KR20130037678A - 전기분해장치 - Google Patents

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KR20130037678A
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Abstract

음극측의 액성 변화가 양극에 악영향을 미치는 것을 보다 간편하게 방지할 수 있는 전기분해장치를 제공한다. 양극(12)을 구비한 양극조(14)와 음극(16)을 구비한 음극조(18)를 각각 별도로 형성하고, 양극조(14)에는 전해액(13)을 조 내에 공급하기 위한 공급구(20), 공급한 전해액(13)에 폭기용 에어를 불어넣기 위한 양극 폭기장치(22) 및 양극조(14)로부터 발생하는 가스를 조 외부로 안내하는 가스 취출관(24)을 형성하고, 연통관(28)에 의해 양극조(14)에 공급한 전해액(13)이 음극조(18)에 흘러들어가는 것이 가능해지는 동시에 연통관(28) 내의 전해액(13)을 통해 양극(12) 및 음극(16) 사이에서 통전 가능해지고, 전기분해에 의해 양극조(14) 내에서 발생한 가스가 폭기용 에어와 함께 가스 취출관(24)으로부터 양극조(14)의 외부로 방출되도록 구성하고, 음극조(18)에 흐른 전해액(13)을 연속적으로 배출하도록 구성한 전기분해장치(10).

Description

전기분해장치{ELECTROLYZER}
본 발명은 양극측에서 가스를 발생시키는 타입의 전기분해장치에 관한 것이다.
종래 예를 들어 아염소산염을 함유하는 전해액을 전기분해하여 이산화염소 가스를 제조하는 방법은 알려져 있다(특허문헌 1).
전해액을 전기분해하여 양극측에서 가스를 발생시키는 경우, 시간 경과에 따라 음극측의 액성(pH)이 변화하는 것이 잘 알려져 있다. 이러한 액성의 변화가 양극 주변의 전해액에 악영향을 끼쳐 전해액의 안정성이 저하되고 가스의 발생효율이 점점 저하될 우려가 있었다.
특허문헌 2에는 음극과 양극을 구비한 무격막 전해조 내에서 전해액에 직류전류를 공급하여 전기분해하고, 이것에 의해 이산화염소를 발생시키는 이산화염소 제조방법이 기재되어 있다. 이 방법은 구체적으로는 염화 알칼리, 아염소산 알칼리 및 pH 조정제가 포함된 상기 전해액에 그 전해액의 pH를 4～8로 한 상태로 직류전류를 공급하여 전기분해하고, 전기분해 중에 전기분해와 함께 소비되는 아염소산 알칼리를 보충하기 위해 전해조 외부로부터 아염소산 알칼리의 수용액을 전해액에 공급하고, 발생한 이산화염소를 전해액 내로부터 빼내는 1액형 전해식의 이산화염소 제조방법으로 되어 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 평9-279376 공보 특허문헌 2: 국제공개 제 2009/154143호 팜플렛
특허문헌 2의 이산화염소 제조방법에 의하면, 전해액의 pH를 컨트롤하는 것에 의해 음극측의 액성 변화가 양극에 영향을 주어 전해액의 안정성이 저하되는 것을 방지할 수 있어, 전해 도중에 가스의 발생효율이 저하한다고 하는 문제는 해소되었다. 만일 pH를 컨트롤하는 단계를 생략할 수 있다면 보다 간편하게 이산화염소를 제조할 수 있다고 생각된다.
따라서 본 발명의 목적은 음극측의 액성 변화가 양극에 악영향을 미치는 것을 보다 간편하게 방지할 수 있는 전기분해장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 관련된 전기분해장치의 제1 특징구성은, 전해액에 양극과 음극을 침지한 상태로 전기분해하여 상기 양극측으로부터 가스를 발생시키는 전기분해장치로서, 상기 양극을 구비한 양극조와 상기 음극을 구비한 음극조를 각각 별도로 형성하고, 상기 양극조에는 전해액을 조 내에 공급하기 위한 공급구, 그 공급구로부터 공급한 전해액에 폭기용 에어를 불어넣기 위한 양극 폭기장치 및 그 양극조로부터 발생하는 가스를 조 외부로 안내하는 가스 취출관을 형성하고, 일단을 상기 양극조에 연결하고 타단을 상기 음극조에 연결한 연통관을 형성하고, 상기 연통관에 의해 상기 양극조에 공급한 전해액이 상기 음극조에 흘러들어가는 것이 가능해지는 동시에 그 연통관 내의 전해액을 통해 상기 양극 및 상기 음극 사이에서 통전 가능해지고, 전기분해에 의해 상기 양극조 내에서 발생한 가스가 상기 폭기용 에어와 함께 상기 가스 취출관으로부터 상기 양극조의 외부로 방출되도록 구성하고, 상기 음극조에 흐른 전해액을 연속적으로 배출하도록 구성한 점에 있다.
