KR20120125434A - Microbial fuel cell - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A microorganism fuel cell is provided to reduce cost by replacing electrode material of high cost to stainless steel and to increase a generating amount of electric energy by contacting a separator and electrode. CONSTITUTION: A microorganism fuel cell(100) comprises a negative electrode part(110), a positive electrode part(120), and a separator(130). The negative electrode part comprises a first chamber(111) generating electrons and hydrogen ions by an anaerobic treatment of wastewater, and a first electrode(112) accepting the generated electrons. The positive electrode part comprises a second chamber receiving air from outside and aerobic-treat he wastewater and discharging to outside, and a second electrode(122) accepting hydrogen ions generated from the first chamber. The separator is arranged between the first and second electrodes, electrically insulating the first and second electrodes. A plurality of holes is formed in the separator.

Description

미생물연료전지{MICROBIAL FUEL CELL}Microbial Fuel Cell {MICROBIAL FUEL CELL}

본 발명은 미생물연료전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자연 친화적인 방식으로 전기 에너지를 생산하는 미생물연료전지에 관한 것이다.The present invention relates to a microbial fuel cell, and more particularly to a microbial fuel cell for producing electrical energy in a natural way.

미생물연료전지는 미생물의 에너지 대사과정에서 발생하는 환원력을 전기 에너지로 전환시키는 장치로서, 자연 친화적인 에너지 발생매체로 현재 각광을 받고 있다. 한편, 상기 미생물연료전지는 일반적으로 음극부와 양극부, 상기 음극부와 상기 양극부를 분리하고 양이온(H+)을 전달하는 양이온 교환막(Membrane)으로 구성되어 있다.Microbial fuel cell is a device that converts the reducing power generated in the energy metabolism process of the microorganism into electrical energy, is currently in the spotlight as a natural friendly energy generating medium. On the other hand, the microbial fuel cell is generally composed of a cation exchange membrane (Membrane) for separating the negative electrode portion and the positive electrode portion, the negative electrode portion and the positive electrode portion and transfer the cation (H + ).

최근에는 미생물연료전지로부터 출력되는 전지 에너지량을 향상시키기 위해, 상기 음극부와 상기 양극부에 배치되는 전극의 재질을 변경, 상기 전극의 표면적을 증대, 상기 전극 간의 간격조절, 촉매효율 향상, 전해질의 전도도 증대 및 양이온 교환막의 구조, 재질, 두께 변경 등이 활발하게 연구되고 있다.Recently, in order to improve the amount of battery energy output from the microbial fuel cell, the material of the electrode disposed in the negative electrode portion and the positive electrode portion is changed, the surface area of the electrode is increased, the gap between the electrodes, the catalyst efficiency improvement, the electrolyte Increasing the conductivity and the structure, material, thickness of the cation exchange membrane has been actively studied.

그러나, 종래의 미생물연료전지는 미생물연료전지를 구성하는 상기 전극 및 상기 양이온 교환막의 비용이 고가이기 때문에 실용화에 있어 문제가 되고 있다.However, the conventional microbial fuel cell is a problem in practical use because the cost of the electrode and the cation exchange membrane constituting the microbial fuel cell is expensive.

또한, 종래의 미생물연료전지는 폐수 등을 전기 에너지 발생의 매개체로 사용하기 때문에, 축산분뇨와 같이 악취가 심한 폐수를 적용시, 악취에 대한 문제를 해결해야만 한다.In addition, since the conventional microbial fuel cell uses wastewater as a medium for generating electrical energy, when the wastewater with high odors such as livestock manure is applied, the problem of odor must be solved.

이에 따라, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 비용이 저렴하고 악취를 제거할 수 있는 미생물연료전지를 제공하는 것이다.Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to provide a microbial fuel cell that can be inexpensive and remove odors.

본 발명의 일 실시예에 의한 미생물연료전지는 외부로부터 폐수를 공급받아, 폐수를 혐기적으로 처리하여 전자와 수소 이온을 발생시키는 제1 챔버, 및 상기 제1 챔버의 내부에 배치되어 상기 제1 챔버에서 발생된 전자를 수용하는 제1 전극을 포함하는 음극부, 외부로부터 공기를 공급받아, 상기 음극부로부터 유입된 폐수를 호기적으로 처리하여 외부로 배출하는 제2 챔버, 및 상기 제2 챔버의 내부에 배치되어 상기 제1 챔버에서 발생된 수소 이온을 수용하는 제2 전극을 포함하는 양극부 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 사이에 배치되어 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 전기적으로 절연시키고, 다수의 홀이 형성된 세퍼레이터를 포함한다.The microbial fuel cell according to an embodiment of the present invention receives a wastewater from the outside, anaerobicly treats the wastewater to generate electrons and hydrogen ions, and is disposed inside the first chamber and is disposed within the first chamber. Cathode portion including a first electrode for receiving the electrons generated in the chamber, a second chamber receiving air from the outside, the wastewater introduced from the cathode portion aerobic treatment and discharged to the outside, and the second chamber An anode part including a second electrode disposed inside the second chamber to receive hydrogen ions generated in the first chamber, and disposed between the first electrode and the second electrode to provide the first electrode and the second electrode; The separator is electrically insulated and includes a plurality of holes.

상기 세퍼레이터는 아크릴 섬유 또는 아크릴 판(Plate)으로 형성되고, 상기 음극부에서 발생된 상기 전자와 상기 수소 이온 중, 상기 수소 이온만이 이동하게 된다. 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나가 스테인리스강(Stainless Steel)을 소재로하여 격자무늬의 네트형상을 가질 수 있다.The separator is formed of an acrylic fiber or an acrylic plate, and only the hydrogen ions are moved among the electrons and the hydrogen ions generated in the cathode part. At least one of the first electrode and the second electrode may be formed of stainless steel and have a grid-like net shape.

