KR20120114182A - A seawater electrolysi and fuel cell complex system - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: Seawater electrolysis and a fuel cell hybrid system are provided to discharge hydrogen gas with high purity without installing a hydrogen filter. CONSTITUTION: Seawater electrolysis and a fuel cell hybrid system(100) comprise a seawater electrolysis unit(110), a seawater supply unit(120), a gas-liquid separator(130), a sodium hypochlorite storage tank(140), a moisture removing unit(150), a gas purifier(160), and a fuel cell(170). The seawater supply unit supplies seawater to the seawater electrolysis unit. The gas-liquid separator separates the electrolyzed water into the liquid and gas. The sodium hypochlorite storage tank holds a sodium hypochlorite solution separated from the gas-liquid separator. The moisture removing unit removes the moisture separated from the gas-liquid separator. The gas purifier refines the hydrogen gas with high purity from the gas without moisture. The fuel cell generates electricity by the hydrogen gas supplied from the gas purifier.

Description

해수전해 및 연료전지 복합시스템{A SEAWATER ELECTROLYSI AND FUEL CELL COMPLEX SYSTEM}Seawater electrolysis and fuel cell complex system {A SEAWATER ELECTROLYSI AND FUEL CELL COMPLEX SYSTEM}

본 발명의 해수전해 및 연료전지 복합시스템은 해수전해설비와 이러한 해수전해설비의 음극에서 발생되어 버려지는 부생수소를 활용한 연료전지시스템에 관한 것이다.The seawater electrolysis and fuel cell composite system of the present invention relates to a seawater electrolysis facility and a fuel cell system utilizing by-product hydrogen generated at the cathode of such seawater electrolysis facility.

발전소 등의 냉각수계통수로 사용되는 해수가 그냥 유입될 경우 설비 내에서 미생물의 번식이나 해수 중의 조류 또는 패각류의 번식에 의해 배관 내의 유로를 막아 시스템 내 해수의 흐름에 심각한 방해를 받을 수 있다.If the seawater used as the cooling water system of a power plant is just introduced, the flow of microbes in the facility or the growth of algae or shellfish in the seawater may block the flow path in the pipe and seriously interfere with the flow of seawater in the system.

또한, 해수담수화설비나 선박평형수처리의 경우 미생물 등의 살균소독을 필요로 한다.
In addition, the seawater desalination plant or ballast water treatment requires sterilization and disinfection of microorganisms.

이러한 문제는 목적하는 시스템의 해수 흐름상에 전해장치를 설치하여 해수를 전해 반응시켜 해수로부터 차아염소산나트륨을 생성시켜 해수에 공급함으로써 극복될 수 있다. 일반적인 해수의 전해설비는 필터 수단을 통해 입자가 큰 부유물질을 제거하여 이를 무격막 전해조로 공급하고, 무격막 전해조에 설치된 양극과 음극에 직류전원을 공급하면 전해반응을 통해 해수 내에 염화나트륨(NaCl) 성분으로부터 차아염소산나트륨(NaOCl)을 생성시키는 설비이다.
This problem can be overcome by installing an electrolyzer on the seawater stream of the desired system to electrolyze the seawater to produce sodium hypochlorite from the seawater and supply it to the seawater. In general, seawater electrolysis equipment removes suspended particles having large particles through a filter means and supplies them to the membrane-free electrolytic cell, and supplies DC power to the anode and cathode installed in the membrane-free electrolytic cell. A facility to produce sodium hypochlorite (NaOCl) from the components.

보다 자세히 살펴보면, 먼저 무격막 전해조로 해수가 유입되고 전극에 직류전원이 공급되면, 해수의 NaCl 성분을 갖는 해수는 양극에서는 Cl- 이온이 반응식 1과 같이 산화되어 Cl2로 된다. In more detail, first, when seawater flows into the membrane-free electrolyzer and DC power is supplied to the electrode, seawater having NaCl component of seawater is oxidized to Cl 2 by Cl ions at the anode as shown in Scheme 1.

이때 음극에서도 반응식 2와 같이 물이 분해되어 OH- 이온과 수소가스가 생성되게 된다.At this time, water is decomposed in the cathode as in Scheme 2 to generate OH - ions and hydrogen gas.

양극에서 발생되는 염소 가스와 음극에서 생성된 NaOH는 벌크 상에서 반응식 4의 반응에 의해 차아염소산나트륨(NaOCl)을 생성하게 된다. 이때 양극에서는 반응식 5와 같이 물이 분해되는 부반응으로 인해 O2가 Cl2 가스가 동반되어 발생하게 되며, 이는 전해설비의 염소발생효율과 상관관계를 가진다.Chlorine gas generated at the anode and NaOH produced at the cathode produce sodium hypochlorite (NaOCl) by the reaction of Scheme 4 in bulk. In this case, O 2 is generated by Cl 2 gas due to side reactions in which water is decomposed, as in Equation 5, which has a correlation with chlorine generation efficiency of the electrolytic facility.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

2Cl- → Cl2 + 2e- 2Cl - → Cl 2 + 2e -

[반응식 2]Scheme 2

2H2O + 2e- → H2 + 2OH- 2H 2 O + 2e - → H 2 + 2OH -

[반응식 3]Scheme 3

Na+ + OH- → NaOHNa + + OH - → NaOH

[반응식 4]Scheme 4

2NaOH + Cl2 → NaClO + NaCl+H2O2NaOH + Cl 2 → NaClO + NaCl + H 2 O

[반응식 5]Scheme 5

2H2O → O2 + 4H+ + 4e- 2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e -

이러한 전해 설비에서는 음극에서 발생되는 폭발성의 위험을 갖는 수소의 처리가 매우 중요하다.In such electrolytic installations, the treatment of hydrogen with the explosive risk occurring at the cathode is very important.

한편, 종래의 일예로서 해수전해를 위한 무격막식 전해조 시스템이 사용되었다. 즉, 해수는 직렬 다단으로 구성된 무격막식 전해조의 하부로 유입되어 전해조에서 전해반응을 거친 후 전해조의 상부 배출부를 통해 배출된다. 이때 전해조 내부에 적어도 한 쌍 이상의 양극과 음극의 전극(도시 없음)이 설치되고 이 전극들 사이에 정류기에 의해 직류전원이 공급되어 차아염소산나트륨을 생성하게 된다.On the other hand, as a conventional example, a membrane-free electrolytic cell system for seawater electrolysis was used. That is, the sea water is introduced into the bottom of the non-diaphragm-type electrolytic cell composed of a series of stages, undergoes an electrolytic reaction in the electrolytic cell, and is discharged through the upper discharge part of the electrolytic cell. In this case, at least one pair of positive and negative electrodes (not shown) are installed inside the electrolytic cell, and a DC power is supplied by the rectifier between the electrodes to generate sodium hypochlorite.

이러한 전해과정을 통해 생성되는 상술된 부생가스들은 배관을 거쳐 최종 차아염소산나트륨 저장조로 유입되고, 차아염소산나트륨 저장조에서 브로워 등의 희석수단을 통해 희석되어 대기로 방출시켜 버려지게 된다.
The above-mentioned by-product gas generated through the electrolytic process is introduced into the final sodium hypochlorite storage tank via a pipe, and diluted in a sodium hypochlorite storage tank through dilution means such as a brower to be discharged to the atmosphere.

그런데 이러한 종래의 기술에서는 에너지원으로 활용될 수 있는 부생수소가 대기로 배출되어 자원적 손실을 초래하는 문제점이 있다.However, this conventional technology has a problem that by-product hydrogen that can be utilized as an energy source is discharged to the atmosphere causing resource loss.

또한, 대기로 방출되는 수소에 의해 항시 폭발의 위험성을 내재하고 있는 문제점이 있다.In addition, there is a problem inherent in the risk of explosion at all times by the hydrogen released into the atmosphere.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 해수전해에서 발생되는 부생수소를 재활용하여 연료전지를 통해 전력생산을 수행하고 이를 해수전해의 전력으로 재공급하거나, 생산전력을 전력공급원으로 사용할 수 있도록 개선된 해수전해 및 연료전지 복합시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
The present invention has been made to solve the above problems, by recycling the by-product hydrogen generated from seawater electrolysis to perform power production through a fuel cell and to supply it to the power of seawater electrolysis, or to produce power as a power supply source The aim is to provide an improved seawater electrolysis and fuel cell composite system for use.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 해수전해 및 연료전지 복합시스템은, 유입된 해수를 전기분해하는 해수전해유닛과; 상기 해수전해유닛으로 해수를 공급하는 해수 공급부와; 상기 해수전해유닛에서 전기분해된 전기분해수를 액체와 기체로 분리하는 기액분리기와; 상기 기액분리기에서 분리된 차아염소산나트륨 용액을 저장하는 차아염소산나트륨 저장조와; 상기 기액분리기에서 분리된 가스성분에 포함된 수분을 제거하는 수분제거유닛과; 상기 수분제거유닛에서 수분이 제거된 가스로부터 고순도의 수소가스를 정제하는 가스 정제기; 및 상기 가스 정제기를 통해 공급되는 수소가스를 이용하여 전력을 생산하는 연료전지;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Seawater electrolysis and fuel cell composite system of the present invention for achieving the above object, the seawater electrolysis unit for electrolyzing the introduced seawater; A seawater supply unit for supplying seawater to the seawater electrolysis unit; A gas-liquid separator for separating the electrolyzed water electrolyzed in the seawater electrolytic unit into a liquid and a gas; A sodium hypochlorite storage tank for storing the sodium hypochlorite solution separated in the gas-liquid separator; A water removal unit for removing water contained in the gas component separated by the gas-liquid separator; A gas purifier for purifying hydrogen gas of high purity from the gas from which water is removed from the water removing unit; And a fuel cell for producing electric power using hydrogen gas supplied through the gas purifier.