본 구성에 의하면, 공급구로부터 양극을 구비한 양극조의 내부에 전해액을 공급하면 그 양극조에 전해액이 충전되고 이와 동시에 양극조와 음극조를 연결하는 연통관의 내부를 전해액이 흘러 그 전해액이 음극조의 내부에도 충전된다. 양극과 음극이 전해액에 침지된 상태로 양극에 전압을 인가하면 연통관 내부의 전해액을 통해 전류가 흘러 전기분해가 이루어진다. 양극조에는 양극 폭기장치가 형성되고 양극조 내의 전해액에 폭기용 에어(공기·불활성 가스)가 들어가고 있으므로, 전기분해에 의해 양극조 내에서 발생한 가스는 양극 폭기장치에 의해 에어와 함께 가스 취출관으로부터 양극조의 외부로 방출된다.
전해액 내의 성분(예를 들어 아염소산염 등)은 전기분해 중에 소비되기 때문에 전해조 외부에서 보충해야 한다. 보충하는 전해액을 양극조에 형성한 공급구로부터 연속적으로 혹은 반연속적(간헐적)으로 공급하는 것에 의해 양극조로부터 음극조를 향해 전해액의 흐름이 생기므로, 음극조측의 전해액이 양극조측으로 역류하기 어려워진다. 이것에 의해 음극측의 액성 변화가 양극조에 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
즉 양극조의 전해액 열화를 미연에 방지하여 양극조에서의 낮은 pH를 유지할 수 있기 때문에 가스의 발생효율을 유지할 수 있다.
본 발명에 관련된 전기분해장치의 제2 특징구성은, 아염소산염을 함유하는 전해액에 양극과 음극을 침지한 상태로 전기분해하여 상기 양극측으로부터 이산화염소를 발생시키는 전기분해장치로서, 상기 양극을 구비한 양극조와 상기 음극을 구비한 음극조를 각각 별도로 형성하고, 상기 양극조에는 전해액을 조 내에 공급하기 위한 공급구, 그 공급구로부터 공급한 전해액에 폭기용 에어를 불어넣기 위한 양극 폭기장치 및 그 양극조로부터 발생하는 가스를 조 외부로 안내하는 가스 취출관을 형성하고, 일단을 상기 양극조에 연결하고 타단을 상기 음극조에 연결한 연통관을 형성하고, 상기 연통관에 의해 상기 양극조에 공급한 전해액이 상기 음극조에 흘러들어가는 것이 가능해지는 동시에 그 연통관 내의 전해액을 통해 상기 양극 및 상기 음극 사이에서 통전 가능해지고, 전기분해에 의해 상기 양극조 내에서 발생한 이산화염소가 상기 폭기용 에어와 함께 상기 가스 취출관으로부터 상기 양극조의 외부로 방출되도록 구성하고, 상기 음극조에 흐른 전해액을 연속적으로 배출하도록 구성한 점에 있다.
본 구성에 의하면 전해액이 아염소산염을 함유하는 점에서 양극측으로부터 이산화염소 가스가 발생한다. 전기분해에 의해 양극조 내에서 발생한 이산화염소 가스는 양극 폭기장치에 의해 폭기용 에어(공기·불활성 가스)와 함께 가스 취출관으로부터 양극조의 외부로 방출된다.
그리고 아염소산염을 함유하는 전해액을 양극조에 형성한 공급구로부터 연속적으로 혹은 반연속적(간헐적)으로 공급하는 것에 의해 양극조로부터 음극조를 향해 전해액의 흐름이 생기므로, 음극조측의 전해액이 양극조측으로 역류하기 어려워진다. 이것에 의해 음극측의 액성 변화가 양극조에 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
즉 양극조의 전해액 열화를 미연에 방지하여 양극조에서의 낮은 pH를 유지할 수 있기 때문에 가스의 발생효율을 유지할 수 있다.
본 발명에 관련된 전기분해장치의 제3 특징구성은, 일단을 상기 양극조의 상부에 연결하고 타단을 상기 음극조의 상부에 연결한 가스 회수관과 상기 음극조의 전해액에 폭기용 에어를 불어넣는 음극 폭기장치를 형성하고, 상기 폭기용 에어와 함께 상기 음극조의 전해액에 용존하는 이산화염소를 상기 가스 회수관 및 상기 가스 취출관을 경유하여 상기 양극조의 외부로 빼내도록 구성한 점에 있다.