상기 제1 전극은 상기 세퍼레이터가 상기 음극부와 마주하는 상기 세퍼레이터의 일면과 접촉하고, 상기 제2 전극은 상기 세퍼레이터가 상기 양극부와 마주하는 상기 세퍼레이터의 일면과 접촉하여 배치될 수 있다.The first electrode may be in contact with one surface of the separator where the separator faces the negative electrode portion, and the second electrode may be in contact with one surface of the separator that faces the positive electrode portion.

상기 양극부와 연결되어서, 상기 양극부로부터 발생된 폐수의 악취를 제거하는 바이오 필터를 더 포함하고, 상기 바이오 필터의 내부는 우드칩(Wood Chip)이 채워질 수 있다.The bio filter may further include a bio filter connected to the anode part to remove odors of wastewater generated from the anode part, and the inside of the bio filter may be filled with a wood chip.

상기 음극부는 외부로부터 폐수가 유입되는 유입구를 포함하고, 상기 양극부는 폐수를 외부로 배출하는 배출구를 포함하며, 폐수는 상기 유입구에서 유입되어 상기 세퍼레이터를 통과하고 상기 배출구를 통하여 배출될 수 있다.The cathode portion includes an inlet through which wastewater is introduced from the outside, and the anode portion includes an outlet for discharging wastewater to the outside, and the wastewater flows through the separator and discharges through the outlet.

본 발명의 일 실시예에 의한 미생물연료전지용 세퍼레이터는 제1 전극을 포함하는 음극부와 제2 전극을 포함하는 양극부 사이에 배치되어 상기 음극부에서 발생된 전자 및 수소 이온을 서로 분리하는 미생물연료전지용 세퍼레이터에 있어서, 절연성 폴리머의 소재로 형성되어 상기 제1 전극과 제2 전극을 전기적으로 절연시키고, 내부를 관통하는 다수의 홀이 형성될 수 있다.A microbial fuel cell separator according to an embodiment of the present invention is disposed between a cathode part including a first electrode and an anode part including a second electrode to separate electrons and hydrogen ions generated from the cathode part from each other. In the battery separator, a plurality of holes may be formed of a material of an insulating polymer to electrically insulate the first electrode and the second electrode and penetrate the inside thereof.

상기 세퍼레이터는 아크릴 섬유 또는 아크릴 판으로 형성될 수 있다. 상기 세퍼레이터는 상기 세퍼레이터가 상기 음극부와 마주하는 일면에서 상기 제1 전극과 접촉하고, 상기 세퍼레이터가 상기 양극부와 마주하는 일면에서 상기 제2 전극과 접촉할 수 있다.The separator may be formed of an acrylic fiber or an acrylic plate. The separator may contact the first electrode on one surface of the separator facing the cathode portion, and the separator may contact the second electrode on one surface of the separator facing the anode portion.

본 발명에 의한 미생물연료전지에 의하면, 종래 고가의 전극 재료를 스테인리스강으로 대체하여 비용을 절감할 수 있고, 세퍼레이터와 전극을 접촉시켜 전기 에너지 발생량을 향상시킬 수 있다.According to the microbial fuel cell according to the present invention, it is possible to reduce the cost by replacing the conventional expensive electrode material with stainless steel, it is possible to improve the amount of electrical energy generated by contacting the separator and the electrode.

또한, 본 발명에 의한 미생물연료전지는 바이오 필터를 포함하여 미생물연료전지의 사용시 발생하는 폐수의 악취를 제거할 수 있다.In addition, the microbial fuel cell according to the present invention may include a biofilter to remove odors of wastewater generated when using the microbial fuel cell.

본 발명에 의한 미생물연료전지용 세퍼레이터는 종래 고가의 양이온 교환막을 아크릴 섬유 또는 아크릴 판으로 대체하여 비용을 절감할 수 있고, 다수의 홀이 형성되어 폐수 등의 유체 흐름을 원활하게 한다.The separator for a microbial fuel cell according to the present invention can reduce the cost by replacing the conventional expensive cation exchange membrane with an acrylic fiber or an acrylic plate, and a plurality of holes are formed to facilitate fluid flow such as wastewater.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미생물연료전지의 단면도이다.
도 2는 도 1에서 점선으로 표시된 A부분 확대하여 분리한 분해 사시도이다.
도 3은 농화배양 단계에서 측정용 미생물연료전지(SMFC)와 대조용 미생물연료전지(Control)의 전류발생량을 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 4는 측정용 미생물연료전지(SMFC)와 대조용 미생물연료전지(Control)의 화학적 산소 요구량의 변화를 나타내는 도면이다.
도 5는 측정용 미생물연료전지(SMFC)와 대조용 미생물연료전지(Control)의 부유물질량의 변화를 나타내는 도면이다.
도 6는 측정용 미생물연료전지(SMFC)와 대조용 미생물연료전지(Control)의 전력 생산량의 변화를 나타내는 도면이다.
도 7는 측정용 미생물연료전지(SMFC)와 대조용 미생물연료전지(Control)의 다양한 저항에서의 전력밀도 성능을 비교한 도면이다.
도 8은 측정용 미생물연료전지(SMFC)와 대조용 미생물연료전지(Control)를 운용시, 폐수에 포함된 질산성 질소와 암모니아성 질소의 농도 변화를 나타내는 도면이다.
도 9는 측정용 미생물연료전지(SMFC)와 대조용 미생물연료전지(Control)를 운용시, 폐수에 포함된 인산염인의 농도 변화를 나타내는 도면이다.1 is a cross-sectional view of a microbial fuel cell according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating an enlarged and separated portion A of FIG. 1.
3 is a view showing the results of measuring the current generation amount of the measurement microbial fuel cell (SMFC) and control microbial fuel cell (Control) in the concentration culture step.
4 is a view showing a change in the chemical oxygen demand of the measurement microbial fuel cell (SMFC) and control microbial fuel cell (Control).
5 is a view showing a change in the amount of suspended solids of the measurement microbial fuel cell (SMFC) and the control microbial fuel cell (Control).
6 is a view showing a change in the power production of the measurement microbial fuel cell (SMFC) and control microbial fuel cell (Control).
7 is a view comparing power density performance at various resistances of a measurement microbial fuel cell (SMFC) and a control microbial fuel cell (Control).
FIG. 8 is a view showing changes in concentrations of nitrate nitrogen and ammonia nitrogen contained in wastewater when operating a microbial fuel cell for measurement (SMFC) and a control microbial fuel cell (Control).
9 is a view showing a change in the concentration of phosphate phosphorus contained in the waste water when operating the measurement microbial fuel cell (SMFC) and control microbial fuel cell (Control).