여기서, 상기 해수전해유닛은, 해수유입구와 전해수 배출구를 가지며, 내부에 양극 및 음극이 설치되는 무격막 전해조; 및 상기 양극 및 음극 각각으로 직류전원을 공급하기 위한 전원공급부;를 포함하는 것이 바람직하다.Here, the seawater electrolytic unit, having a seawater inlet and an electrolytic water outlet, a membrane-free electrolytic cell having a positive electrode and a negative electrode therein; And a power supply unit for supplying DC power to each of the anode and the cathode.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 해수전해 및 연료전지 복합시스템은, 유입된 해수를 전기분해하는 해수전해유닛과; 상기 해수전해유닛으로 해수를 공급하는 해수 공급부와; 상기 해수전해유닛에서 전기분해된 전기분해수를 액체와 기체로 분리하는 기액분리기와; 상기 해수전해유닛에서 생성된 차아염소산나트륨 용액을 저장하는 차아염소산나트륨 저장조와; 상기 기액분리기에서 분리된 가스성분에 포함된 수분을 제거하는 수분제거유닛과; 상기 기액분리기를 통해 공급되는 수소가스를 이용하여 전력을 생산하는 연료전지;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, a seawater electrolytic and fuel cell composite system according to another aspect of the present invention for achieving the above object, the seawater electrolytic unit for electrolyzing the incoming seawater; A seawater supply unit for supplying seawater to the seawater electrolysis unit; A gas-liquid separator for separating the electrolyzed water electrolyzed in the seawater electrolytic unit into a liquid and a gas; Sodium hypochlorite storage tank for storing the sodium hypochlorite solution generated in the seawater electrolysis unit; A water removal unit for removing water contained in the gas component separated by the gas-liquid separator; And a fuel cell for producing electric power by using hydrogen gas supplied through the gas-liquid separator.

여기서, 상기 해수전해유닛은, 내부에 설치되는 격막에 의해 양극실과 음극실로 구분되는 유격막 전해조; 및 상기 유격막 전해조의 양극실 및 음극실로 직류전원을 공급하는 전원공급부;를 포함하며, 상기 양극실과 음극실 각각은 해수 유입구 및 전해수 배출구를 가지는 것이 바람직하다.Here, the seawater electrolytic unit, the diaphragm electrolytic cell divided into a cathode chamber and a cathode chamber by a diaphragm installed therein; And a power supply unit for supplying DC power to the anode chamber and the cathode chamber of the diaphragm electrolyzer, wherein each of the anode chamber and the cathode chamber has a seawater inlet port and an electrolytic water outlet port.

또한, 상기 음극실의 전해수 배출구와 상기 기액분리기를 연결하는 음극 전해수 공급라인과; 상기 양극실의 전해수 배출구와 상기 차아염소산나트륨 저장조를 연결하는 양극 전해수 배출라인; 및 상기 기액분리기의 액체 배출구와 상기 양극 전해수 배출라인을 연결하여, 분리된 액체를 상기 차아염소산나트륨 저장조로 공급하도록 하는 음극 전해수 공급라인; 및 상기 기액분리기의 가스 배출구에 연결되며, 상기 수분제거유닛 및 연료전지가 차례로 설치되는 가스 공급라인;을 더 포함하는 것이 좋다.In addition, the cathode electrolytic water supply line for connecting the electrolytic water outlet of the cathode chamber and the gas-liquid separator; An anode electrolytic water discharge line connecting the electrolyte discharge port of the anode chamber and the sodium hypochlorite storage tank; And a cathode electrolytic water supply line connecting the liquid outlet port of the gas-liquid separator and the anode electrolytic water discharge line to supply the separated liquid to the sodium hypochlorite storage tank. And a gas supply line connected to the gas outlet of the gas-liquid separator, in which the water removal unit and the fuel cell are sequentially installed.

또한, 상기 음극실의 전해수 배출구와 상기 기액분리기를 연결하는 음극 전해수 공급라인과; 상기 양극실의 전해수 배출구와 상기 차아염소산나트륨 저장조를 연결하는 양극 전해수 배출라인; 및 상기 기액분리기의 액체 배출구와 상기 양극 전해수 배출라인을 연결하여, 분리된 탄산수소나트륨 용액를 상기 차아염소산나트륨 저장조로 공급하도록 하는 음극 전해수 공급라인과; 상기 기액분리기의 가스 배출구에 연결되며, 상기 수분제거유닛 및 연료전지가 차례로 설치되는 가스 공급라인; 및 상기 기액분리기에서 분리된 탄산수소나트륨 수용액의 일부를 상기 음극실로 순환공급하는 순환공급부;를 더 포함하는 것이 좋다.In addition, the cathode electrolytic water supply line for connecting the electrolytic water outlet of the cathode chamber and the gas-liquid separator; An anode electrolytic water discharge line connecting the electrolyte discharge port of the anode chamber and the sodium hypochlorite storage tank; And a cathode electrolytic water supply line connecting the liquid outlet port of the gas-liquid separator and the anode electrolytic water discharge line to supply the separated sodium bicarbonate solution to the sodium hypochlorite storage tank; A gas supply line connected to a gas outlet of the gas-liquid separator, in which the water removal unit and the fuel cell are installed in sequence; And a circulation supply unit which circulates and supplies a part of the aqueous sodium hydrogen carbonate solution separated by the gas-liquid separator to the cathode chamber.

또한, 상기 해수 공급부는, 상기 양극실로 해수를 공급하는 제1해수 공급라인과; 상기 제1해수공급라인에 설치되는 제1펌프와; 상기 제1해수 공급라인에 설치되는 필터부와; 상기 음극실로 해수를 공급하는 제2해수 공급라인과; 상기 제2해수 공급라인에 설치되는 제2펌프;를 포함하며, 상기 제2해수 공급라인에는 상기 순환공급부가 연결되는 것이 좋다.The seawater supply unit may include a first seawater supply line for supplying seawater to the anode chamber; A first pump installed at the first sea water supply line; A filter unit installed in the first sea water supply line; A second seawater supply line for supplying seawater to the cathode chamber; And a second pump installed in the second seawater supply line, wherein the circulation supply unit is connected to the second seawater supply line.

또한, 상기 음극실의 전해수 배출구와 상기 기액분리기를 연결하는 음극 전해수 공급라인과; 상기 양극실의 전해수 배출구와 상기 차아염소산나트륨 저장조를 연결하는 양극 전해수 배출라인; 및 상기 기액분리기의 액체 배출구에서 배출되는 탄산수소나트륨 수용액를 상기 음극실 및 양극실 각각으로 순환 공급하는 순환공급부; 및 상기 기액분리기의 가스 배출구에 연결되며, 상기 수분제거유닛 및 연료전지가 차례로 설치되는 가스 공급라인;을 더 포함하는 것이 좋다.In addition, the cathode electrolytic water supply line for connecting the electrolytic water outlet of the cathode chamber and the gas-liquid separator; An anode electrolytic water discharge line connecting the electrolyte discharge port of the anode chamber and the sodium hypochlorite storage tank; And a circulation supply unit configured to circulate and supply the aqueous sodium bicarbonate solution discharged from the liquid discharge port of the gas-liquid separator to each of the cathode chamber and the anode chamber. And a gas supply line connected to the gas outlet of the gas-liquid separator, in which the water removal unit and the fuel cell are sequentially installed.

또한, 상기 제2해수 공급라인을 통해 음극실로 공급되는 해수는 1?10%의 염화나트륨 수용액인 것이 좋다.In addition, the seawater supplied to the cathode chamber through the second seawater supply line is preferably 1 ~ 10% sodium chloride solution.

또한, 상기 수분제거유닛은, 수분제거필터, 수분제거흡수제, 저온응축유닛 중에서 선택된 어느 하나인 것이 좋다.In addition, the moisture removal unit is preferably any one selected from a water removal filter, a water removal absorbent, a low temperature condensation unit.

또한, 연료전지는 고분자전해질형 연료전지인 것이 좋다.In addition, the fuel cell is preferably a polymer electrolyte fuel cell.

또한, 상기 차아염소산나트륨 용액의 생성농도는 500?6,000ppm의 범위를 가지는 것이 좋다.In addition, the production concentration of the sodium hypochlorite solution is preferably in the range of 500 ~ 6,000ppm.

또한, 상기 기액분리기는, 사이클론 방식 기액분리기를 포함하는 것이 좋다.In addition, the gas-liquid separator, it is preferable that the cyclone-type gas-liquid separator.

또한, 상기 격막은, 이온선택성막 또는 별도의 이온선택성이 없이 양이온은 음극으로, 음이온은 양극으로 이동이 가능한 미세기공의 격막을 포함하는 것이 좋다.In addition, the diaphragm may include a microporous diaphragm capable of moving an ion selective membrane or a cation as a cathode and an anion as an anode without any other ion selectivity.

또한, 상기 순환공급부를 통해 상기 음극실로 공급되는 수산화나트륨 수용액은 상기 기액분리기에서 배출되는 총배출량 대비 1?30%인 것이 좋다.In addition, the sodium hydroxide aqueous solution supplied to the cathode chamber through the circulation supply unit is preferably 1 ~ 30% of the total amount discharged from the gas-liquid separator.

본 발명의 해수전해 및 연료전지 복합시스템에 의하면, 해수전해에서 생성되어 버려지는 수소를 활용하여 전력을 생산할 수 있으므로, 자원을 재활용할 수 있게 된다.According to the seawater electrolysis and fuel cell composite system of the present invention, power can be produced by utilizing hydrogen generated in seawater electrolysis, and thus resources can be recycled.

또한, 본 발명은 해수전해설비에 있어서 가장 큰 문제점 중에 하나인 수소의 폭발위험성을 자원재활용을 통해 해결할 수 있게 된다.In addition, the present invention can solve the explosion risk of hydrogen, one of the biggest problems in the seawater electrolysis facility through the recycling of resources.