본 구성에 의하면 가스 회수관에 의해 양극조와 음극조가 상부에서 연결되고 음극조에서의 전해액에 폭기용 에어(공기·불활성 가스)를 불어넣는 음극 폭기장치가 형성되어 있으므로, 양극조에서 발생하여 전해액에 용존하는 이산화염소 가스가 연통관을 통해 음극조로 이동하더라도 음극조 내의 음극 폭기장치에 의해 폭기용 에어와 함께 빼내지며 가스 회수관 및 가스 취출관을 통해 양극조의 외부로 빼낼 수 있다.
본 발명에 관련된 전기분해장치의 제4 특징구성은 상기 연통관의 내부에서 부분적으로 직경이 작아지는 협착부를 형성한 점에 있다.
본 구성에 의하면 협착부에 의해 음극조 내의 전해액이 양극조 내로 역류하는 것을 보다 더 효과적으로 방지할 수 있으므로, 양극조 내의 pH를 낮게 유지하는 것에 의해 발생효율 및 폭기효율의 상승을 기대할 수 있다. 게다가 협착부가 부분적이기 때문에 통전시 전류의 흐름에는 거의 영향을 주지 않아 그 연통관에 많은 비용이 들 우려도 없다.
도 1은 본 발명의 전기분해장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 전기분해장치에 이용하는 전해액 점적장치의 개략도이다.
도 3은 협착부를 형성한 연통관의 주요부 개략도이다.
이하 본 발명의 실시예를 도면에 기초하여 설명한다.
본 발명의 전기분해장치는 전해액에 양극과 음극을 침지한 상태로 전기분해하여 양극측으로부터 가스를 발생하는 전기분해에 사용한다.
도 1에 나타낸 바와 같이 본 발명의 전기분해장치(10)는 양극(12)를 구비한 양극조(14)와 음극(16)을 구비한 음극조(18)를 각각 별도로 형성한다. 양극조(14) 및 음극조(18)는 각각 전해액을 수용하는 수용공간을 가진다. 이러한 양태인 경우 그 형상, 용적 등은 한정되지 않는다.
본 실시형태에서는 양극조(14) 및 음극조(18)를 각각 이간된 원주형 조로 한 경우를 나타냈다. 그러나 양극조(12)의 전해액(13) 및 음극조(18)의 전해액(13)이 서로 쉽게 섞이는 일이 없도록 구성하면 되고, 예를 들어 단일 수용공간을 구획판 등으로 구분하여 양극조 및 음극조로 하는 양태로 하는 것이 가능하다.
양극조(14)에는 전해액(13)을 조 내에 공급하기 위한 공급구(20), 그 공급구(20)로부터 공급한 전해액(13)에 폭기용 에어를 불어넣기 위한 양극 폭기장치(22) 및 그 양극조(14)로부터 발생하는 가스를 조 외부로 안내하는 가스 취출관(24)을 형성한다.
음극조(18)에는 그 음극조(18)의 전해액(13)에 폭기용 에어를 불어넣는 음극 폭기장치(26)를 마련한다.
양극 폭기장치(22) 및 음극 폭기장치(26)는 예를 들어 컴프레서(도시생략)로부터 압축 공기를 양극조(14) 및 음극조(18)에 송기할 수 있도록 구성하면 된다. 전기분해에 의해 발생한 가스를 효율적으로 조 외부로 안내할 수 있도록 양극조(14) 및 음극조(18)의 저부 부근으로부터 폭기용 에어를 공급할 수 있게 구성한다.
또 일단을 양극조(14)에 연결하고 타단을 음극조(18)에 연결한 연통관(28)을 형성한다. 그 연통관(28)에 의해 양극조(14)에 공급한 전해액(13)이 음극조(18)에 흘러들어 가는 것이 가능해지는 동시에 그 연통관(28) 내의 전해액(13)을 통해 양극(12)과 음극(16) 사이에서 통전 가능해진다.
연통관(28)은 예를 들어 가느다란 관 모양 부재로 구성하면 된다. 이 때 연통관(28)은 음극조(18)로부터 양극조(14)로 전해액(13)이 역류하는 것을 방지할 수 있으며 또한 양극조(14)로부터 음극조(18)로의 통전을 방해하지 않을 정도의 내경을 가지도록 구성한다.
그 역류를 방지하기 위해서는 예를 들어 연통관(28)에서 양극조(14)와의 접속위치를 음극조(18)와의 접속위치보다 높게 설정하면 된다. 이 경우 양극조(14)에서 발생한 가스는 음극조(18)로 이행하기 어려워진다.
전기분해에 의해 양극조(14) 내에서 발생한 가스는 폭기용 에어와 함께 가스 취출관(24)으로부터 양극조(14)의 외부로 방출되도록 구성하고, 음극조(18)에 흐른 전해액(13)을 연속적으로 배액조(34)로 배출하도록 구성되어 있다.