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described in the specification, and that one or more other features It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted as ideal or overly formal in meaning unless explicitly defined in the present application Do not.

이하 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미생물연료전지의 단면도이고, 도 2는 도 1에서 점선으로 표시된 A부분 확대하여 분리한 분해 사시도이다.1 is a cross-sectional view of a microbial fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the A portion enlarged and separated by a dotted line in FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미생물연료전지(100)는 음극부(110), 양극부(120) 및 세퍼레이터(130)를 포함한다.1 and 2, the microbial fuel cell 100 according to an embodiment of the present invention includes a negative electrode unit 110, a positive electrode unit 120, and a separator 130.

상기 음극부(110)는 제1 챔버(111) 및 제1 전극(112)을 포함한다.The cathode part 110 includes a first chamber 111 and a first electrode 112.

상기 제1 챔버(111)의 내부는 폐수를 수용하여 전자(e-)와 수소이온(H+)이 형성된다. 구체적으로, 상기 제1 챔버(111)는 외부로부터 폐수를 공급받아 상기 상기 제1 챔버(111)의 내부에 채워질 수 있다. 여기서, 상기 폐수는 가정에서 배출되는 하수, 식품 폐수, 축산폐수, 식품가공공정, 제지공정에서 배출되는 폐수 등 유기성 물질이 포함된 혼합물을 포함한다. 상기 제1 챔버(111)의 내부에는 상기 폐수가 상기 폐수에 포함된 유기성 물질에 의해 혐기적으로 처리되어 전자(e-)와 수소이온(H+)이 발생될 수 있다.The interior of the first chamber 111 accommodates wastewater, whereby electrons (e −) and hydrogen ions (H + ) are formed. In detail, the first chamber 111 may receive wastewater from the outside and may be filled in the first chamber 111. Here, the wastewater includes a mixture containing organic substances, such as wastewater discharged from household sewage, food wastewater, livestock wastewater, food processing process, and papermaking process. Inside the first chamber 111, the wastewater may be anaerobicly treated by the organic material included in the wastewater to generate electrons (e-) and hydrogen ions (H + ).

상기 제1 전극(112)은 상기 제1 챔버(111)의 내부에 배치되어 상기 제1 챔버(111)에서 발생된 전자를 수용한다. 상기 제1 전극(112)의 소재는 탄소섬유(Grephite felt), 스테인리스강(Stainless Steel) 등을 포함할 수 있다.The first electrode 112 is disposed inside the first chamber 111 to receive electrons generated in the first chamber 111. The material of the first electrode 112 may include carbon fiber (Grephite felt), stainless steel (Stainless Steel) and the like.

상기 제1 전극(112)은 격자무늬의 네트 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 전극(112)은 미생물연료전지에 일반적으로 사용되는 탄소섬유전극과 다수의 격자무늬의 네트 형상을 가진 스테인리스강이 다층으로 쌓인 형상으로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 전극(112)은 탄소섬유전극(112a)의 16층과 격자무늬의 네트 형상을 가진 스테인리스강(112b)의 23층이 적층될 수 있다.The first electrode 112 may be formed in a net shape of a lattice pattern. In addition, the first electrode 112 may be formed in a shape in which carbon fiber electrodes generally used in microbial fuel cells and stainless steel having a plurality of lattice patterns are stacked in multiple layers. For example, the first electrode 112 may be stacked with 16 layers of carbon fiber electrodes 112a and 23 layers of stainless steel 112b having a lattice net shape.

상기 음극부(110)는 외부로부터 상기 폐수를 공급받을 수 있는 유입구(113)를 더 포함할 수 있다. 상기 유입구(113)는 상기 미생물연료전지(100)가 배치되는 장소와 상기 미생물연료전지(100)의 용량을 고려하여 다수가 상기 음극부(110)에 형성될 수 있다.The cathode unit 110 may further include an inlet 113 to receive the wastewater from the outside. The inlet 113 may be formed in the cathode portion 110 in consideration of the place where the microbial fuel cell 100 is disposed and the capacity of the microbial fuel cell 100.

상기 양극부(120)는 제2 챔버(121) 및 제2 전극(122)을 포함한다.The anode part 120 includes a second chamber 121 and a second electrode 122.

상기 제2 챔버(121)는 상기 음극부(110)에서 형성된 상기 수소이온을 수용하고, 상기 음극부(110)에 유입된 폐수를 호기적으로 처리하여 외부로 배출한다. 여기서, 상기 양극부(120)는 외부로부터 공기를 공급받을 수 있는 공기 흡입구(h)를 포함할 수 있다. 상기 공기 흡입구(h)는 상기 양극부(120)가 상기 폐수를 호기적으로 처리하기 위해 필요한 공기의 양을 고려하여 다수가 형성될 수 있다.The second chamber 121 accommodates the hydrogen ions formed in the cathode portion 110 and treats wastewater introduced into the cathode portion 110 aerobicly and discharges it to the outside. Here, the anode 120 may include an air inlet (h) that can receive air from the outside. The air inlet (h) may be formed in plurality in consideration of the amount of air required for the anode portion 120 to treat the waste water aerobic.