또한, 본 발명은 버려지는 수소를 원료로 신재생에너지 중 하나인 연료전지의 에너지원으로 공급하여 전력을 생산함으로 버려지는 자원을 활용할 수 있는 이점이 있다.
In addition, the present invention has the advantage that it can utilize the resources discarded by producing the power by supplying the discarded hydrogen as a raw material to the energy source of the fuel cell which is one of the renewable energy.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 해수전해설비 및 연료전지 복합시스템 공정 구성도.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 해수전해설비 및 연료전지 복합시스템 공정 구성도.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 해수전해설비 및 연료전지 복합시스템 공정 구성도.
도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 해수전해설비 및 연료전지 복합시스템 공정 구성도.
Brief Description of the Drawings Fig. 1 is a block diagram of a seawater electrolytic facility and a fuel cell hybrid system according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 is a process diagram of the seawater electrolysis facility and fuel cell composite system according to a second embodiment of the present invention.
Figure 3 is a process diagram of the seawater electrolysis facility and fuel cell composite system according to a third embodiment of the present invention.
Figure 4 is a process diagram of the seawater electrolysis facility and fuel cell composite system according to a fourth embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 해수전해 및 연료전지 복합시스템을 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a seawater electrolytic and fuel cell composite system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 해수전해 및 연료전지 복합시스템(100)은, 해수전해유닛(110)과, 해수 공급부(120)와, 기액분리기(130)와, 차아염소산나트륨 저장조(140)와, 수분제거유닛(150)과, 가스 정제기(160), 연료전지(170)를 구비한다.
2, the seawater electrolysis and fuel cell composite system 100 according to the first embodiment of the present invention, the seawater electrolysis unit 110, seawater supply unit 120, gas-liquid separator 130, and A sodium chlorate reservoir 140, a water removal unit 150, a gas purifier 160, and a fuel cell 170 are provided.

상기 해수전해유닛(110)은 무격만 전해조(111)와, 전원공급부(113)를 구비한다. 상기 무격막 전해조(111)는 해수유입구(111a)와, 전해수 배출구(111b)를 가지며, 그 내부에는 미도시된 양극 및 음극이 구비되어 있다. 따라서 상기 전원공급(113)로부터 무격막 전해조(111) 내의 양극 및 음극으로 직류전류가 공급되면, 상기 양극 및 음극 각각에서는 유입된 해수를 전기분해하여 분해수를 생성하게 된다. 즉, 앞서 반응식 1 내지 5를 통해 설명한 바와 같이, 무격막 전해조(111) 내부에서는 해수의 전기분해 작용에 의해서 차아염소산나트륨이 생성되고, 부반응으로 인해 산소, 염소 및 수소가스 등이 생성된다.The seawater electrolytic unit 110 includes only an electroless tank 111 and a power supply 113. The diaphragm electrolyzer 111 has a seawater inlet 111a and an electrolyzed water outlet 111b, and is provided with an anode and a cathode not shown therein. Therefore, when a DC current is supplied from the power supply 113 to the anode and the cathode in the membrane-free electrolyzer 111, each of the anode and the cathode electrolyzes the introduced seawater to generate decomposed water. That is, as described above through Reaction Schemes 1 to 5, sodium hypochlorite is generated by the electrolysis of seawater in the membrane-free electrolyzer 111, and oxygen, chlorine and hydrogen gas are generated due to side reactions.

여기서 상기 전원공급부(113)는 교류를 직류로 변환하여 공급하는 정류기를 포함하여 구성된다. 상기 전해수 배출구(111b)는 전해수 공급라인(118)에 의해 기액분리기(130)로 공급된다.Here, the power supply unit 113 is configured to include a rectifier for converting and supplying alternating current to direct current. The electrolytic water outlet 111b is supplied to the gas-liquid separator 130 by the electrolytic water supply line 118.

또한, 상기 무격막 전해조(110)는 대략 직육면체의 전해조 내부에 메쉬 또는 판형의 전극이 교대로 배열된 구조를 가질 수도 있으며, 이외에도 원주가 다른 원통형 전극이 동심원상에 배열되는 원통형상의 전해조의 구성을 가질 수도 있다. 이와 같이 무격막 전해조(110)는 그 형상 및 구조가 다양하게 이루어질 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
In addition, the diaphragm electrolyzer 110 may have a structure in which mesh or plate-shaped electrodes are alternately arranged in an electrolytic cell of a substantially rectangular parallelepiped, and in addition to the configuration of a cylindrical electrolytic cell in which cylindrical electrodes having different circumferences are arranged on concentric circles. May have As described above, it is to be understood that the non-diaphragm electrolyzer 110 may have various shapes and structures.

상기 해수 공급부(120)는 해수 공급라인(121) 상에 설치되는 공급펌프(122)와, 해수 공급라인(121) 상에 설치되는 필터부(123)를 구비한다. 따라서 공급펌프(122)를 이용하여 해수를 해수 공급라인(121)을 따라 무격막 전해조(111)로 강제로 펌핑하여 공급한다. 그리고 해수 공급라인(121)을 따라 공급되는 해수는 상기 필터부(123)에서 불순물 등이 필터링 되어 무격막 전해조(111)로 공급된다. 상기 필터부(123)는 유입 해수로부터 부유물질을 걸러내는 스크린, 필터, 스트레너 등을 포함할 수 있다.
The seawater supply unit 120 includes a supply pump 122 installed on the seawater supply line 121 and a filter unit 123 installed on the seawater supply line 121. Therefore, by using the feed pump 122, the seawater is forcibly pumped and supplied along the seawater supply line 121 to the membrane-free electrolyzer 111. In addition, the seawater supplied along the seawater supply line 121 is filtered by impurities in the filter unit 123 and supplied to the membrane-free electrolyzer 111. The filter unit 123 may include a screen, a filter, a strainer, and the like, which filters the suspended matter from the inflowing seawater.

상기 기액분리기(130)는 상기 무격막 전해조(110)에서 전기분해된 분해수 및 전기분해시 발생된 가스를 분리하기 위한 것이다. 이러한 기액분리기(130)는 분리기 본체(131)와, 분리기 본체(131)에 설치되어 전해수가 유입되는 유입구(132)와, 분리기 본체(131)에 설치되어 분리된 액체를 배출하는 액체 배출구(133) 및 분리된 가스를 배출하는 가스 배출구(134)를 구비한다. 이러한 기액분리기(130)는 사이클론방식의 기액분리기를 포함할 수 있다.The gas-liquid separator 130 is for separating the decomposed water electrolyzed in the membrane-free electrolytic cell 110 and the gas generated during electrolysis. The gas-liquid separator 130 is installed in the separator body 131, the separator body 131, and the inlet 132 through which the electrolytic water is introduced, and the liquid discharge port 133 installed in the separator body 131 to discharge the separated liquid. And a gas outlet 134 for discharging the separated gas. The gas-liquid separator 130 may include a cyclone gas-liquid separator.

상기 액체 배출구(133)는 차아염소산나트륨 공급라인(141)에 의해 차아염소산나트륨 저장조(140)와 연결된다. 따라서 기액분리기(130)에서 분리된 액체 즉, 차아염소산 나트륨 용액은 저장조(140)로 공급되어 저장된다.The liquid outlet 133 is connected to the sodium hypochlorite storage tank 140 by the sodium hypochlorite supply line 141. Therefore, the liquid separated from the gas-liquid separator 130, that is, sodium hypochlorite solution is supplied to the reservoir 140 and stored.

상기 가스 배출구(134)에는 가스 공급라인(119)이 연결되고, 그 가스 공급라인(119)에는 수분제거유닛(150)과, 가스 정제기(160), 연료전지(170)가 차례로 연결된다.
A gas supply line 119 is connected to the gas outlet 134, and a water removal unit 150, a gas purifier 160, and a fuel cell 170 are sequentially connected to the gas supply line 119.

그리고 기액분리기(130)에서 분리된 가스 즉, 수소가스 및 산소 등이 소량의 수분과 함께 가스 배출구(134)를 통해 배출되어 수분제거기(150)로 이동된다. 여기서, 기액분리기(130)에서 완전히 제거되지 않은 일부 수분은 수분제거유닛(150)에서 완전히 제거되어 순수한 가스성분만이 수분제거유닛(150)을 통해 가스 정제기(160)로 공급된다.The gas separated from the gas-liquid separator 130, that is, hydrogen gas and oxygen, is discharged through the gas outlet 134 together with a small amount of water and moved to the moisture remover 150. Here, some of the moisture that is not completely removed from the gas-liquid separator 130 is completely removed from the water removal unit 150 so that only pure gas components are supplied to the gas purifier 160 through the water removal unit 150.

여기서 수분제거유닛(150)은, 기액분리기(130)에서 미처 분리되지 않은 소량의 수분을 제거하기 위한 것으로서, 수분제거필터, 수분제거흡착제, 저온응축법에 의한 수분 흡수장치 등을 포함할 수 있으며, 이외에도 다양한 공지의 수분제거수단이 적용될 수 있다.
Here, the water removal unit 150 is for removing a small amount of water that is not separated from the gas-liquid separator 130, and may include a water removal filter, a water removal adsorbent, a water absorption device by a low temperature condensation method, and the like. In addition to the above, various known water removing means may be applied.

상기 가스 정제기(160)는 가스 공급라인(119)을 따라 이동되는 가스성분 중에서 불필요한 불순가스를 제거하기 위한 것으로서, 흡착제, 가스 분리막 등을 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 가스 정제기(160)에서는 혼합가스에 포함된 산소 및 수소가스 중에서 순수한 수소가스만을 배출하고 나머지 산소 및 기타 불순가스는 흡착 등의 방식으로 제거하여 처리하게 된다.The gas purifier 160 is to remove unnecessary impurity gas from the gas components moved along the gas supply line 119, and may include an adsorbent, a gas separation membrane, and the like. That is, in the gas purifier 160, only pure hydrogen gas is discharged from oxygen and hydrogen gas included in the mixed gas, and the remaining oxygen and other impurities are removed and treated by adsorption or the like.

이러한 가스 정제기(160)는 고순도의 수소를 정제하여 공급하되, 바람직하게는 수소폭발한계범위 이상인 95% 이상으로 유지되도록 하여 배출하는 것이 바람직하다.
The gas purifier 160 purifies and supplies hydrogen with high purity, and is preferably discharged by maintaining it at 95% or more, which is more than the hydrogen explosion limit range.