가스 취출관(24)은 발생 가스 및 폭기용 에어를 회수하기 쉽게 하기 위해 예를 들어 흡인장치(도시생략)에 접속해도 된다.
그리고 일단을 양극조(14)의 상부에 연결하고 타단을 음극조(18)의 상부에 연결한 가스 회수관(30)을 형성한다. 음극조(18)의 전해액(13)에 용존하는 가스는 폭기용 에어와 함께 가스 회수관(30) 및 가스 취출관(24)을 경유하여 양극조(14)의 외부로 빼내도록 구성되어 있다.
폭기용 에어와 함께 양극조(14)로부터 빠져나간 가스는 가스 회수조(도시생략)로 회수한다. 이 때 필요에 따라 원하는 가스와 폭기용 에어를 분리할 수 있게 구성해도 된다.
(발생 가스)
본 발명의 전기분해장치(10)에 의해 제조할 수 있는 가스로는 예를 들어 이산화염소, 염소, 오존 등을 들 수 있다. 전해액으로 염화 알칼리, 염화 알칼리토류를 사용하여 염소 가스를 발생시킬 수도 있다.
(아염소산염)
본 발명에서 사용되는 아염소산염으로는 예를 들어, 아염소산 알칼리금속염이나 아염소산 알칼리토류금속염을 들 수 있다. 아염소산 알칼리금속염으로는 예를 들어 아염소산나트륨, 아염소산칼륨, 아염소산리튬을 들 수 있고, 아염소산 알칼리토류금속염으로는 아염소산칼슘, 아염소산마그네슘, 아염소산바륨을 들 수 있다. 그 중에서도 입수가 용이하다는 점에서 아염소산나트륨, 아염소산칼륨이 바람직하고, 아염소산나트륨이 가장 바람직하다. 이들 아염소산소 알칼리는 1종을 단독으로 이용해도 되고 2종 이상을 병용해도 된다.
전해액(13)에서의 아염소산염의 비율은 0.1중량%～30중량%인 것이 바람직하다. 0.1중량% 미만인 경우에는 이산화염소 발생시에 아염소산염이 부족하다고 하는 문제가 생길 가능성이 있으며, 30중량%를 넘는 경우에는 아염소산염이 포화되어 결정이 석출되기 쉽다는 문제가 생길 가능성이 있다. 안전성이나 안정성, 이산화염소의 발생효율 등을 감안한 경우, 더욱 바람직한 범위는 1중량%～10중량%이다. 단 아염소산염은 전기분해 중에 소비되므로 전해조 외부로부터 전해액에 공급할 필요가 있다. 전해액(13)의 전기분해 중에는 아염소산염을 함유하는 전해액을 양극조(14)의 공급구(20)로부터 연속적으로 혹은 반연속적(간헐적)으로 계속 공급하는 것이 바람직하다.
(전극)
전기분해에 사용하는 전극으로는 종래 공지인 것을 사용하면 되지만, 산소 가스의 발생을 최소한으로 억제하고 이산화염소를 효율적으로 발생시킬 수 있는 전극이 적합하게 이용된다. 예를 들어 음극 재료로는 티탄, 스테인리스강, 니켈, 니켈·크롬합금, 또는 다른 밸브금속을 들 수 있다. 또 양극 재료는 백금, 금, 팔라듐, 이리듐, 로듐 또는 루테늄 등의 귀금속, 흑연, 흑연펠트, 다층흑연포, 흑연직포, 탄소 혹은 티탄 위에 백금을 전기도금한 백금 피복 재료, 티탄, 탄탈, 니오브 또는 지르코늄의 밸브금속의 산화물로 구성된 전극 등을 들 수 있으며, 전극촉매를 코팅한 것이 적합하게 이용된다.
또한 전극면적을 크게 하여 전류밀도를 작게 하는 것이 이산화염소를 효율적으로 발생시킬 수 있다고 하는 점에서 바람직하다. 구체적으로는 전극면적은 1A/dm2 이하가 바람직하다.
(폭기용 에어)
본 발명에서 발생한 이산화염소 가스 등의 전해액에 용존하는 가스를 폭기하여 탈기·수집하기 위한 가스로는 공기가 이용되지만 이것에 한정되는 것은 아니며, 불활성 가스를 이용해도 된다. 불활성 가스로는 예를 들어 질소 가스, 아르곤, 헬륨 등을 들 수 있다. 또한 음극조(18)에서 음극 폭기장치(26)로부터 공급하는 가스는 이산화염소 가스, 오존 가스가 된다. 염소 가스는 음극조(18) 내의 알칼리와 반응하여 차아염소(ClO-)가 되므로 폭기할 수 없다.