상기 제2 전극(122)은 상기 제2 챔버(121)의 내부에 배치되어 상기 제1 챔버(111)에서 발생된 상기 수소 이온을 수용한다. 상기 제2 전극(122)의 소재와 형상에 관한 내용은, 앞서 설명한 상기 제1 전극(112)의 소재와 형상에 관한 내용과 동일하다. 다만, 제1 전극(112)과 제2 전극(122)은 서로 소재와 형상을 다르게하여 적용될 수 있다. 예컨대, 상기 음극부(110)에 배치되는 상기 제1 전극(112)은 폐수와 접할수 있는 표면적을 크게 형성하기 위해, 탄소섬유전극(112a)의 16층과 격자무늬의 네트 형상을 가진 스테인리스강(112b)의 23층이 적층되어 상기 음극부(110)를 채울수 있다. 반면, 상기 양극부(120)에 배치되는 상기 제2 전극(122)은 폐수가 상기 양극부(120)에 유입되는 높이를 고려하여, 탄소섬유전극(122a) 1층과 격자무늬의 네트 형상을 가진 스테인리스강(122b) 1층이 적층될 수 있다.The second electrode 122 is disposed inside the second chamber 121 to receive the hydrogen ions generated in the first chamber 111. The content of the material and the shape of the second electrode 122 is the same as the content of the material and the shape of the first electrode 112 described above. However, the first electrode 112 and the second electrode 122 may be applied in different materials and shapes. For example, the first electrode 112 disposed on the cathode part 110 is formed of 16 layers of carbon fiber electrodes 112a and a stainless steel having a lattice pattern net shape in order to form a large surface area in contact with the wastewater. 23 layers of 112b) may be stacked to fill the cathode part 110. On the other hand, the second electrode 122 disposed on the anode portion 120 has a net shape of lattice pattern and one layer of carbon fiber electrode 122a in consideration of the height of the waste water flowing into the anode portion 120. One layer of the stainless steel 122b having the same may be laminated.

상기 양극부(120)는 호기적으로 처리된 상기 폐수를 배출하는 배출구(123)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 상기 미생물연료전지(100)를 이동하는 폐수의 흐름은 상기 음극부(110)의 상기 유입구(113)를 통과하여 상기 음극부(110)에 채워지고, 채워진 폐수는 혐기적으로 처리되어 양극부(120)로 이동할 수 있다. 이어서, 폐수는 상기 양극부(120)에서 호기적으로 처리되어 상기 배출구(123)를 통해 배출되게 된다. 상기 배출구(123)는 상기 양극부(120)가 이하에서 설명하는 세퍼레이터(130)와 마주하는 부분의 바로위에 형성될 수 있다.The anode portion 120 may further include a discharge port 123 for discharging the wastewater treated aerobicly. Therefore, the flow of wastewater that moves the microbial fuel cell 100 is passed through the inlet port 113 of the negative electrode unit 110 is filled in the negative electrode unit 110, the filled waste water is anaerobicly treated to the positive electrode It may move to the unit 120. Subsequently, the wastewater is treated aerobicly at the anode 120 to be discharged through the outlet 123. The outlet 123 may be formed directly above the portion where the anode portion 120 faces the separator 130 described below.

상기 세퍼레이터(130)는 제1 전극(112), 제2 전극(122)의 사이에 배치되어 상기 제1 전극(112)과 상기 제2 전극(122)을 전기적으로 절연시킨다.The separator 130 is disposed between the first electrode 112 and the second electrode 122 to electrically insulate the first electrode 112 and the second electrode 122.

상기 세퍼레이터(130)는 전기가 통하지 않는 절연성 폴리머로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 세퍼레이터(130)의 소재는 아크릴, 유리 등을 포함할 수 있다.The separator 130 may be formed of an insulating polymer that does not conduct electricity. For example, the material of the separator 130 may include acrylic, glass, and the like.

상기 세퍼레이터(130)는 상기 음극부(110)에서 발생된 상기 전자와 상기 수소이온 중 상기 수소이온만이 이동된다. 또한, 상기 세퍼레이터(130)는 음극부(110)로부터 양극부(120)로 이동하는 폐수와 수소이온의 흐름을 원활하도록 다수의 홀이 형성될 수 있다. 상기 홀은 다양한 크기로 형성될 수 있으며, 형상은 원형, 사각형, 삼각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.The separator 130 moves only the hydrogen ions of the electrons and the hydrogen ions generated from the cathode unit 110. In addition, the separator 130 may be formed with a plurality of holes to facilitate the flow of waste water and hydrogen ions moving from the cathode 110 to the anode 120. The hole may be formed in various sizes, and the shape may be formed in various shapes such as a circle, a rectangle, and a triangle.

상기 세퍼레이터(130)는 상기 음극부(110)와 마주하는 일면이 상기 제1 전극(112)과 접촉할 수 있다. 또한, 상기 세퍼레이터(130)는 상기 양극부(120)와 마주하는 일면이 상기 제2 전극(122)과 접촉할 수 있다. 상기 세퍼레이터(130)는 다양한 두께로 형성될 수 있으며, 전기 에너지의 발생 효율을 높이기 위해서 2mm 이내의 두께로 형성될 수 있다.One surface of the separator 130 facing the cathode portion 110 may contact the first electrode 112. In addition, one surface of the separator 130 facing the anode portion 120 may contact the second electrode 122. The separator 130 may be formed in various thicknesses, and may be formed in a thickness of 2 mm or less to increase the generation efficiency of electrical energy.