상기 연료전지(170)는 고순도의 수소가스를 공급받아 수소가스와의 반응을 통해 전력을 생성하고, 부생물로 물과 열을 발생시킨다. 이러한 연료전지(170)는 고분자전해질형 연료전지인 것이 바람직하다. 이러한 연료전지(170)의 구성 및 연료전지를 이용한 전력생산방식은 공지의 기술로부터 이해될 수 있는 것이므로, 자세한 구성은 생략하기로 한다. 다만, 상기 연료전지(170)에서는 공급된 고순도의 수소가스가 산소와의 화학반응을 통해 전기에너지를 생산하면서, 동시에 물과 열을 발생시키게 된다. 따라서, 생성된 전기에너지 외의 물과 열은 외부로 배출되게 처리될 수 있게 된다.
The fuel cell 170 receives high purity hydrogen gas to generate electric power through reaction with hydrogen gas, and generates water and heat as by-products. The fuel cell 170 is preferably a polymer electrolyte fuel cell. Since the configuration of the fuel cell 170 and the power generation method using the fuel cell can be understood from a known technology, detailed configurations will be omitted. In the fuel cell 170, however, the supplied high purity hydrogen gas produces electrical energy through a chemical reaction with oxygen, and simultaneously generates water and heat. Therefore, water and heat other than the generated electric energy can be treated to be discharged to the outside.

한편, 상기 구성에 있어서 차아염소산나트륨 용액의 생성 농도는 바람직하게는 500?6,000ppm의 유효염소농도를 유지하도록 하며, 더욱 바람직하게는 1,000?2,000ppm의 유효염소농도를 유지하도록 하는 것이 좋다. 이때 500ppm 이하에서는 차아염소산나트륨 용액의 공급량을 증가시켜서 설비의 부담을 줄 수 있으며, 6,000ppm 이상에서는 전류효율이 낮아지고, 이에 따라 해수 중 경도물질에 의한 음극스케일 축적량이 과다해져 음극의 세정주기가 짧아지며, 음극에서 생성되는 단위시간당 수소발생량이 높아져 후속설비와 연료전지의 설비규모를 증가시켜야 하므로, 상기 범위(500?6,000ppm) 내에서 차아염소산나트륨 용액의 유효염소농도를 유지시키는 것이 좋다. 이러한 차아염소산나트륨 용액의 유효염소농도는 공급되는 해수의 농도를 조절하여 공급함으로써 가능하게 된다.
On the other hand, the production concentration of the sodium hypochlorite solution in the above configuration is preferably to maintain an effective chlorine concentration of 500 ~ 6,000ppm, more preferably to maintain an effective chlorine concentration of 1,000 ~ 2,000ppm. At this time, the amount of sodium hypochlorite solution can be increased at 500ppm or less, thereby burdening the facility, and at 6,000ppm or higher, the current efficiency is lowered. Accordingly, the negative electrode scale accumulation by the hardness material in seawater is excessive, and the cleaning cycle of the cathode is increased. It becomes short, and since the amount of hydrogen generated per unit time generated at the cathode increases to increase the size of the subsequent equipment and the fuel cell, it is preferable to maintain the effective chlorine concentration of the sodium hypochlorite solution within the above range (500 to 6,000 ppm). The effective chlorine concentration of such sodium hypochlorite solution is made possible by controlling the concentration of the supplied seawater.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 해수전해 및 연료전지 복합시스템(100)에 의하면, 해수를 전기분해하여 차아염소산나트륨 용액을 생성하는 과정에서 생성되는 부생가스 즉, 수소가스를 버리지 않고, 활용하여 전력을 생산할 수 있게 된다. 따라서 버려지는 수소가스를 재활용하여 자원으로 사용할 수 있는 이점이 있다.As described above, according to the seawater electrolysis and fuel cell composite system 100 according to the first embodiment of the present invention, by-product gas, that is, hydrogen gas generated in the process of generating sodium hypochlorite solution by electrolyzing seawater It can be used to produce power without discarding. Therefore, there is an advantage that can be used as a resource by recycling the discarded hydrogen gas.

또한, 해수전해설비의 가장 큰 문제점 중에 하나였던 수소의 폭발위험성을 자원재활용을 통해 해결할 수 있으므로, 안전성을 확보하면서도 자원을 재활용하는 이점을 기대할 수 있으며, 전력을 생성하여 공급할 수 있으므로, 에너지의 사용비용을 줄일 수 있는 이점이 있다.
In addition, since the explosion risk of hydrogen, which was one of the biggest problems of seawater electrolysis facilities, can be solved through the recycling of resources, it is possible to expect the advantages of recycling resources while ensuring safety, and to generate and supply electric power, thus using energy. This has the advantage of reducing costs.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 해수전해 및 연료전지 복합시스템(200)은, 해수전해유닛(210)과, 해수 공급부(220)와, 기액분리기(230)와, 차아염소산나트륨 저장조(240)와, 수분제거유닛(250)과, 가스 정제기(260), 연료전지(270)를 구비한다.2, the seawater electrolysis and fuel cell composite system 200 according to the second embodiment of the present invention, the seawater electrolysis unit 210, seawater supply unit 220, gas-liquid separator 230, A sodium chlorate reservoir 240, a water removal unit 250, a gas purifier 260, and a fuel cell 270 are provided.

상기 해수전해유닛(210)은 유격막 전해조(211)와, 전원공급부(213)를 구비한다. 상기 유격막 전해조(211)는 격막(215)에 의해서 그 내부가 양극실(210a)과 음극실(210b)로 구분된다. 양극실(210a)에는 양극(216)이 설치되고, 음극실(210b)에는 음극(217)이 설치된다. 그리고 상기 양극실(210a)에는 해수 유입구(211a)와 전해수 배출구(211b)가 마련되고, 음극실(210b)에도 해수 유입구(212a)와 전해수 배출구(212b)가 각각 설치된다. 상기 격막(215)은 이온선택성 막이나 별도의 이온선택성을 갖지 않는(양이온은 음극으로 음이온은 양극으로의 이동이 가능한) 미세기공의 세라믹필터 또는 미세기공의 바이코어와 같은 미세기공성 격막을 포함할 수 있다.The seawater electrolytic unit 210 includes a diaphragm electrolyzer 211 and a power supply unit 213. The diaphragm electrolyzer 211 is divided into an anode chamber 210a and a cathode chamber 210b by a diaphragm 215. An anode 216 is provided in the anode chamber 210a and a cathode 217 is provided in the cathode chamber 210b. The anode chamber 210a is provided with a seawater inlet 211a and an electrolytic water outlet 211b, and a seawater inlet 212a and an electrolytic water outlet 212b are also provided in the cathode chamber 210b, respectively. The diaphragm 215 may include a microporous diaphragm such as an ion selective membrane or a microporous ceramic filter having no ion selectivity (positive ions are negative and negative ions are able to move to the positive electrode) or microporous bicore. Can be.

상기 구성에 의하면, 상기 전원공급(213)로부터 양극(216) 및 음극(217) 각각으로 직류전류가 공급되면, 상기 양극(216) 및 음극(217) 각각에서는 유입된 해수를 전기분해하여 분해수를 생성하게 된다.According to the above configuration, when a direct current is supplied from the power supply 213 to each of the anode 216 and the cathode 217, each of the anode 216 and the cathode 217 electrolyzes the introduced seawater to decompose water. Will generate

즉, 양극실(210a)에서는 해수를 전기분해하여 차아염소산나트륨과 산소 가스 등을 생성하게 되고, 이와 같이 생성된 차아염소산나트륨 및 산소 가스는 양극 전해수 배출라인(218a)을 통해 차아염소산나트륨 저장조(240)로 공급된다.That is, in the anode chamber 210a, the seawater is electrolyzed to generate sodium hypochlorite and oxygen gas, and the sodium hypochlorite and oxygen gas thus generated are stored in the sodium hypochlorite storage tank through the anode electrolytic water discharge line 218a. 240).

그리고 음극실(210b)에서는 해수를 전기분해하여 수산화나트륨과 수소 가스 등을 생성하게 되고, 이와 같이 생성된 수산화나트륨 용액 및 수소 가스는 음극 전해수 배출라인(218b)을 통해 기액분리기(230)로 공급된다. 여기서 유격막 전해조(210)에서의 해수의 전기분해에 의한 구체적인 내용은 공지의 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.In the cathode chamber 210b, the seawater is electrolyzed to generate sodium hydroxide and hydrogen gas, and the sodium hydroxide solution and the hydrogen gas thus generated are supplied to the gas-liquid separator 230 through the cathode electrolytic water discharge line 218b. do. Here, since the details of the electrolysis of seawater in the diaphragm electrolyzer 210 are well-known techniques, detailed descriptions thereof will be omitted.

상기 전원공급부(213)는 정류기를 포함하여, 직류전류를 양극(216) 및 음극(217) 각각으로 공급한다.
The power supply unit 213 includes a rectifier and supplies a DC current to each of the anode 216 and the cathode 217.

상기 해수 공급부(220)는 해수 공급라인(221) 상에 설치되는 공급펌프(222)와, 해수 공급라인(221) 상에 설치되는 필터부(223)를 구비한다. 따라서, 공급펌프(222)를 이용하여 해수를 해수 공급라인(221)을 따라 유격막 전해조(211)의 양극실(210a) 및 음극실(210b) 각각으로 강제로 펌핑하여 공급한다. 그리고 해수 공급라인(221)을 따라 공급되는 해수는 상기 필터부(223)에서 불순물 등이 필터링 되어 유격막 전해조(211)로 공급된다. 상기 필터부(223)는 유입해수로부터 부유물질을 걸러내는 스크린, 필터, 스트레너 등을 포함할 수 있다.
The seawater supply unit 220 includes a supply pump 222 installed on the seawater supply line 221 and a filter unit 223 installed on the seawater supply line 221. Therefore, seawater is forcibly pumped and supplied along the seawater supply line 221 to the anode chamber 210a and the cathode chamber 210b of the diaphragm electrolyzer 211 using the supply pump 222. In addition, the seawater supplied along the seawater supply line 221 is filtered by impurities in the filter unit 223 and supplied to the diaphragm electrolyzer 211. The filter unit 223 may include a screen, a filter, a strainer, and the like, for filtering the suspended solids from the influent seawater.