(전해액)
본 발명의 전기분해장치(10)에서 사용되는 전해액(13)에는 전기분해의 효율을 높여서 조금이라도 많은 양의 이산화염소를 발생시키기 위해 필요에 따라 염화 알칼리를 혼합할 수도 있다. 염화 알칼리로는 예를 들어 염화칼륨, 염화나트륨, 염화리튬, 염화칼슘 등을 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 사용해도 되고 복수를 병용할 수도 있다. 전해액(13)에서의 염화 알칼리의 비율은 1중량% 이상인 것이 바람직하고, 2중량% 이상이며 용해도 미만인 것이 더욱 바람직하다. 염화 알칼리의 비율이 1중량% 미만인 경우 염소 가스를 안정적으로 발생시킬 수 없어 이산화염소의 발생에 지장을 초래할 가능성이 있다. 전해액 내의 염화 알칼리 농도를 높게 하는 것이 이산화염소를 효율적으로 발생시킬 수 있다는 점에서 바람직하지만, 용해도 부근이 되면 전해액 내에 염화 알칼리가 석출되기 쉬워져 악영향을 줄 가능성이 있다.
실시예
본 실시예에서는 발생 가스로서 이산화염소가 발생되는 경우에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 전기분해장치(10)의 개략 설명도이다. 도시한 바와 같이 Pt/Ir 도금 티탄전극(10mm×20mm)으로 이루어지는 판형 양극(12)을 구비한 원통형 양극조(14)와 티탄극(10mm×20mm)으로 이루어지는 판형 음극(16)을 구비한 원통형 음극조(18)가 개별적으로 형성되어 있다.
양극조(14)에는 전해액(13)을 조 내에 공급하기 위한 공급구(20), 이 공급구(20)로부터 공급한 전해액(13)에 폭기용 에어(공기나 불활성 가스)를 불어넣기 위한 양극 폭기장치(22) 및 양극조(14)의 내외를 에어연통 가능하게 하여 양극조(14)로부터 발생하는 가스를 조 외부로 안내하기 위한 가스 취출관(24)이 형성되어 있다. 또한 음극조(18)에도 전해액(13)에 폭기용 에어(공기나 불활성 가스)를 불어넣기 위한 음극 폭기장치(26)가 형성되어 있다.
양극조(14)와 음극조(18)는 각각의 하부에서 서로 연통관(28)으로 연결되어 있다. 즉, 일단이 양극조(14)의 하부에 연결되고 타단이 음극조(18)의 하부에 연결된 내경 2mm～20mm(직경)의 연통관(28)이 형성되며, 이 연통관(28)에 의해 양극조(14)에 공급한 전해액(13)이 음극조(18)로 흘러들어가는 동시에 연통관(28) 내부의 전해액(13)을 통해 양극(12)과 음극(16) 사이에서 통전 가능해진다.
또한, 양 조를 잇는 연통관(28)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 부분적으로(길이 2mm～20mm의 범위에서) 내강이 작은 직경(직경 0.5mm～5mm)이 되는 협착부(28a)가 음극조(18)의 근방에 형성되어 있다. 또 양극조(14)와 음극조(18)는 각각의 상부에서 서로 가스 회수관(30)으로 연결되어 있어 에어유통 가능하게 되어 있다.
공급구(20)로부터 양극조(14)의 내부에 25중량%의 아염소산나트륨 및 염화나트륨을 함유하는 전해액(13)(전해액 1000g 중 25중량% 아염소산나트륨 66ml(아염소산나트륨 2중량%), 100% 염화나트륨 100g(염화나트륨 10중량%), 물 834g)을 공급하면 양극조(14)에 전해액(13)이 충전된다.
이에 따라 전해액(13)이 연통관(28) 내를 흘러서 음극조(18)의 내부에도 충전된다. 양극(12)과 음극(16)이 전해액(13)에 침지된 상태로 양극에 전압을 인가하면, 연통관(28) 내부의 전해액(13)을 통해 전류가 흘러 전기분해된다(전류 5.4mA, 전압 10V).
양극조(14)의 양극 폭기장치(22)에 의해 양극조(14) 내의 전해액(13)에 폭기용 에어(공기나 불활성 가스)가 들어가고 있기 때문에, 전기분해에 의해 양극조(14) 내에서 발생한 이산화염소는 폭기용 에어와 함께 가스 취출관(24)으로부터 양극조(14)의 외부로 방출된다.
전기분해 중에는 전해액 점적장치(도 2의 40)를 이용하여 전해액(13)을 공급구(20)로부터 양극조(14)의 내부로 간헐적이고 연속적으로 보충하면 된다. 구체적으로는 전해액(13)을 1～10mL/시간의 비율로 5분 간격으로 연속 적하한다.