상기 미생물연료전지(100)는 바이오 필터(140)를 더 포함할 수 있다. 상기 바이오 필터(140)는 상기 양극부(120)와 연결되어서, 상기 양극부(120)로부터 발생된 폐수의 악취를 제거할 수 있다. 구체적으로, 상기 음극부(110)로부터 서서히 채워진 폐수가 상기 세퍼레이터(130)를 통과하고 상기 양극부(120)로 이동하여 상기 양극부(120)의 상기 배출구(123)를 통하여 배출된다. 이때, 양극부(120)에 채워진 폐수 중 기체상태의 악취가 상기 바이오 필터(140)를 통과하여 상기 미생물연료전지(100)의 밖으로 배출될 수 있다.The microbial fuel cell 100 may further include a bio filter 140. The biofilter 140 may be connected to the anode part 120 to remove odors of wastewater generated from the anode part 120. In detail, the wastewater gradually filled from the negative electrode unit 110 passes through the separator 130 and moves to the positive electrode unit 120 to be discharged through the discharge port 123 of the positive electrode unit 120. In this case, gaseous odors in the wastewater filled in the anode part 120 may pass through the biofilter 140 to be discharged out of the microbial fuel cell 100.

상기 바이오 필터(140)는 상기 양극부(120)의 다양한 위치에 배치될 수 있다. 상기 바이오 필터(140)의 내부에는 악취를 제거할 수 있는 우드칩(Wood Chip)으로 채워질 수 있다.
The biofilter 140 may be disposed at various positions of the anode part 120. The biofilter 140 may be filled with a wood chip to remove odors.

이하에서는, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하도록 한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described.

본 발명의 일 실시예에 의한 세퍼레이터가 종래의 맴브레인을 대체할 수 있는지 여부를 확인하고, 스테인리스강을 소재로한 전극이 종래의 탄소섬유전극을 대체할 수 있는지 여부를 확인하기 위해, 아래와 같은 두 개의 구성으로 분리하여 비교실험을 하였다.In order to check whether the separator according to an embodiment of the present invention can replace the conventional membrane, and to determine whether the electrode made of stainless steel can replace the conventional carbon fiber electrode, the following two The experiments were performed by separating the dogs into two groups.

음극부에 배치되는 제1 전극을 아래와 같이 각각 제조하였다.Each of the first electrodes disposed on the cathode portion was manufactured as follows.

하나는, 전극을 탄소섬유전극(Graphite felt) 3장과 격자무늬의 네트형상을 갖는 스테인리스강을 33장으로 충진하여 대조용 미생물연료전지(Control)를 제조하였다.One was to prepare a control microorganism fuel cell (Control) by filling the electrode with three carbon fiber electrodes (Graphite felt) and 33 sheets of stainless steel having a lattice net shape.

다른 하나는, 전극을 탄소섬유전극(Graphite felt) 16장과 격자무늬의 네트형상을 갖는 스테인리스강을 23장으로 충진하여 측정용 미생물연료전지(SMFC)를 제조하였다.
The other was filled with 16 carbon fiber electrodes (Graphite felt) and 23 sheets of stainless steel having a lattice net shape to prepare a microbial fuel cell (SMFC) for measurement.

구체적인 대조용 미생물연료전지(Control) 및 측정용 미생물연료전지(SMFC)의 제조방법은 이상에서 설명한 차이점 이외에 아래와 같이 동일하다.Specific manufacturing method of control microbial fuel cell (Control) and measurement microbial fuel cell (SMFC) is the same as described below in addition to the differences described above.

양극부에 배치되는 제2 전극은 탄소섬유전극(Graphite felt) 1장과 격자무늬의 네트형상을 갖는 스테인리스강을 1장을 측정용 미생물연료전지(SMFC) 및 대조용 미생물연료전지(Control)에 동일하게 각각 충진하였다.The second electrode disposed in the anode portion is composed of one carbon fiber electrode (Graphite felt) and one stainless steel having a lattice-shaped net shape in the microbial fuel cell (SMFC) and control microcontroller (Control). Each was filled identically.

세퍼레이터는 아크릴 판을 사용하고 그 두께를 2mm로 하였다. 상기 세퍼레이터는 상기 세퍼레이터를 관통하는 다수의 홀을 형성시켰다.The separator used the acryl plate and made the thickness 2 mm. The separator formed a plurality of holes penetrating the separator.

음극부는 가로×세로×높이가 230mm×150mm×150mm의 크기로 구성하였고, 음극부의 상면에 양극부를 배치하여 하나의 챔버가 되도록 고정시켰다. 양극부의 상부에 바이오 필터를 배치시키고 내부에는 우드칩을 채웠다.The cathode part was formed to have a width × length × height of 230 mm × 150 mm × 150 mm, and the anode part was disposed on the upper surface of the cathode part to be fixed as one chamber. The biofilter was placed on top of the anode and the wood chips were filled inside.

폐수는 돈사(이천)에서 발생되는 액비를 사용하였으며 축산분뇨(액비)의 화학적산소요구량 (chemical oxygen demand, COD)은 약 3200 ppm이었으며 수소이온의 농도 (pH)는 약 8.1이었다. 또한, 상기 액비의 총 질소와 총 인의 화학적산소요구량은 각각 527ppm 및 880.0ppm이었다. The wastewater used liquid fertilizer from Donsa (Icheon), the chemical oxygen demand (COD) of livestock manure (liquid ratio) was about 3200 ppm and the concentration of hydrogen ion (pH) was about 8.1. In addition, the chemical oxygen requirements of the total nitrogen and the total phosphorus of the liquid ratio were 527 ppm and 880.0 ppm, respectively.