상기 기액분리기(230)는 유격막 전해조(210)의 음극실(210b)에서 전기분해된 분해수 및 전기분해시 발생된 가스를 분리하기 위한 것이다. 이러한 기액분리기(230)는 분리기 본체(231)와, 분리기 본체(231)에 마련되어 전해수가 유입되는 유입구(232)와, 분리기 본체(231)에 설치되어 분리된 액체를 배출하는 액체 배출구(233) 및 분리된 가스를 배출하는 가스 배출구(234)를 구비한다. 이러한 기액분리기(230)는 사이클론방식의 기액분리기를 포함할 수 있다.The gas-liquid separator 230 is for separating the decomposed water electrolyzed in the cathode chamber 210b of the diaphragm electrolyzer 210 and the gas generated during electrolysis. The gas-liquid separator 230 is provided with a separator main body 231, a separator main body 231, an inlet 232 through which electrolytic water is introduced, and a liquid discharge port 233 installed at the separator main body 231 to discharge the separated liquid. And a gas outlet 234 for discharging the separated gas. The gas-liquid separator 230 may include a cyclone gas-liquid separator.

상기 액체 배출구(233)는 음극 전해수 공급라인(241)에 의해 양극 전해수 배출라인(218a) 즉, 차아염소산나트륨 공급라인에 연결된다. 따라서 기액분리기(230)에서 분리된 음극 전해수 즉, 수산화나트륨 수용액은 저장조(240)로 공급되어 저장된다.The liquid outlet 233 is connected to the anode electrolytic water discharge line 218a, that is, sodium hypochlorite supply line by the cathode electrolytic water supply line 241. Therefore, the negative electrode electrolyzed water, that is, the sodium hydroxide aqueous solution separated from the gas-liquid separator 230 is supplied to the storage tank 240 and stored.

상기 가스 배출구(234)에는 가스 공급라인(219)이 연결되고, 그 가스 공급라인(219)에는 수분제거유닛(250)과, 연료전지(270)가 차례로 연결된다.
A gas supply line 219 is connected to the gas outlet 234, and a water removal unit 250 and a fuel cell 270 are sequentially connected to the gas supply line 219.

여기서 수분제거유닛(250)은, 기액분리기(230)에서 미처 분리되지 않은 소량의 수분을 제거하기 위한 것으로서, 수분제거필터, 수분제거흡착제, 저온응축법에 의한 수분 흡수장치 등을 포함할 수 있으며, 이외에도 다양한 공지의 수분제거수단이 적용될 수 있다.
Here, the water removal unit 250 is to remove a small amount of water that is not separated from the gas-liquid separator 230, and may include a water removal filter, a water removal adsorbent, a water absorption device by a low temperature condensation method, and the like. In addition to the above, various known water removing means may be applied.

상기 수분제거유닛(250)에서 수분이 제거된 고순도의 가스 즉, 수소가스는 연료전지(270)로 공급된다. 여기서 도 1의 제1실시예와는 달리 제2실시예에서는 가스 정제기가 불필요하며, 그 이유는 유격막 전해조(211)를 이용하여 전기분해함으로써, 산소가스가 발생된 전해수 용액은 양극실(210a)에서 직접 차아염소산나트륨 저장조(240)로 공급되기 때문에, 가스 공급라인(219)으로는 산소가스 등의 불순 가스가 포함되지 않기 때문이다.
The high purity gas from which the water is removed from the water removal unit 250, that is, hydrogen gas, is supplied to the fuel cell 270. Here, unlike the first embodiment of FIG. 1, in the second embodiment, a gas purifier is unnecessary, and the reason is that the electrolytic water solution in which oxygen gas is generated is electrolyzed using the diaphragm electrolyzer 211, and thus, the anode chamber 210a. This is because the impurity gas such as oxygen gas is not included in the gas supply line 219 because it is directly supplied to the sodium hypochlorite storage tank 240.

따라서 수분제거유닛(250)을 통과한 수소가스는 고순도로서, 앞서 설명한 바와 같이, 수소폭발한계범위 이상인 95% 이상으로 유지되도록 하여 연료전지(270)로 공급된다. 상기 연료전지(270)는 앞서 도 1에서 설명한 연료전지(170)와 동일한 구성 및 작용을 하므로 자세한 설명은 생략한다.
Therefore, the hydrogen gas passing through the water removal unit 250 is high purity, and as described above, is maintained at 95% or more, which is equal to or greater than the hydrogen explosion limit range and is supplied to the fuel cell 270. Since the fuel cell 270 has the same configuration and function as the fuel cell 170 described with reference to FIG. 1, a detailed description thereof will be omitted.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 해수전해 및 연료전지 복합시스템(200)은 유격막 전해조(211)를 포함하는 해수전해유닛(210)을 사용함으로써, 전기 분해시 발생되는 가스들 중 수소가스와 산소가스 등을 분류하여 배출함으로써, 가스 배출라인(219)에서 수조정제기를 구비하지 않고도 고순도의 수소가스를 배출하여 연료전지(270)에서 전력을 생산할 수 있게 된다.
As described above, the seawater electrolysis and fuel cell composite system 200 according to the second embodiment of the present invention is generated during electrolysis by using the seawater electrolysis unit 210 including the diaphragm electrolyzer 211. By classifying and discharging hydrogen gas, oxygen gas, and the like among the gases, high-purity hydrogen gas may be discharged from the gas discharge line 219 to produce power in the fuel cell 270.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 해수전해 및 연료전지 복합시스템(300)은, 해수전해유닛(310)과, 해수 공급부(320)와, 기액분리기(330)와, 차아염소산나트륨 저장조(340)와, 수분제거유닛(350)과, 연료전지(370) 및 순환공급부(380)를 구비한다.Referring to FIG. 3, the seawater electrolysis and fuel cell composite system 300 according to the third embodiment of the present invention includes a seawater electrolysis unit 310, a seawater supply unit 320, a gas-liquid separator 330, and an embryo. A sodium chlorate reservoir 340, a water removal unit 350, a fuel cell 370, and a circulation supply unit 380 are provided.

상기 해수전해유닛(310)은 앞서 도 2를 통해 설명한 해수전해유닛(210)과 동일한 구성을 가진다. 즉, 해수전해유닛(310)은 유격막 전해조(311)와, 전원공급부(313)을 구비한다.The seawater electrolysis unit 310 has the same configuration as the seawater electrolysis unit 210 described above with reference to FIG. That is, the seawater electrolytic unit 310 includes a diaphragm electrolyzer 311 and a power supply unit 313.

상기 유격막 전해조(311)는 격막(315)에 의해서 그 내부가 양극실(310a)과 음극실(310b)로 구분된다. 양극실(310a)에는 양극(316)이 설치되고, 음극실(310b)에는 음극(317)이 설치된다. 그리고 상기 양극실(310a)에는 해수 유입구(311a)와 전해수 배출구(311b)가 마련되고, 음극실(310b)에도 해수 유입구(312a)와 전해수 배출구(312b)가 각각 설치된다. 상기 격막(315)은 이온선택성막이나 또는 별도의 이온선택성을 갖지 않는(양이온은 음극으로 음이온은 양극으로의 이동이 가능한) 미세기공의 세라믹필터 또는 미세기공의 바이코어와 같은 미세기공성 격막을 포함할 수 있다.The diaphragm electrolyzer 311 is divided into an anode chamber 310a and a cathode chamber 310b by a diaphragm 315. An anode 316 is installed in the anode chamber 310a, and a cathode 317 is installed in the cathode chamber 310b. The anode chamber 310a is provided with a seawater inlet 311a and an electrolyzed water outlet 311b, and the cathode chamber 310b is provided with a seawater inlet 312a and an electrolyte water outlet 312b, respectively. The diaphragm 315 may include an ion selective membrane or a microporous diaphragm such as a microporous ceramic filter or a microporous bicore, which does not have a separate ion selectivity (positive ions may move to a cathode and an anion may move to an anode). can do.

상기 구성에 의하면, 상기 전원공급부(313)로부터 양극(316) 및 음극(317) 각각으로 직류전류가 공급되면, 상기 양극(316) 및 음극(317) 각각에서는 유입된 해수를 전기분해하여 분해수를 생성하게 된다.According to the above configuration, when a DC current is supplied from the power supply unit 313 to each of the anode 316 and the cathode 317, each of the anode 316 and the cathode 317 electrolyzes the introduced seawater to decompose water. Will generate

즉, 양극실(310a)에서는 해수를 전기분해하여 차아염소산나트륨과 산소 가스 등을 생성하게 되고, 이와 같이 생성된 차아염소산나트륨 용액은 양극 전해수 배출라인(218a)을 통해 차아염소산나트륨 저장조(340)로 공급된다.That is, in the anode chamber 310a, the seawater is electrolyzed to generate sodium hypochlorite and oxygen gas, and the sodium hypochlorite solution thus generated is stored in the sodium hypochlorite storage tank 340 through the anode electrolytic water discharge line 218a. Is supplied.

그리고 음극실(310b)에서는 해수를 전기분해하여 수산화나트륨 용액과 수소 가스 등을 생성하게 되고, 이와 같이 생성된 수산화나트륨 용액 및 가스는 음극 전해수 배출라인(318b)을 통해 기액분리기(330)로 공급된다. 여기서 유격막 전해조(310)에서의 해수의 전기분해에 의한 구체적인 내용은 공지의 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.In the cathode chamber 310b, seawater is electrolyzed to generate sodium hydroxide solution and hydrogen gas, and the sodium hydroxide solution and gas generated as described above are supplied to the gas-liquid separator 330 through the cathode electrolytic water discharge line 318b. do. Here, since the specific content by the electrolysis of seawater in the diaphragm electrolyzer 310 is a well-known technique, detailed description is abbreviate | omitted.

상기 전원공급부(313)는 정류기를 포함하여, 직류전류를 양극(316) 및 음극(317) 각각으로 공급한다.
The power supply unit 313 includes a rectifier and supplies a DC current to each of the anode 316 and the cathode 317.

해수 공급부(320)는 상기 유격막 전해조(310)의 양극실(310a)로 해수를 공급하기 위한 제1해수 공급라인(321)과, 제1해수 공급라인(321)에 설치되는 제1펌프(322) 및 필터부(323)와, 해수를 음극실(310b)로 공급하기 위한 제2해수 공급라인(324)과, 제2해수 공급라인(324)에 설치되는 제2펌프(325)를 구비한다. 즉, 해수 공급부(320)는 유격막 전해조(311)의 양극실(310a)과 음극실(310b) 각각으로 해수를 독립적으로 공급하도록 구성된다.
The seawater supply unit 320 may include a first seawater supply line 321 for supplying seawater to the anode chamber 310a of the diaphragm electrolyzer 310, and a first pump installed in the first seawater supply line 321. 322, a filter unit 323, a second seawater supply line 324 for supplying seawater to the cathode chamber 310b, and a second pump 325 installed in the second seawater supply line 324. do. That is, the seawater supply unit 320 is configured to independently supply seawater to each of the anode chamber 310a and the cathode chamber 310b of the diaphragm electrolyzer 311.