이와 같이 양극조(14)의 공급구(20)로부터는 전해액(13)이 전해액 점적장치에 의해 계속 보충되고 있기 때문에 양극조(14)로부터 음극조(18)를 향해 전해액(13)이 천천히 흐르게 되어 음극조(18)의 전해액(13)이 양극조(14)에 잘 흐르지 않게 된다. 이것에 의해 음극(16)측의 액성 변화가 양극조(14)에 악영향을 미쳐 양극조(14)의 전해액 열화를 방지할 수 있어 가스의 발생효율이 유지된다.
이와 같이 양극조(14)로부터 음극조(18)를 향해 전해액(13)이 천천히 흐르게 되어, 양극조(14)에서 발생하여 전해액(13)에 용존하는 이산화염소 가스가 이 흐름에 따라 연통관(28) 내를 지나 음극조(18)로 이행해도, 음극조(18) 내에서 음극 폭기장치(26)에 의해 폭기용 에어와 함께 빼내지고, 가스 회수관(30) 및 가스 취출관(24)을 통해 양극조(14)의 외부로 연속적으로 빠져나간다.
음극조(18) 내의 전해액(13)은 전해액 회수관(32)의 내부를 통과하여 배액조(34)로 내려가고 배출관(38)으로부터 연속적으로 배출된다. 이 때의 공기압력조절(압력 제거)은 벤트관(36)에 의해 이루어진다.
상기한 바와 같이 연통관(28)에는 그 내부에서 부분적으로 직경이 작아지는 협착부(28a)가 형성되어 있다. 협착부(28a)를 형성하는 것에 의해, 음극조(18) 내의 전해액(13)이 양극조(14) 내로 역류하는 것을 보다 더 효과적으로 방지할 수 있다.
음극조(18) 내의 전해액(13)이 양극조(14)로 역류하는 것을 방지하는 것만 생각한다면 전체길이에 걸쳐 가느다란 관모양물을 연통관(28)으로 사용하면 되지만, 이 경우는 전류도 잘 흐르지 않는다. 본 발명과 같이 연통관(28)의 일부에 직경이 작아지는 협착부(28a)를 형성하면 전해액(13)의 역류를 방지할 수 있는 동시에 전류가 잘 흐르지 않는 것을 방지할 수도 있고 그만큼 이산화염소 가스를 발생시키는 전류를 흘리기 위한 전압이 낮아져 감전 등에 대해 안전성을 확보할 수 있다.
또한 이미 서술한 전해액 점적장치(40)로는 예를 들어 직육면체 형상의 약액 탱크(40)를 이용한다(도 2 참조). 즉, 약액 탱크(40)의 탱크 본체(42)는 저판(42a), 주측판(42b) 및 천판(42c)으로 이루어진다. 천판(42c)에는, 이것을 관통하여 하방으로 늘어나, 저판(42a)에 도달하기까지 종단하는 주입관(44)(그 하단부에 통기 구멍(44a)이 형성되어 있음)과, 압력제거관(46)(그 개구부(46a)는 개폐가 자유롭게 되어 있음)이 형성되어 있다.
저판(42a)에는 양극조(14)의 공급구(20)와 연결되는 공급 배출관(48)이 형성되어 있다. 그 공급 배출관(48)에는 그 내부를 흐르는 전해액(13)의 유량을 조절하는 타이머가 달린 전자밸브(50)가 형성되어 있다.
압력제거관(46)의 개구부(46a)를 개방하고 공급 배출관(48)을 닫은 상태로 조제된 전해액(13)을 주입관(44)으로부터 탱크 본체(42)의 내부에 주입하여 소정 높이까지 전해액(13)을 충전한다(도 2에서 가상점선 참조). 그 후 압력제거관(46)의 개구부(46a)를 닫고 공급 배출관(48)을 개방하는 것에 의해 탱크 본체(42) 내의 전해액(13)은 스스로의 무게에 의해 흘러내려가고 공급구(20)를 통해 양극조(14)에 공급된다. 이 때 압력제거관(46)의 개구부(46a)가 닫혀 있기 때문에 전해액(13)의 낙하와 함께 탱크 본체(42)의 내압이 부압이 된다.
탱크 본체(42) 내의 전해액(13)의 수위가 점차 내려가 주입관(44)의 하단에서 정지한 단계에서 주입유량은 안정되므로 타이머가 달린 전자밸브(50)의 ON-OFF 동작을 개시하여(공급 배출관(48)을 간헐적으로 일정시간 개방하여) 약액 탱크(40)로부터 양극조(14)로 가는 전해액(13)의 공급량을 조정한다.
