성할 때 돌출편(38)에 의해, 상기 전극판(32)과 다른 전극판(32)의 간격을 줄일 수 없었으므로, 전극판조립체의 부피가 커지는 문제점이 있었다.

더군다나, 전극판조립체에서 전극판(32)과 다른 전극판(32)의 거리가 멀게되면, 보다 높은 전압이 필요하므로, 그에 따라 소모되는 전기량이 커지는 문제점이 있었다.

본 발명은, 전극판에서 발생되는 수소기포 및 산소기포를 상기 전극판으로부터 쉽게 이탈시키도록 하는데 목적이 있다.

또한, 전극판과 다른 전극판이 이격 배치되는 전극판조립체의 부피를 최소화 할 수 있도록 하는데 다른 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전극구조는, 평평한 형상의 전극판; 상기 전극판은, 다수개로 배치되되, 상기 전극판과 전극판 사이에 배치되는 절연성 와셔에 의해 서로 이격되고, 상기 전극판에 형성되는 결합공에 삽입되는 절연성 체결부재에 의해 체결되며, 상기 전극판에는 다수개의 통공이 형성된다.

이러한 구성에 의하여, 물의 전기분해시, 통공에 의해, 전극판에서 발생되는 수소기포 및 산소기포를 상기 전극판으로부터 쉽게 이탈시킬 수 있다.

또한, 전극판의 표면에 종래의 돌출부와 같은 부분이 없으므로, 전극판과 다른 전극판을 이격 배치하여 전극판조립체를 구성할 때 그 부피를 최소화시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 전극구조에서, 상기 전극판의 일측면에는 모따기가 형성된다.

이러한 구성에 의하여, (+)단자를 전도체 재질의 볼트와 너트로 전극판조립 체 중 다수개의 (+)전극판에 한꺼번에 연결시킬 수 있고, (-)단자도 동일한 방법으로 연결시킬 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 전극구조에 의하면, 다음과 같은 이점이 있다.

1) 물의 전기분해시, 전극판에 형성되는 통공에 의해, 상기 전극판에서 발생되는 수소기포 및 산소기포를 상기 전극판으로부터 쉽게 이탈시킬 수 있다.

따라서, 전극판의 저항을 감소시킬 수 있으므로, 상기 전극판으로 과대한 전류가 흐르지 않아 전기에너지의 손실을 절감할 수 있고, 종래의 전극판보다 열발생을 현저하게 저하시킬 수 있으므로, 과대 열 발생으로 인한 상기 전극판의 부식을 예방할 수 있다.

2) 본 발명의 전극구조는, 전극판(100)의 표면에 종래의 돌출부와 같은 부분이 없다.

따라서, 전극판과 다른 전극판을 이격 배치하여 전극판조립체를 구성할 때, 전극판과 전극판의 간격을 적정 간격으로 조절할 수 있으므로, 그 부피를 최소화시킬 수 있어 전극판조립체의 설치 면적 및 그에 따라 소모되는 전기에너지를 절감시킬 수 있다.

3) (+)단자를 전도체 재질의 볼트와 너트로 전극판조립체 중 다수개의 (+)전극판에 한꺼번에 연결시킬 수 있고, (-)단자도 동일한 방법으로 연결시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

참고적으로, 이하에서 설명될 본 발명의 구성들 중 종래기술과 동일한 구성에 대해서는 전술한 종래기술을 참조하기로 하고 별도의 상세한 설명은 생략한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전극구조는, 평평한 직사각판 형상의 전극판이 다수개로 배치되되, 상기 전극판은, 상기 전극판(100a)과 전극판(100b) 사이에 배치되는 절연성 와셔(110)에 의해 서로 이격되고, 상기 전극판(100a)(100b)에 형성되는 결합공(120)(120')에 삽입되는 절연성 체결부재(130)에 의해 체결되며, 상기 전극판(100a)(100b)에는 다수개의 통공(140)이 형성된다.

이때, 전극판(100a)은 (+)단자(242)와 전기적으로 접속되는 (+)전극판이고, 전극판(100b)은 (-)단자(252)와 전기적으로 접속되는 (-)전극판이다.