상기 기액분리기(330)는 음극실(310b)에서 전기분해된 전해수가 공급되는 음극 전해수 배출라인(318b)에 연결되어, 음극 전해수를 기액분리하여 액체(수산화나트륨 용액과 수소가스를 분리한다. 이러한 기액분리기(330)는 앞서 도 2에서 설명한 기액분리기(230)와 동일한 구성 즉, 분리기 본체(331)와, 분리기 본체(331)에 마련되어 전해수가 유입되는 유입구(332)와, 분리기 본체(331)에 설치되어 분리된 액체를 배출하는 액체 배출구(333) 및 분리된 가스를 배출하는 가스 배출구(334)를 구비한다. 이러한 기액분리기(330)는 사이클론방식의 기액분리기를 포함할 수 있다.The gas-liquid separator 330 is connected to a cathode electrolytic water discharge line 318b to which electrolyzed electrolytic water is supplied from the cathode chamber 310b to separate the liquid electrolytic solution by gas-liquid separation of liquid (sodium hydroxide solution and hydrogen gas). The gas-liquid separator 330 has the same configuration as the gas-liquid separator 230 described above with reference to FIG. 2, that is, the separator main body 331, the separator main body 331, the inlet 332 through which the electrolytic water is introduced, and the separator main body 331. It is provided with a liquid discharge port 333 for discharging the separated liquid and the gas discharge port 334 for discharging the separated gas, such gas-liquid separator 330 may include a cyclone-type gas liquid separator.

상기 액체 배출구(333)는 수산화나트륨 공급라인(341)에 의해 차아염소산나트륨 저장조(340)와 연결된다. 그리고 상기 수산화나트륨 공급라인(341)에는 상기 순환공급부(380)가 연결되어 일부 수산화나트륨 용액을 상기 제2해수 공급라인(324)을 통해 음극실(310b)로 재 공급하게 된다.The liquid outlet 333 is connected to the sodium hypochlorite reservoir 340 by a sodium hydroxide supply line 341. In addition, the circulation supply unit 380 is connected to the sodium hydroxide supply line 341 to re-supply some sodium hydroxide solution to the cathode chamber 310b through the second seawater supply line 324.

여기서 순환공급부(380)는 수산화나트륨 공급라인(341)에서 분기되어 상기 제2해수 공급라인(324)에 연결된 순환라인을 포함한다. 그리고 상기 순환공급부(380)를 통해 음극실(310b)로 순환되는 수산화나트륨 용액은 기액분리기(330)에서 배출되는 총 량 대비 10?90%로 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 10% 이하에서는 재순환을 통해 음극실(310b)의 이온농도를 높여서 양극실(310a)에서 음극실(310b)로의 스케일물질의 이동을 배제하기 위한 목적을 달성할 수 있으며, 90% 이상에서는 양극에서 생성된 차아염소산나트륨 용액이 일부 음극의 수산화나트륨 용액과 혼합되어도 낮은 pH로 인하여 부식성 있는 염소상태로 존재하게 되기 때문이다. 따라서 바람직하게는 수산화나트륨 용액의 순환 공급량을 50?60%로 하여 구성할 수 있다.
The circulation supply unit 380 may include a circulation line branched from the sodium hydroxide supply line 341 and connected to the second seawater supply line 324. The sodium hydroxide solution circulated to the cathode chamber 310b through the circulation supply unit 380 is preferably set to 10 to 90% of the total amount discharged from the gas-liquid separator 330. For example, at 10% or less, the purpose of excluding the movement of the scale material from the anode chamber 310a to the cathode chamber 310b by increasing the ion concentration of the cathode chamber 310b through recycling may be achieved. This is because the sodium hypochlorite solution produced at the positive electrode is present in the corrosive chlorine state due to the low pH even when mixed with the sodium hydroxide solution of some negative electrodes. Therefore, preferably, the circulation supply amount of the sodium hydroxide solution can be configured to be 50 to 60%.

한편, 상기 기액분리기(330)의 가스 배출구(334)에는 가스 공급라인(319)이 연결되고, 그 가스 공급라인(319)에는 수분제거유닛(350)과, 연료전지(370)가 차례로 연결된다. 상기 수분제거유닛(350) 및 연료전지(370)의 구성 및 작용효과는 앞서 도 1 및 도 2를 통해 설명한 구성요소와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
On the other hand, a gas supply line 319 is connected to the gas outlet 334 of the gas-liquid separator 330, and the water removal unit 350 and the fuel cell 370 are sequentially connected to the gas supply line 319. . Since the configuration and operation effects of the moisture removal unit 350 and the fuel cell 370 are the same as those described above with reference to FIGS. 1 and 2, detailed descriptions thereof will be omitted.

한편, 상기 음극실(310b)로 공급되는 해수 즉, 염화나트륨 수용액은 1?10%의 농도로 주입하는 것이 바람직하다. 즉, 1% 이하의 염화나트륨 수용액에서는 운전전압이 높아져서 단위전력량이 증가하게 되고, 10% 이상에서는 염화나트륨 소비량을 증가시켜 운전비를 증가시키는 문제점을 내포하기 때문이다.
On the other hand, the sea water, that is, the aqueous sodium chloride solution supplied to the cathode chamber 310b is preferably injected at a concentration of 1 ~ 10%. That is, in an aqueous sodium chloride solution of 1% or less, the operating voltage is increased to increase the unit power, and at 10% or more, it increases the operating cost by increasing the sodium chloride consumption.

또한, 도 4를 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 해수전해설비 및 연료전지 복합시스템(400)은, 해수전해유닛(410)과, 해수 공급부(420)와, 기액분리기(430)와, 차아염소산나트륨 저장조(440)와, 수분제거유닛(450)과, 연료전지(470) 및 순환공급부(480)를 구비한다.
4, the seawater electrolysis facility and fuel cell composite system 400 according to the fourth embodiment of the present invention includes a seawater electrolysis unit 410, a seawater supply unit 420, and a gas-liquid separator 430. And a sodium hypochlorite storage tank 440, a water removal unit 450, a fuel cell 470, and a circulation supply unit 480.

상기 해수전해유닛(310)은 앞서 도 2를 통해 설명한 해수전해유닛(210)과 동일한 구성을 가진다. 즉, 해수전해유닛(410)은 유격막 전해조(411)와, 전원공급부(413)을 구비한다.The seawater electrolysis unit 310 has the same configuration as the seawater electrolysis unit 210 described above with reference to FIG. That is, the seawater electrolytic unit 410 includes a diaphragm electrolyzer 411 and a power supply unit 413.

상기 유격막 전해조(411)는 격막(415)에 의해서 그 내부가 양극실(410a)과 음극실(410b)로 구분된다. 양극실(410a)에는 양극(416)이 설치되고, 음극실(410b)에는 음극(417)이 설치된다. 그리고 상기 양극실(410a)에는 해수 유입구(411a)와 전해수 배출구(411b)가 마련되고, 음극실(410b)에도 해수 유입구(412a)와 전해수 배출구(412b)가 각각 설치된다. 상기 격막(415)은 이온선택성막이나 또는 별도의 이온선택성을 갖지 않는(양이온은 음극으로 음이온은 양극으로의 이동이 가능한) 미세기공의 세라믹필터 또는 미세기공의 바이코어와 같은 미세기공성 격막을 포함할 수 있다.The diaphragm electrolyzer 411 is divided into an anode chamber 410a and a cathode chamber 410b by a diaphragm 415. An anode 416 is installed in the anode chamber 410a, and a cathode 417 is installed in the cathode chamber 410b. The anode chamber 410a is provided with a seawater inlet 411a and an electrolytic water outlet 411b, and the seawater inlet 412a and an electrolytic water outlet 412b are also provided in the cathode chamber 410b, respectively. The diaphragm 415 may include an ion selective membrane or a microporous diaphragm such as a microporous ceramic filter or a microporous bicore, which does not have a separate ion selectivity (positive ions may move to a cathode and an anion may move to an anode). can do.

상기 구성에 의하면, 상기 전원공급부(413)로부터 양극(416) 및 음극(417) 각각으로 직류전류가 공급되면, 상기 양극(416) 및 음극(417) 각각에서는 유입된 해수를 전기분해하여 분해수를 생성하게 된다.According to the above configuration, when a DC current is supplied from the power supply unit 413 to each of the anode 416 and the cathode 417, the anode 416 and the cathode 417 respectively decompose the introduced seawater to decompose water. Will generate

즉, 양극실(410a)에서는 해수를 전기분해하여 차아염소산나트륨과 산소 가스 등을 생성하게 되고, 이와 같이 생성된 차아염소산나트륨 용액은 양극 전해수 배출라인(418a)을 통해 차아염소산나트륨 저장조(440)로 공급된다.That is, in the anode chamber 410a, the seawater is electrolyzed to produce sodium hypochlorite and oxygen gas, and the sodium hypochlorite solution thus generated is stored in the sodium hypochlorite storage tank 440 through the anode electrolytic water discharge line 418a. Is supplied.

그리고 음극실(410b)에서는 해수를 전기분해하여 수산화나트륨 용액과 수소 가스 등을 생성하게 되고, 이와 같이 생성된 수산화나트륨 용액 및 가스는 음극 전해수 배출라인(418b)을 통해 기액분리기(430)로 공급된다. 여기서 유격막 전해조(410)에서의 해수의 전기분해에 의한 구체적인 내용은 공지의 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.In the cathode chamber 410b, seawater is electrolyzed to produce sodium hydroxide solution and hydrogen gas, and the sodium hydroxide solution and gas generated as described above are supplied to the gas-liquid separator 430 through the cathode electrolytic water discharge line 418b. do. Here, since the specific content by the electrolysis of seawater in the diaphragm electrolyzer 410 is a well-known technique, detailed description is abbreviate | omitted.