전해액(13)을 양극조(14)에 공급하고 있는 동안에는 약액 탱크(40) 내의 전해액(13)은 줄어들어 가지만, 상기한 바와 같이 탱크 본체(42)의 내압이 부압으로 되어 있고 또 바깥 공기와 연결되는 주입관(44)의 하단부에는 통기 구멍(44a)이 형성되어 있기 때문에 주입관(44)의 하단위치에서 정지한 전해액(13)의 수위는 그대로의 상태가 유지된다.
따라서 공급 배출관(48)의 내부를 흐르고자 하는 전해액(13)은 탱크 본체(42) 내에서의 전해액 저장량의 변화(자중 변화)에 의해 생기는 압력 변화의 영향을 받지 않기 때문에 공급 배출관(48)의 내부를 흐르는 전해액(13)의 유량이 매우 안정화되어, 그것이 적은 유량이더라도 거의 일정한 양으로 유지할 수 있다. 이것에 의해 단위시간당 가스 발생량이 비교적 소량(예를 들어 0.01mg～100mg/시간)이라고 하는 저량가스 발생을 염두에 둔 경우에도 충분히 대응할 수 있어, 장시간에 걸쳐 거의 일정한 비율로 가스를 안정적으로 계속 발생시킬 수 있다.
단, 설치장소의 온도가 급격하게(1～10℃/분) 상승하는 경우 등 실온이 변동하면 전해액 점적장치에서의 약액 탱크(40) 내의 공기가 따뜻해져 팽창하고 주입관(44)으로 전해액(13)을 밀어내어 액면이 상승하며, 따라서 유량이 상승하는 경우가 있다. 이 경우에는 도 2와 같이 배기 펌프(51) 및 유량 조정 밸브(52)를 설치하면 한층 더 액면이 안정된다.
본 발명의 전기분해장치는 전해액에 양극과 음극을 침지한 상태로 전기분해하여 상기 양극측으로부터 가스를 발생시키는 전기분해에 이용할 수 있다.
10: 전기분해장치 12: 양극
13: 전해액 14: 양극조
16: 음극 18: 음극조
20: 공급구 22: 양극 폭기장치
24: 가스 취출관 26: 음극 폭기장치
28: 연통관 28a: 협착부
30: 가스 회수관

Claims (4)

  1. 전해액에 양극과 음극을 침지한 상태로 전기분해하여 상기 양극측으로부터 가스를 발생시키는 전기분해장치로서,
    상기 양극을 구비한 양극조와 상기 음극을 구비한 음극조를 각각 별도로 형성하고,
    상기 양극조에는 전해액을 조 내에 공급하기 위한 공급구, 그 공급구로부터 공급한 전해액에 폭기용 에어를 불어넣기 위한 양극 폭기장치 및 그 양극조로부터 발생하는 가스를 조 외부로 안내하는 가스 취출관을 형성하고,
    일단을 상기 양극조에 연결하고 타단을 상기 음극조에 연결한 연통관을 형성하고,
    상기 연통관에 의해 상기 양극조에 공급한 전해액이 상기 음극조에 흘러들어가는 것이 가능해지는 동시에 그 연통관 내의 전해액을 통해 상기 양극 및 상기 음극 사이에서 통전 가능해지고,
    전기분해에 의해 상기 양극조 내에서 발생한 가스가 상기 폭기용 에어와 함께 상기 가스 취출관으로부터 상기 양극조의 외부로 방출되도록 구성하고, 상기 음극조에 흐른 전해액을 연속적으로 배출하도록 구성한 전기분해장치.
  2. 아염소산염을 함유하는 전해액에 양극과 음극을 침지한 상태로 전기분해하여 상기 양극측으로부터 이산화염소를 발생시키는 전기분해장치로서,
    상기 양극을 구비한 양극조와 상기 음극을 구비한 음극조를 각각 별도로 형성하고,
    상기 양극조에는 전해액을 조 내에 공급하기 위한 공급구, 그 공급구로부터 공급한 전해액에 폭기용 에어를 불어넣기 위한 양극 폭기장치 및 그 양극조로부터 발생하는 가스를 조 외부로 안내하는 가스 취출관을 형성하고,
    일단을 상기 양극조에 연결하고 타단을 상기 음극조에 연결한 연통관을 형성하고,
    상기 연통관에 의해 상기 양극조에 공급한 전해액이 상기 음극조에 흘러들어가는 것이 가능해지는 동시에 그 연통관 내의 전해액을 통해 상기 양극 및 상기 음극 사이에서 통전 가능해지고,
    전기분해에 의해 상기 양극조 내에서 발생한 이산화염소가 상기 폭기용 에어와 함께 상기 가스 취출관으로부터 상기 양극조의 외부로 방출되도록 구성하고, 상기 음극조에 흐른 전해액을 연속적으로 배출하도록 구성한 전기분해장치.