전기화학적활성 미생물을 접종하기 위하여 중랑하수처리장의 혐기소화조 슬러지와 이천시에 소재한 양돈 농가로에서 채취한 축산분뇨를 각각 1:1 비율로 혼합한 액 200 ml/L, phosphate buffer (1M) 30ml, mineral solution (10ml) 및 salt solution (10ml)와 혼합하여 미생물연료전지에 각각 연속공급하면서 농화배양하였다.200 ml / L phosphate buffer (1M) 30ml, mineral mixed with anaerobic digester sludge from Jungnang Sewage Treatment Plant and livestock manure from Icheon-si pig farm to inoculate electrochemically active microorganism The solution (10ml) and salt solution (10ml) were mixed and concentrated in culture while continuously feeding the microbial fuel cell.

이어서, 펌프를 이용하여 53.26 ml/min의 유속으로 폐수를 대조용 미생물연료전지(Control) 및 측정용 미생물연료전지(SMFC)에 동일하게 연속 주입하여 각각의 음극부에 배치된 제1 전극과 충분히 접촉할 수 있도록 하였다.
Subsequently, the wastewater was continuously injected into the control microbial fuel cell (Control) and the microbial fuel cell (SMFC) for measurement at the flow rate of 53.26 ml / min by means of a pump, so that the first electrode disposed at each negative electrode part was sufficiently filled. The contact was made.

<농화배양에 따른 전류 발생량 측정><Measurement of Current Generation by Concentration Culture>

도 3은 농화배양 단계에서 측정용 미생물연료전지(SMFC)와 대조용 미생물연료전지(Control)의 전류발생량을 측정한 결과를 나타내는 도면이다.3 is a view showing the results of measuring the current generation amount of the measurement microbial fuel cell (SMFC) and control microbial fuel cell (Control) in the concentration culture step.

도 3을 참조하면, 측정용 미생물연료전지(SMFC)와 대조용 미생물연료전지(Control)가 초기에 전류발생이 서서히 증가하다가 측정용 미생물연료전지(SMFC)는 6일이 지나서 전류값이 일정한 스테디 스테이트(steady state)에 도달된 것을 확인할 수 있었고, 대조용 미생물연료전지(Control)는 11일이 지나서 스테디 스테이트(steady state)에 도달된 것을 확인할 수 있었다. 측정용 미생물연료전지(SMFC)가 농화배양의 시간이 짧아 스테디 스테이트에 도달하는 시간이 짧은 것으로 판단된다.Referring to FIG. 3, the measurement of the microbial fuel cell (SMFC) and the control microbial fuel cell (Control) gradually increases the current generation, while the measurement microbial fuel cell (SMFC) has a constant current value after 6 days. It was confirmed that the state (steady state) was reached, and the control microbial fuel cell (Control) was confirmed that the steady state was reached after 11 days. The microbial fuel cell (SMFC) for measuring is short in culture time and is considered to have a short time to reach the steady state.

측정용 미생물연료전지(SMFC)가 농화배양이 되는 시간이 짧은 이유는 탄소섬유전극이 미생물을 고정화할 수 있는 표면적이 훨씬 넓기 때문인 것으로 판단된다. 그러나 비용이 저렴한 스테인리스강을 소재로한 전극도 충분히 미생물연료전지용 전극재료로 사용할 수 있음을 확인할 수 있었다.
The reason why the measurement microbial fuel cell (SMFC) is short for enrichment culture seems to be that the carbon fiber electrode has a much larger surface area to immobilize microorganisms. However, it was confirmed that the electrode made of stainless steel, which is inexpensive, can be sufficiently used as an electrode material for microbial fuel cells.

<화학적 산소 요구량 및 부유물질량의 변화>Changes in Chemical Oxygen Demand and Suspended Matter Content

도 4는 측정용 미생물연료전지(SMFC)와 대조용 미생물연료전지(Control)의 화학적 산소 요구량의 변화를 나타내는 도면이고, 도 5는 미생물연료전지(SMFC)와 대조용 미생물연료전지(Control)의 부유물질량의 변화를 나타내는 도면이다.4 is a view showing a change in the chemical oxygen demand of the microbial fuel cell (SMFC) and the control microbial fuel cell (Control) for measurement, Figure 5 is a microbial fuel cell (Control) of the control microbial fuel cell (SMFC) and control It is a figure which shows the change of the amount of suspended matter.

폐수의 초기 화학적 산소 요구량(COD)의 농도는 3167±80 mg/L이었으며 144시간이 경과하였을 때 측정용 미생물연료전지(SMFC)와 대조용 미생물연료전지(Control)는 각각 865±21 mg/L와 930±14 mg/L로 감소하였다. 이때 화학적 산소 요규량(COD)의 제거효율은 측정용 미생물연료전지(SMFC)와 대조용 미생물연료전지(Control)가 각각 72.7%와 70.6%로 비슷한 처리능력을 보였다. 부유물질(Suspended Solid)은, 측정용 미생물연료전지(SMFC)가 4533±67 mg/L에서 10시간이 경과한 후 624.0±23.0 mg/L로 감소하여 약 86%의 처리효율을 보였고, 대조용 미생물연료전지(Control)가 144시간이 경과하였을 때는 24.0±6.0 mg/L으로 99.5%까지 감소한 것으로 나타났다. The initial chemical oxygen demand (COD) concentration of the wastewater was 3167 ± 80 mg / L. After 144 hours, the measurement microbial fuel cell (SMFC) and control microbial fuel cell (Control) were 865 ± 21 mg / L, respectively. And 930 ± 14 mg / L. At this time, the removal efficiency of chemical oxygen demand (COD) was similar to the measurement microbial fuel cell (SMFC) and control microbial fuel cell (Control), 72.7% and 70.6%, respectively. Suspended solids showed a measurement efficiency of about 86%, as the microbial fuel cell (SMFC) for measurement decreased to 624.0 ± 23.0 mg / L after 10 hours at 4533 ± 67 mg / L. After 144 hours, the microbial fuel cell control decreased to 99.5% to 24.0 ± 6.0 mg / L.