상기 전원공급부(413)는 정류기를 포함하여, 직류전류를 양극(416) 및 음극(417) 각각으로 공급한다.
The power supply unit 413 includes a rectifier and supplies a DC current to each of the anode 416 and the cathode 417.

해수 공급부(420)는 상기 유격막 전해조(410)의 양극실(410a)로 해수를 공급하기 위한 제1해수 공급라인(421)과, 제1해수 공급라인(421)에 설치되는 제1펌프(422) 및 필터부(423)와, 해수를 음극실(410b)로 공급하기 위한 제2해수 공급라인(424)과, 제2해수 공급라인(424)에 설치되는 제2펌프(425)를 구비한다. 즉, 해수 공급부(420)는 유격막 전해조(410)의 양극실(410a)과 음극실(410b) 각각으로 해수를 독립적으로 공급하도록 구성된다.
The seawater supply unit 420 may include a first seawater supply line 421 for supplying seawater to the anode chamber 410a of the diaphragm electrolyzer 410, and a first pump installed in the first seawater supply line 421. 422, a filter unit 423, a second seawater supply line 424 for supplying seawater to the cathode chamber 410b, and a second pump 425 installed in the second seawater supply line 424. do. That is, the seawater supply unit 420 is configured to independently supply seawater to each of the anode chamber 410a and the cathode chamber 410b of the diaphragm electrolyzer 410.

상기 기액분리기(430)는 음극실(410b)에서 전기분해된 음극 전해수가 공급되는 음극 전해수 배출라인(418b)에 연결되어, 음극 전해수를 기액분리하여 액체(수산화나트륨 용액)와 수소가스를 분리한다. 이러한 기액분리기(430)는 앞서 설명한 기액분리기(230)와 동일한 구성 즉, 분리기 본체(431)와, 분리기 본체(431)에 마련되어 전해수가 유입되는 유입구(432)와, 분리기 본체(431)에 설치되어 분리된 액체를 배출하는 액체 배출구(433) 및 분리된 가스를 배출하는 가스 배출구(434)를 구비한다. 이러한 기액분리기(430)는 사이클론방식의 기액분리기를 포함할 수 있다.The gas-liquid separator 430 is connected to a cathode electrolytic water discharge line 418b to which the electrolytic cathode electrolytic water is supplied from the cathode chamber 410b, and the liquid electrolyte (sodium hydroxide solution) and hydrogen gas are separated by gas-liquid separation of the cathode electrolytic water. . The gas-liquid separator 430 has the same configuration as that of the gas-liquid separator 230 described above, that is, the separator main body 431, the separator main body 431, and the inlet 432 into which the electrolytic water flows, and the separator main body 431 is installed. And a liquid discharge port 433 for discharging the separated liquid and a gas discharge port 434 for discharging the separated gas. The gas-liquid separator 430 may include a cyclone gas-liquid separator.

상기 액체 배출구(433)는 상기 순환공급부(480)에 연결되어 배출되는 수산화나트륨 용액을 양극실(410a)와 음극실(410b) 각각으로 순환 공급할 수 있게 된다.
The liquid outlet 433 may circulate and supply the sodium hydroxide solution connected to the circulation supply unit 480 to the anode chamber 410a and the cathode chamber 410b, respectively.

여기서, 상기 순환공급부(480)는 순환라인(481)과, 순환라인(481)에서 각각 분기되어 상기 양극실(410a)와 음극실(410b) 각각으로 연결되는 제1 및 제2분기라인(482,483)을 구비한다. 상기 제1분기라인(482)은 제1해수 공급라인(421)에 연결될 수도 있고, 직접 양극실(410a)에 연결될 수도 있다. 또한, 제2분기라인(483)도 제2해수 공급라인(424)에 연결될 수도 있고, 직접 음극실(410b)에 연결될 수도 있다. 이 경우, 상기 제2분기라인(483)을 통해 음극실(410b)로 재공급되는 수산화나트륨 수용액의 순환 공급량은 전체 순환공급량 대비 1?30%가 되도록 조절하는 것이 바람직하다. 즉, 1% 이하로 주입하는 경우, 수산화나트륨의 주입으로 인해 발생되는 음극실의 스케일 저감 효과를 발휘하지 못하는 조건이 되며, 30% 이상으로 주입될 경우에는 수산화나트륨의 과다 사용과, 격막의 화학적 내구성을 약화시킬 수 있는 문제점을 내포하기 때문이다. 이와 같이 각각의 분기라인(482,483)을 통해 순환 공급되는 수산화나트륨 용액의 공급량은 각 분기라인(482,483)의 이송용량을 다르게 설정하여 제어할 수도 있고, 분기점에 별도의 3웨이밸브(미도시) 등을 설치하여 분기량을 조절할 수도 있다.
Here, the circulation supply unit 480 is branched from the circulation line 481 and the circulation line 481, respectively, and the first and second branch lines 482 and 483 connected to the anode chamber 410a and the cathode chamber 410b, respectively. ). The first branch line 482 may be connected to the first seawater supply line 421 or may be directly connected to the anode chamber 410a. In addition, the second branch line 483 may also be connected to the second seawater supply line 424, or may be directly connected to the cathode chamber 410b. In this case, it is preferable to adjust the circulation supply amount of the aqueous sodium hydroxide solution supplied to the cathode chamber 410b through the second branch line 483 so as to be 1 to 30% of the total circulation supply amount. In other words, when injected at 1% or less, it becomes a condition in which the cathode reduction effect caused by the injection of sodium hydroxide is not exerted, and when injected at 30% or more, excessive use of sodium hydroxide and chemicals of the diaphragm are applied. It is because it contains the problem which may weaken durability. As such, the supply amount of the sodium hydroxide solution circulated and supplied through the branch lines 482 and 483 may be controlled by setting different transfer capacities of the branch lines 482 and 483, and a separate three-way valve (not shown) is provided at the branch point. You can also adjust the amount of branching by installing.

한편, 상기 기액분리기(430)의 가스 배출구(434)에는 가스 공급라인(419)이 연결되고, 그 가스 공급라인(419)에는 수분제거유닛(450)과 연료전지(470)가 차례로 설치된다. 이러한 수분제거유닛(450) 및 연료전지(470)의 구성 및 작용효과는 앞서 도 1 내지 도 3을 통해 설명한 구성요소와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.On the other hand, a gas supply line 419 is connected to the gas outlet 434 of the gas-liquid separator 430, and the water removal unit 450 and the fuel cell 470 are sequentially installed in the gas supply line 419. Since the configuration and operation effects of the water removal unit 450 and the fuel cell 470 are the same as those described above with reference to FIGS. 1 to 3, detailed descriptions thereof will be omitted.

또한, 상기 양극실(410a) 및 음극실(410b) 각각으로 공급되는 해수는 앞서 도 3에서, 유격막 전해조(311)의 양극실(310a)과 음극실(31b)로 공급하는 해수와 동일한 농도를 유지하도록 하여 공급하게 된다.
In addition, the seawater supplied to each of the anode chamber 410a and the cathode chamber 410b has the same concentration as that of the seawater supplied to the anode chamber 310a and the cathode chamber 31b of the diaphragm electrolyzer 311. To maintain the supply.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 제3 및 제4실시예에 따른 해수전해 및 연료전지 복합시스템(300,400)은 유격막 전해조(311,411)를 포함하는 해수전해유닛(310,410)을 사용함으로써, 전기 분해시 발생되는 가스들 중 수소가스와 산소가스 등을 분류하여 배출함으로써, 가스 공급라인에서 수소정제기를 구비하지 않고도 고순도의 수소가스를 배출하여 연료전지에서 전력을 생산할 수 있게 된다.As described above, the seawater electrolytic and fuel cell composite systems 300 and 400 according to the third and fourth embodiments of the present invention are electrolyzed by using seawater electrolytic units 310 and 410 including the diaphragm electrolyzers 311 and 411. By classifying and discharging hydrogen gas and oxygen gas among the gases generated at the time, the high-purity hydrogen gas can be discharged without the hydrogen purifier from the gas supply line to produce power in the fuel cell.

또한, 음극실에서 생성된 수산화나트륨 수용액 중 일부를 음극실로만 순환공급하거나, 또는 음극실과 양극실 각각으로 순환공급하여 재사용할 수 있도록 할 수 있게 된다.
In addition, some of the sodium hydroxide aqueous solution produced in the cathode chamber can be circulated supply only to the cathode chamber, or circulated supply to each of the cathode chamber and the anode chamber can be reused.

110..해수전해유닛
120..해수 공급부
130..기액분리기
140..차아염소산나트륨 저장조
150..수분제거유닛
160..가스 정제기
170..연료전지
110. Seawater Electrolysis Unit
120. Sea water supply
130..Gas Separator
140..Sodium hypochlorite reservoir
150. Water removal unit
160..Gas Purifier
170. Fuel Cell

Claims (15)