  3. 제2항에 있어서,
    일단을 상기 양극조의 상부에 연결하고 타단을 상기 음극조의 상부에 연결한 가스 회수관과 상기 음극조의 전해액에 폭기용 에어를 불어넣는 음극 폭기장치를 형성하고,
    상기 폭기용 에어와 함께 상기 음극조의 전해액에 용존하는 이산화염소를 상기 가스 회수관 및 상기 가스 취출관을 경유하여 상기 양극조의 외부로 빼내도록 구성한 전기분해장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연통관의 내부에서 부분적으로 직경이 작아지는 협착부를 형성한 전기분해장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101485018B1 (ko) * 2014-05-07 2015-01-28 (주) 시온텍 이산화염소 가스 발생 장치 및 그 발생 시스템

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013054433A1 (ja) * 2011-10-14 2013-04-18 株式会社エスマック 水素-酸素ガス発生装置
JP6448540B2 (ja) * 2013-09-09 2019-01-09 大幸薬品株式会社 二酸化塩素製造装置及び二酸化塩素製造方法
JP6891894B2 (ja) * 2016-09-05 2021-06-18 株式会社大阪ソーダ 二酸化塩素発生装置及び二酸化塩素発生方法
CN113740395B (zh) * 2021-09-10 2022-10-04 厦门大学 一种用于电化学分析的电解池及其应用
CN114934296A (zh) * 2022-04-21 2022-08-23 湖北绿钨资源循环有限公司 一种曝气辅助电解废硬质合金回收碳化钨的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2163793A (en) * 1937-06-08 1939-06-27 Mathieson Alkall Works Inc Production of chlorine dioxide
JPH09176879A (ja) * 1995-12-22 1997-07-08 Hakukin Warmers Co Ltd 水素ガス製造機構
JPH09279376A (ja) 1996-04-11 1997-10-28 Suido Kiko Kaisha Ltd 二酸化塩素の製造方法
JP2006346650A (ja) * 2005-06-20 2006-12-28 Sawada Kinji アルカリ殺菌水製造装置、アルカリ殺菌水製造方法
JP2009154143A (ja) 2007-12-26 2009-07-16 Fujiwara Sangyo Kk 掻寄装置
JP5469601B2 (ja) * 2008-06-19 2014-04-16 大幸薬品株式会社 １液型電解式の二酸化塩素製造方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE692763C (de) * 1937-11-19 1942-01-15 Paul Wever Kom Ges rbinder aus Blech oder Draht
GB692763A (en) * 1951-02-20 1953-06-10 Bayer Ag Production of chlorine dioxide
US3681228A (en) * 1969-02-06 1972-08-01 Walter D Komhyr Electrochemical concentration cell for gas analysis
CN2061177U (zh) * 1989-10-18 1990-08-29 中国人民解放军沈阳军区后勤部基建营房部 电解二氧化氯发生器
JP3181795B2 (ja) 1994-10-28 2001-07-03 オルガノ株式会社 電解水製造装置
US5965004A (en) * 1996-03-13 1999-10-12 Sterling Pulp Chemicals, Ltd. Chlorine dioxide generation for water treatment
CN1188740A (zh) * 1996-12-23 1998-07-29 埃勒夫阿托化学有限公司 二氧化氯的制备方法
CN2335951Y (zh) * 1998-07-29 1999-09-01 温镜新 二氧化氯消毒剂发生器
JP2000212787A (ja) 1999-01-26 2000-08-02 Chemicoat & Co Ltd 電解方法
CN2359297Y (zh) * 1999-02-23 2000-01-19 王培林 电解法高效二氧化氯发生器
JP3949088B2 (ja) * 2003-08-04 2007-07-25 大幸薬品株式会社 二酸化塩素製造装置
CN101591786B (zh) * 2009-06-22 2011-03-16 陈维军 电解法二氧化氯发生器及电解槽

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2163793A (en) * 1937-06-08 1939-06-27 Mathieson Alkall Works Inc Production of chlorine dioxide
JPH09176879A (ja) * 1995-12-22 1997-07-08 Hakukin Warmers Co Ltd 水素ガス製造機構
JPH09279376A (ja) 1996-04-11 1997-10-28 Suido Kiko Kaisha Ltd 二酸化塩素の製造方法
JP2006346650A (ja) * 2005-06-20 2006-12-28 Sawada Kinji アルカリ殺菌水製造装置、アルカリ殺菌水製造方法
JP2009154143A (ja) 2007-12-26 2009-07-16 Fujiwara Sangyo Kk 掻寄装置
JP5469601B2 (ja) * 2008-06-19 2014-04-16 大幸薬品株式会社 １液型電解式の二酸化塩素製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101485018B1 (ko) * 2014-05-07 2015-01-28 (주) 시온텍 이산화염소 가스 발생 장치 및 그 발생 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
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