상기 전극판(100a)(100b)의 재질은 자성이 있는 SUS200으로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 절연성 와셔(110) 및 절연성 체결부재(130)는 고무나 플라스틱 등으로 구성될 수 있다.

한편, 전극판(100a) 및 전극판(100b)의 일측면에는, 상기 일측면의 양끝단 모서리부분을 면취시킨 모따기(150)(150')가 형성되고, 타측면의 양끝단 모서리부분에는 외부전원을 도통시키는 (+)(-)단자(242)(252)가 연결되는 결합공(160)(160')이 형성된다.

이러한, 전극판(100a)과 전극판(100b)은 차례로 구분되도록 겹겹이 배치시키고, 절연성 와셔(110)를 전극판(100a)과 전극판(100b)의 사이에 끼워넣어, 결합공(120)(120')에 절연성 체결부재(130)의 볼트(130a)를 삽입시킨 뒤, 상기 볼트(130a)가 삽입된 전극판(100a)과 전극판(100b)의 끝단에 너트(130b)를 체결함으로써 전극판조립체(100)를 구성한다.

이때, 상기 전극판(100a)과 전극판(100b)의 간격은, 절연성 와셔(110)의 크기에 따라 조절할 수 있다.

즉, 절연성 와셔(100)의 크기가 크면 전극판(100a)과 전극판(100b)의 간격이 커져 전극판조립체(100)의 부피가 커지고, 절연성 와셔(100)의 크기가 작으면 전극판(100a)과 전극판(100b)의 간격이 작아져 전극판조립체(100)의 부피가 상대적으로 작아지는 것이다.

한편, 상기 전극판조립체(100) 중, 전극판(100a)에 모따기(150)가 형성되는 방향과, 전극판(100b)에 결합공(160')이 형성되는 방향은 서로 같은 방향이 되도록 배치시키는 것이 바람직하다.

그리고, 전극판조립체(100)의 가장 상부에 위치한 (+)전극판(100a)의 결합공(160)과, (+)단자(242)에 형성되는 결합공(241)이 연통되도록 한 뒤 볼트(161a) 를 상기 결합공(160)(241)에 삽입시켜 너트(161b)를 체결함으로써, 상기 (+)단자(242)를 다수개의 (+)전극판(100a)에 전기적으로 접속 가능하게 연결시킬 수 있다.

마찬가지로, 전극판조립체(100)의 가장 하부에 위치한 (-)전극판(100b)의 결합공(160')과, (-)단자(252)에 형성되는 결합공(251)이 연통되도록 한 뒤 볼트(161a')를 상기 결합공(160')(251)에 삽입시켜 너트(161b')를 체결함으로써, 상기 (-)단자(252)를 다수개의 (-)전극판(100b)에 전기적으로 접속 가능하게 연결시킬 수 있다.

이때, 상기 볼트(161a)(161a')와 너트(161b)(161b')는 전도체 재질로 구성된다.

이러한 구성에 의하여, 다수개의 (+)전극판(100a)과 (-)전극판(100b)이 겹겹이 배치된 전극판조립체(100)에서, (+)단자(242)는 (-)전극판(100b)에 닿지 않은 상태에서 다수개의 (+)전극판(100a)에 연결될 수 있고, (-)단자(252)는 (+)전극판(100a)에 닿지 않은 상태에서 다수개의 (-)전극판(100b)에 연결될 수 있으므로, (+)전극판(100a)과 (-)전극판(100b)이 서로 맞닿아 쇼트가 되는 것을 방지시킬 수 있다.

이와 같이, 물의 전기분해 시, 본 발명의 전극구조는, 전극판(100a)(100b)에 형성되는 통공(140)에 의해, 상기 전극판(100a)(100b)에서 발생되는 수소기포 및 산소기포를 상기 전극판(100a)(100b)으로부터 쉽게 이탈시킬 수 있고, 물의 대류현 상을 원활하게 유발할 수 있다.