유입된 해수를 전기분해하는 해수전해유닛과;
상기 해수전해유닛으로 해수를 공급하는 해수 공급부와;
상기 해수전해유닛에서 전기분해된 전기분해수를 액체와 기체로 분리하는 기액분리기와;
상기 기액분리기에서 분리된 차아염소산나트륨 용액을 저장하는 차아염소산나트륨 저장조와;
상기 기액분리기에서 분리된 가스성분에 포함된 수분을 제거하는 수분제거유닛과;
상기 수분제거유닛에서 수분이 제거된 가스로부터 고순도의 수소가스를 정제하는 가스 정제기; 및
상기 가스 정제기를 통해 공급되는 수소가스를 이용하여 전력을 생산하는 연료전지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수전해 및 연료전지 복합시스템.
A seawater electrolytic unit for electrolyzing the introduced seawater;
A seawater supply unit for supplying seawater to the seawater electrolysis unit;
A gas-liquid separator for separating the electrolyzed water electrolyzed in the seawater electrolytic unit into a liquid and a gas;
A sodium hypochlorite storage tank for storing the sodium hypochlorite solution separated by the gas-liquid separator;
A water removal unit for removing water contained in the gas component separated by the gas-liquid separator;
A gas purifier for purifying hydrogen gas of high purity from the gas from which water is removed from the water removing unit; And
And a fuel cell for producing electric power by using hydrogen gas supplied through the gas purifier.
제1항에 있어서, 상기 해수전해유닛은,
해수유입구와 전해수 배출구를 가지며, 내부에 양극 및 음극이 설치되는 무격막 전해조; 및
상기 양극 및 음극 각각으로 직류전원을 공급하기 위한 전원공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수전해 및 연료전지 복합 시스템.
According to claim 1, The seawater electrolytic unit,
A membrane-free electrolytic cell having a seawater inlet and an electrolyzed water outlet, and having an anode and a cathode installed therein; And
And a power supply unit for supplying DC power to the anode and the cathode, respectively.
유입된 해수를 전기분해하는 해수전해유닛과;
상기 해수전해유닛으로 해수를 공급하는 해수 공급부와;
상기 해수전해유닛에서 전기분해된 전기분해수를 액체와 기체로 분리하는 기액분리기와;
상기 해수전해유닛에서 생성된 차아염소산나트륨 용액을 저장하는 차아염소산나트륨 저장조와;
상기 기액분리기에서 분리된 가스성분에 포함된 수분을 제거하는 수분제거유닛과;
상기 기액분리기를 통해 공급되는 수소가스를 이용하여 전력을 생산하는 연료전지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수전해 및 연료전지 복합시스템.
A seawater electrolytic unit for electrolyzing the introduced seawater;
A seawater supply unit for supplying seawater to the seawater electrolysis unit;
A gas-liquid separator for separating the electrolyzed water electrolyzed in the seawater electrolytic unit into a liquid and a gas;
Sodium hypochlorite storage tank for storing the sodium hypochlorite solution generated in the seawater electrolysis unit;
A water removal unit for removing water contained in the gas component separated by the gas-liquid separator;
And a fuel cell for producing electric power by using hydrogen gas supplied through the gas-liquid separator.
제4항에 있어서, 상기 해수전해유닛은,
내부에 설치되는 격막에 의해 양극실과 음극실로 구분되는 유격막 전해조; 및
상기 유격막 전해조의 양극실 및 음극실로 직류전원을 공급하는 전원공급부;를 포함하며,
상기 양극실과 음극실 각각은 해수 유입구 및 전해수 배출구를 가지는 것을 특징으로 하는 해수전해 및 연료전지 복합시스템.
The method of claim 4, wherein the seawater electrolytic unit,
A diaphragm electrolyzer divided into an anode chamber and a cathode chamber by a diaphragm installed therein; And
And a power supply unit for supplying DC power to the anode chamber and the cathode chamber of the diaphragm electrolyzer.
And the anode chamber and the cathode chamber each have a seawater inlet and an electrolyzed water outlet.
제4항에 있어서,
상기 음극실의 전해수 배출구와 상기 기액분리기를 연결하는 음극 전해수 공급라인과;
상기 양극실의 전해수 배출구와 상기 차아염소산나트륨 저장조를 연결하는 양극 전해수 배출라인; 및
상기 기액분리기의 액체 배출구와 상기 양극 전해수 배출라인을 연결하여, 분리된 액체를 상기 차아염소산나트륨 저장조로 공급하도록 하는 음극 전해수 공급라인; 및
상기 기액분리기의 가스 배출구에 연결되며, 상기 수분제거유닛 및 연료전지가 차례로 설치되는 가스 공급라인;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해수전해 및 연료전지 복합시스템.
The method of claim 4, wherein
A cathode electrolytic water supply line connecting the electrolytic water outlet of the cathode chamber and the gas-liquid separator;
An anode electrolytic water discharge line connecting the electrolyte discharge port of the anode chamber and the sodium hypochlorite storage tank; And
A cathode electrolytic water supply line connecting the liquid outlet port of the gas-liquid separator and the anode electrolytic water discharge line to supply the separated liquid to the sodium hypochlorite storage tank; And
And a gas supply line connected to the gas outlet of the gas-liquid separator, wherein the water supply unit and the fuel cell are sequentially installed.
제4항에 있어서,
상기 음극실의 전해수 배출구와 상기 기액분리기를 연결하는 음극 전해수 공급라인과;
상기 양극실의 전해수 배출구와 상기 차아염소산나트륨 저장조를 연결하는 양극 전해수 배출라인; 및
상기 기액분리기의 액체 배출구와 상기 양극 전해수 배출라인을 연결하여, 분리된 탄산수소나트륨 용액를 상기 차아염소산나트륨 저장조로 공급하도록 하는 음극 전해수 공급라인과;
상기 기액분리기의 가스 배출구에 연결되며, 상기 수분제거유닛 및 연료전지가 차례로 설치되는 가스 공급라인; 및
상기 기액분리기에서 분리된 탄산수소나트륨 수용액의 일부를 상기 음극실로 순환공급하는 순환공급부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해수전해 및 연료전지 복합시스템.
The method of claim 4, wherein
A cathode electrolytic water supply line connecting the electrolytic water outlet of the cathode chamber and the gas-liquid separator;
An anode electrolytic water discharge line connecting the electrolyte discharge port of the anode chamber and the sodium hypochlorite storage tank; And
A cathode electrolytic water supply line connecting the liquid outlet of the gas-liquid separator and the anode electrolytic water discharge line to supply the separated sodium bicarbonate solution to the sodium hypochlorite storage tank;
A gas supply line connected to a gas outlet of the gas-liquid separator, in which the water removal unit and the fuel cell are installed in sequence; And
And a circulation supply unit for circulating and supplying a part of the aqueous sodium hydrogen carbonate solution separated from the gas-liquid separator to the cathode chamber.
제6항에 있어서, 상기 해수 공급부는,
상기 양극실로 해수를 공급하는 제1해수 공급라인과;
상기 제1해수공급라인에 설치되는 제1펌프와;
상기 제1해수 공급라인에 설치되는 필터부와;
상기 음극실로 해수를 공급하는 제2해수 공급라인과;
상기 제2해수 공급라인에 설치되는 제2펌프;를 포함하며,
상기 제2해수 공급라인에는 상기 순환공급부가 연결되는 것을 특징으로 하는 해수전해 및 연료전지 복합시스템.
The method of claim 6, wherein the sea water supply unit,
A first seawater supply line for supplying seawater to the anode chamber;
A first pump installed at the first sea water supply line;
A filter unit installed in the first sea water supply line;
A second seawater supply line for supplying seawater to the cathode chamber;
And a second pump installed at the second sea water supply line.
The second seawater supply line is connected to the circulation supply unit seawater electrolytic and fuel cell complex system.
제4항에 있어서,
상기 음극실의 전해수 배출구와 상기 기액분리기를 연결하는 음극 전해수 공급라인과;
상기 양극실의 전해수 배출구와 상기 차아염소산나트륨 저장조를 연결하는 양극 전해수 배출라인; 및
상기 기액분리기의 액체 배출구에서 배출되는 탄산수소나트륨 수용액를 상기 음극실 및 양극실 각각으로 순환 공급하는 순환공급부; 및
상기 기액분리기의 가스 배출구에 연결되며, 상기 수분제거유닛 및 연료전지가 차례로 설치되는 가스 공급라인;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해수전해 및 연료전지 복합시스템.
The method of claim 4, wherein
A cathode electrolytic water supply line connecting the electrolytic water outlet of the cathode chamber and the gas-liquid separator;
An anode electrolytic water discharge line connecting the electrolyte discharge port of the anode chamber and the sodium hypochlorite storage tank; And
A circulation supply unit configured to circulate and supply the aqueous sodium bicarbonate solution discharged from the liquid discharge port of the gas-liquid separator to each of the cathode chamber and the anode chamber; And
And a gas supply line connected to the gas outlet of the gas-liquid separator, wherein the water supply unit and the fuel cell are sequentially installed.
제7항에 있어서, 상기 제2해수 공급라인을 통해 음극실로 공급되는 해수는 1?10%의 염화나트륨 수용액인 것을 특징으로 하는 해수전해 및 연료전지 복합시스템.8. The combined seawater electrolyte and fuel cell system as recited in claim 7, wherein the seawater supplied to the cathode chamber through the second seawater supply line is a 1-10% sodium chloride solution. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수분제거유닛은,
수분제거필터, 수분제거흡수제, 저온응축유닛 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 해수전해 및 연료전지 복합시스템.
10. The method of claim 1, wherein the water removal unit,
Seawater electrolysis and fuel cell complex system, characterized in that any one selected from the water removal filter, water removal absorbent, low temperature condensation unit.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
연료전지는 고분자전해질형 연료전지인 것을 특징으로 하는 해수전해 및 연료전지 복합시스템.
10. The method according to any one of claims 1 to 9,
The fuel cell is a seawater electrolyte and fuel cell complex system, characterized in that the polymer electrolyte fuel cell.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차아염소산나트륨 용액의 생성농도는 500?6,000ppm의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 해수전해 및 연료전지 복합시스템.
10. The method according to any one of claims 1 to 9,
The generation concentration of the sodium hypochlorite solution is a seawater electrolyte and fuel cell composite system characterized in that it has a range of 500 ~ 6,000ppm.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기액분리기는,
사이클론 방식 기액분리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수전해 및 연료전지 복합시스템.
The gas-liquid separator according to any one of claims 1 to 9,
Seawater electrolytic and fuel cell composite system comprising a cyclone-type gas-liquid separator.
제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 격막은,
이온선택성막 또는 별도의 이온선택성이 없이 양이온은 음극으로, 음이온은 양극으로 이동이 가능한 미세기공의 격막을 포함하는 것을 특징으로 하는 해수전해 및 연료전지 복합시스템.
The method according to any one of claims 4 to 8, wherein the diaphragm,
A seawater electrolytic and fuel cell complex system comprising an ion selective membrane or a diaphragm capable of moving a cation to a cathode and an anion to a cathode without an ion selective membrane.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 순환공급부를 통해 상기 음극실로 공급되는 수산화나트륨 수용액은 상기 기액분리기에서 배출되는 총배출량 대비 1?30%인 것을 특징으로 하는 해수전해 및 연료전지 복합시스템.The seawater electrolyte and fuel according to any one of claims 6 to 8, wherein the aqueous sodium hydroxide solution supplied to the cathode chamber through the circulation supply unit is 1 to 30% of the total amount discharged from the gas-liquid separator. Battery composite system.
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