이상에서와 같은 화학적 산소 요구량(COD)의 변화와 부유물질량의 변화로부터, 아크릴 판으로 형성된 세퍼레이터가 종래의 맴브레인을 대체하여 사용 가능함을 알 수 있었고, 또한 부유물질의 발생이 거의 없는 폐수처리장치로써도 본 발명의 세퍼레이터를 이용 가능함을 확인할 수 있었다.
From the above changes in the chemical oxygen demand (COD) and the amount of suspended solids, it can be seen that a separator formed of an acrylic plate can be used in place of a conventional membrane, and is also used as a wastewater treatment device with little generation of suspended solids. It was confirmed that the separator of the present invention can be used.

<전력 밀도><Power density>

도 6는 측정용 미생물연료전지(SMFC)와 대조용 미생물연료전지(Control)의 전력 생산량의 변화를 나타내는 도면이고, 도 7는 측정용 미생물연료전지(SMFC)와 대조용 미생물연료전지(Control)의 다양한 저항에서의 성능을 비교한 도면이다.6 is a view showing a change in the power production of the measurement microbial fuel cell (SMFC) and control microbial fuel cell (Control), Figure 7 is a microbial fuel cell (SMFC) and control microbial fuel cell (Control) Figures compare the performance of various resistors.

도 6를 참조하면, 격자 무늬의 스테인리스강이 많이 충진된 대조용 미생물연료전지(Control)가 전류발생량이 측정용 미생물연료전지(SMFC)보다 적었으나, 미생물연료전지를 운전하는 목적에 따라 격자 무늬의 스테인리스강이 충분히 탄소섬유전극을 대체하여 사용 가능함을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 6, although the control microbial fuel cell (Control) filled with a large amount of grid stainless steel has a current generation amount smaller than that of the microbial fuel cell (SMFC) for measurement, the plaid pattern according to the purpose of operating the microbial fuel cell. It can be confirmed that the stainless steel can be used to replace the carbon fiber electrode sufficiently.

도 7를 참조하면, 측정용 미생물연료전지 및 대조용 미생물연료전지(Control)의 전력생산 특성을 알아보기 위해 분극곡선(polarization curve)를 작성하였다. 측정용 미생물연료전지(SMFC)와 대조용 미생물연료전지(Control)에 대한 분극곡선(polarization curve)은 일반적인 미생물연료전지와 비교하였을 때 비슷한 경향을 나타내었다. 따라서, 격자 무늬의 스테인리스강이 충분히 탄소섬유전극을 대체하여 미생물연료전지의 전극으로 사용할 수 있음을 확인할 수 있었다.
Referring to FIG. 7, a polarization curve was prepared to determine the power production characteristics of the measurement microbial fuel cell and the control microbial fuel cell (Control). The polarization curves for the measurement microbial fuel cell (SMFC) and the control microbial fuel cell (Control) showed similar trends compared to the general microbial fuel cell. Therefore, it could be confirmed that the grid-shaped stainless steel could sufficiently replace the carbon fiber electrode and be used as an electrode of a microbial fuel cell.

<미생물연료전지의 운전시 질산염 및 인산염의 농도변화><Changes in Nitrate and Phosphate Concentrations in the Operation of Microfuel Cells>

도 8은 측정용 미생물연료전지(SMFC)와 대조용 미생물연료전지(Control)를 운전시, 폐수에 포함된 질산성 질소와 암모니아성 질소의 농도 변화를 나타내는 도면이고, 도 9는 측정용 미생물연료전지(SMFC)와 대조용 미생물연료전지(Control)를 운전시, 폐수에 포함된 인산염인의 농도 변화를 나타내는 도면이다.8 is a view showing the change in concentration of nitrate nitrogen and ammonia nitrogen contained in the waste water when operating the microbial fuel cell (SMFC) and the control microbial fuel cell (Control) for measurement, Figure 9 is a microbial fuel for measurement Figure showing the concentration change of phosphate phosphorus contained in the waste water when operating the battery (SMFC) and control microbial fuel cell (Control).

도 8및 도 9을 참조하면, 측정용 매생물연료전지(SMFC)와 대조용 미생물연료전지(Control)가 거의 비슷한 처리능을 갖는 것으로 나타났다. 구체적으로, 암모니아성 질소(NH4 +)는 초기농도가 880±0.0 mg/L에서 10시간 이후 550±0.0 mg/L정도로 37.5%가 제거되고, 이후 점진적으로 제거되어 144시간이 경과하였을 때 304.5±2.1 mg/L 로 65.4%가 제거되었다. Referring to FIGS. 8 and 9, it was found that the measurement microbial fuel cell (SMFC) and the control microbial fuel cell (Control) had almost the same processing capacity. Specifically, ammonia nitrogen (NH 4 + ) 37.5% is removed from the initial concentration of 880 ± 0.0 mg / L to about 550 ± 0.0 mg / L after 10 hours, then gradually removed to 304.5 after 144 hours 65.4% was removed at ± 2.1 mg / L.