따라서, 전극판(100a)(100b)의 저항을 감소시킬 수 있으므로, 상기 전극판(100a)(100b)으로 과대한 전류가 흐르지 않아 전기화학적 반응에서 소모되는 전기에너지의 손실을 절감할 수 있고, 종래의 전극판보다 열발생을 현저하게 저하시킬 수 있으므로, 과대 열 발생으로 인한 상기 전극판(100a)(100b)의 부식을 예방할 수 있고, 전극판(100a)(100b)이 마모되는 것을 최소화시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 전극구조는, 전극판(100a)(100b)의 표면에 종래의 돌출부와 같은 부분이 없다.

따라서, 전극판(100a)과 다른 전극판(100b)을 이격 배치하여 전극판조립체(100)를 구성할 때, 전극판(100a)과 전극판(100b)의 간격을 적정 간격으로 조절할 수 있으므로 그 부피를 최소화시킬 수 있어, 전극판조립체(100)의 설치 면적 및 그에 따라 소모되는 전기에너지를 절감시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 전극구조에서, 전극판(100a)(100b)에 형성되는 통공(140)의 직경은 10mm이고, 절연성 와셔(110)의 높이는 2mm이지만, 수소기포 및 산소기포의 발생과, 수소기포 및 산소기포를 부상시키는 최적의 조건을 위해서 전극판(100a)(100b)이나 통공(140), 그리고 절연성 와셔(110) 등의 크기 및 개수 등은 변경될 수 있다.

이하에서는, 위와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 전극구조를 이용한 물 의 전기분해 과정을 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 전기분해장치(200)의 내부에는 전해조가 마련되어 있어, 상기 전해조에 물이 수용되고 전극판조립체(100)가 설치된다.

그 후, 전기분해장치(200)의 일측에 형성되는 (+)단자연결부(240)에 (+)단자(242)를 연결하여 전극판조립체(100)의 (+)전극판(100a)에 외부 전원(미도시)이 도통되도록 하고, (-)단자연결부(250)에 (-)단자(252)를 연결하여 전극판조립체(100)의 (-)전극판(100b)에 외부 전원이 도통되도록 한다.

그 후, 외부에서 전원을 인가하면, 전류가 (+)(-)단자(242)(252)를 통해 전극판조립체(100)로 흐르게 되고, 전해조에 수용된 물에서 수소기포 및 산소기포가 발생하게 되며, 발생된 수소기포 및 산소기포는 전해조의 내부공간과 외부공간이 연통되도록 설치된 배출구(280)를 통해 배출된다.

상기와 같이, 전기분해가 이루어진 물의 온도는 올라간다.

이러한 물은 전기분해장치(200)의 외부에 마련된 펌프(210)에 의해, 냉각팬(220)으로 전달되어 냉각되고, 냉각된 물은 필터(230)를 통해 여과되어 다시 전기분해장치(200) 내부의 전해조로 공급된다.

한편, 전기분해장치(200)에는 물 등의 액체를 공급할 수 있는 액체공급부(260)와, 액체를 배출할 수 있는 액체배출부(270)와, 사용자가 압력을 조정하여 설정된 압력 직하에서 작동되도록 조절할 수 있는 릴리프밸프(290) 등이 추가적으로 구비될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.

본 발명은 산소 및 수소를 이용한 산업분야 및 의학분야 그리고 친환경 에너지 분야, 자동차 분야 등에 광범위하게 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명 전극구조의 분리사시도.

도 2는 본 발명의 전극구조가 전기분해장치에 적용된 상태를 나타낸 도.

도 3은 종래기술의 전극판을 나타낸 도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 전극판조립체 110 : 절연성와셔 120 : 결합공

130 : 체결부재 140 : 통공 150 : 모따기

160 : 결합공 200 : 전기분해장치

Claims

평평한 형상의 전극판;

상기 전극판은, 다수개로 배치되되,

상기 전극판과 전극판 사이에 배치되는 절연성 와셔에 의해 서로 이격되고,

상기 전극판에 형성되는 결합공에 삽입되는 절연성 체결부재에 의해 체결되며,

상기 전극판에는 다수개의 통공이 형성되는 전극구조.
제 1항에 있어서,

상기 전극판의 일측면에는 모따기가 형성되는 전극구조.