질산성질소(NO3 -)의 경우는 초기 57.5±0.0 mg/L에서 약 10시간이 경과하였을 때 28.8±1.8mg/L으로 49.9%가 감소하였다. 이후, 144시간이 경과하였을 때 질산성 질소는 20.7±1.5 mg/L로 감소하여 57.5%가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이 경우 질산성질소(NO3 -)는 초기 10시간 경과 시 급격히 농도도 감소하고 이후 서서히 감소하였다.In the case of nitric acid (NO 3 − ), 49.9% was decreased from 57.5 ± 0.0 mg / L to 28.8 ± 1.8 mg / L after about 10 hours. After 144 hours, the nitrate nitrogen was reduced to 20.7 ± 1.5 mg / L was confirmed that the 57.5% decrease. In this case, the nitrate nitrogen (NO 3 -) was also significantly reduced concentration during the initial 10 hours, and gradually decreased thereafter.

인산염인은 초기 527.5±71 mg/L에서 10시간 경과하였을 때 217±3.5 mg/L으로 약 58.9% 감소되었다. 이후 144시간이 지났을 때, 인삼염인은 139±9.9 mg/L으로 73.7%가 감소되었다. Phosphate decreased about 58.9% to 217 ± 3.5 mg / L after 10 hours at initial 527.5 ± 71 mg / L. After 144 hours, the ginseng phosphate decreased by 73.7% to 139 ± 9.9 mg / L.

일반적으로 질소와 인을 처리는 각각 다른 산소 조건 상태에서 일어나기 때문에 혐기조-무산소조-호기조로 구성되어 무산소조에서 질산성질소가 질소로 방출되고, 호기조에서 인이 미생물에 의해서 섭취되어 제거되는데 이 실험에서는 같은 시스템 안에서 암모니아성 질소와 인산염인이 동시에 감소하는 것으로 나타났다.In general, the treatment of nitrogen and phosphorus occurs under different oxygen conditions, so it is composed of anaerobic tank, anaerobic tank, and aerobic tank, where nitrogen nitrate is released as nitrogen in an aerobic tank, and phosphorus is ingested and removed by microorganisms in the aerobic tank. In the system, ammonia nitrogen and phosphate were simultaneously decreased.

이상에서와 같이, 본 발명에 의한 세퍼레이터와 이를 포함한 미생물연료전지가 폐수에 포함된 질산성 질소, 암모니아성 질소 및 인을 처리하는 처리능을 확인할 수 있었다.
As described above, the separator and the microbial fuel cell including the same according to the present invention were able to confirm the treatment ability of treating nitrate nitrogen, ammonia nitrogen and phosphorus contained in the wastewater.

본 발명에 의한 미생물연료전지용 세퍼레이터는 종래 고가의 양이온 교환막을 아크릴 섬유 또는 아크릴 판으로 대체하여 비용을 절감할 수 있고, 다수의 홀이 형성되어 폐수 등의 유체 흐름을 원활하게 한다.The separator for a microbial fuel cell according to the present invention can reduce the cost by replacing the conventional expensive cation exchange membrane with an acrylic fiber or an acrylic plate, and a plurality of holes are formed to facilitate fluid flow such as wastewater.

본 발명에 의한 미생물연료전지에 의하면, 종래 고가의 전극 재료를 스테인리스강으로 대체하여 비용을 절감할 수 있고, 세퍼레이터와 전극을 접촉시켜 전기 에너지 발생량을 향상시킬 수 있다.According to the microbial fuel cell according to the present invention, it is possible to reduce the cost by replacing the conventional expensive electrode material with stainless steel, it is possible to improve the amount of electrical energy generated by contacting the separator and the electrode.

또한, 본 발명에 의한 미생물연료전지는 바이오 필터를 포함하여 미생물연료전지의 사용시 발생하는 폐수의 악취를 제거할 수 있다.In addition, the microbial fuel cell according to the present invention may include a biofilter to remove odors of wastewater generated when using the microbial fuel cell.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the detailed description of the present invention described above with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art or those skilled in the art having ordinary skill in the art will be described in the claims to be described later It will be understood that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope of the present invention.

100 : 미생물연료전지 110 : 음극부
111 : 제1 챔버 112 : 제1 전극
113 : 유입구 120 : 양극부
121 : 제2 챔버 122 : 제2 전극
123 : 배출구 130 : 세퍼레이터
140 : 바이오 필터100: microbial fuel cell 110: negative electrode
111: first chamber 112: first electrode
113: inlet 120: anode
121: second chamber 122: second electrode
123: outlet 130: separator
140: biofilter

Claims (1)

외부로부터 폐수를 공급받아, 폐수를 혐기적으로 처리하여 전자와 수소 이온을 발생시키는 제1 챔버, 및 상기 제1 챔버의 내부에 배치되어 상기 제1 챔버에서 발생된 상기 전자를 수용하는 제1 전극을 포함하는 음극부;
외부로부터 공기를 공급받아, 상기 음극부에 유입된 폐수를 호기적으로 처리하여 외부로 배출하는 제2 챔버, 및 상기 제2 챔버의 내부에 배치되어 상기 제1 챔버에서 발생된 상기 수소 이온을 수용하는 제2 전극을 포함하는 양극부; 및
상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 사이에 배치되어 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 전기적으로 절연시키고, 다수의 홀이 형성된 세퍼레이터를 포함하는 미생물연료전지.A first electrode receiving wastewater from the outside, treating the wastewater anaerobicly to generate electrons and hydrogen ions, and a first electrode disposed inside the first chamber to receive the electrons generated in the first chamber. Cathode portion comprising a;
A second chamber configured to receive air from the outside, and to process the wastewater introduced into the cathode part aerobicly and to be discharged to the outside; and to receive the hydrogen ions generated in the first chamber and disposed in the second chamber An anode part including a second electrode to be formed; And
And a separator disposed between the first electrode and the second electrode to electrically insulate the first electrode and the second electrode and having a plurality of holes formed therein.
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