KR20130124512A

KR20130124512A - 전기분해 장치

Info

Publication number: KR20130124512A
Application number: KR1020137015347A
Authority: KR
Inventors: 필리페 모렐; 요아힘 랑게; 크리스토프 좀머
Original assignee: 솔베이(소시에떼아노님)
Priority date: 2010-11-17
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2013-11-14
Also published as: TW201235511A; EP2640869A1; US9353450B2; TWI551730B; CN103314138B; CN103314138A; KR101891948B1; WO2012066054A1; KR20180071410A; US20130233723A1; EP2640869B1

Abstract

본 발명은 전해질/HF-용액, 예컨대 KF x 1.8 HF로부터 원소형 F₂를 전기분해식으로 제조하기 위한 전기분해 장치에 관한 것이며, 상기 장치는 적어도 2개의 양극, 흔히 20개 내지 30개의 양극, 금속성 음극 용기 및 각 양극에 하나씩 할당되도록 적어도 2개의 정류기를 구비한 적어도 1개의 전해셀을 포함한다. 이러한 방식으로, 각 양극은 개별적으로 제어 및 조절될 수 있다. 각 개별 양극의 결함, 예컨대 양극의 파단 현상은 바람직하지 않은 부산물(예컨대, CF₄)의 생성을 야기한다. 결함이 있는 모든 양극을 쉽게 검출할 수 있으며, 필요하다면 각 양극을 개별적으로 셧다운할 수 있으며, 보수가능하다.

Description

전기분해 장치{ELECTROLYZER APPARATUS}

2010년 11월 7일에 출원된 EP 특허출원번호 제10191586.6호의 우선권을 주장하며 사실상 그 전체 내용이 통합된, 본 발명은 전기분해 장치 및 원소형 불소 제조 방법에 관한 것이다.

원소형 불소는 많은 목적으로 적용된다. 예를 들면, 연료에 대한 투과성이 더 낮은 자동차 탱크를 제조하기 위해 중합체의 표면을 불소화하는데 사용될 수 있다. 고순도 원소형 불소는 반도체, 광기전 전지, 마이크로-전자기계 장치 및 평판 디스플레이의 제조시 식각제 또는 챔버 세정제로서 적용된다.

불소는 HF의 전기분해를 통해 널리 생성된다. 전해질염의 존재 하에, 2.9V 이상의 전압이 인가되면 HF는 불소를 방출한다. 실제로는, 전압을 종종 8 내지 10V 또는 11V의 범위 내에 유지한다.

종종 화학식 KF·(1.8 내지 2.3)HF를 가진, KF의 용융 HF 부가생성물이 바람직한 전해질염이다. 용융 전해질염이 함유되어 있는 반응기에 HF를 공급한 후, 전압을 인가하고 상기 용융염에 전류를 통과시킴으로써 반응식(1)에 따라 HF로부터 F₂를 전기분해 방식으로 형성한다:

2HF → H₂ + F₂ (1)

종래 기술에 공지되어 있는 것과 같은 전기분해는 전해셀(전해조)에서 수행되며; 여러 셀이 하나의 셀 방에 집합되어 있다. 각 셀의 음극은 HF 및 F2에 내성인 금속 또는 금속 합금, 특히 스테인레스강 또는 니켈로 만들어진 셀 용기(트로프(통)로도 표시됨)에 의해 제공된다. 셀 용기는 정류기의 (-)극에 연결되거나, 직렬 연결의 경우에는 그 다음의 양극 버스바(bus bar) 상에 더 연결된다. 흔히 각 셀은 여러 개(전형적으로, 20개 내지 30개)의 양극을 포함하며, 이들 양극은 가령 니켈 양극, 탄소 양극, 소결재 양극, 다이아몬드-코팅 양극 또는 이와 대등한 재료로 만들어진 양극일 수 있지만, 대부분은 탄소 재질의 양극이다. 단일 정류기의 (+)극 측(또는 직렬 연결의 경우에는 음극)은 병렬 형태로 상이한 양극들을 공급하는 전해셀 상에 장착된 (+)버스바에 연결된다. 바람직하게 각 셀 방의 전해셀들은 정류기 (+)극으로부터 양극 버스까지 루프를 구성하는 직류(DC) 도체 시스템에 의해 직렬로 연결되며, 이로써 상기 상이한 양극들이 병렬 형태로 연결된다.

DC 전류는 모든 DC 전류를 DC 버스바 시스템에 공급하는 단일 정류기(구입가능함)를 통해 전류 폐루프 제어기에 의해 인가된다. 이들 전해셀은 (+)에서 (-)로 직렬로 연결되어, 주요 버스바의 (+)극이 제1 셀의 양극에 연결되고, 주요 버스바의 (-)극이 마지막 셀의 음극에 연결되며; 그 사이에서는, 짧은 버스바에 의해 각 음극이 각 양극과 연결된다. 이러한 직렬 연결에서, 개별 셀은 단락 스위치에 의해 바이패스될 수 있다.

전술된 셀의 병렬연결된 양극들 사이에서의 전류 분포는 음극와 양극 사이의 옴 저항에 대해 영향을 미치는 다양한 매개변수를 보여 준다. 연결점 간의 버스바는 다른 크기(길이 및/또는 폭)를 가질 수 있으며, 접촉 저항면에서 상이할 수 있다. 양극 저항이 상이할 수 있으며, 양극은 상이한 온도를 가질 수 있고, 양극 표면과 전해질 사이의 저항이 상이할 수 있다. 전해질 저항은 전해질의 조성물이 다양함에 따라 상이할 수 있다. 예컨대, 양극의 기하 구조, 셀 또는 양극들의 배치, 그의 상이한 온도 및 셀 내 전해질의 변동 가능성으로 인해, HF 공급 및/또는 셀의 충전 수준이 상이하며 달라질 수 있고, 전계 효과에 의한 영향이 있을 수 있으며, 음극 용기의 접촉 표면과 내성이 상이하게 되는 등의 현상이 있을 수 있다. 결과적으로, 각 양극-음극 루프는 개별 옴 저항을 가질 수 있다(종종 가진다). 개별 양극의 옴 저항 차이는 전압의 변동에 의해 영향받거나 조절될 수 없으며, 양극측과 음극측 상의 연결점 간의 저항이 가장 낮을 때 가장 높은 전류가 양극을 통과하게 된다. 이들 양극을 통과하는 전류는 1.5:1의 비로, 매우 다를 수 있다는 것이 관찰되었다. 따라서, 더 높은 전류를 전도시키는 양극은 과열될 수 있고, 양극들의 표면 마모는 다양할 수 있으며, 양극은 부식 및 파단되기도 하며, 특히 마모된 탄소 양극이 F₂ 분위기 하에서 파단되거나 연소되면 바람직하지 않은 반응 생성물, 예컨대 CF₄, C₂F₆ 또는 기타 퍼플루오로 화합물이 결과로서 관찰될 수 있다. 파단된 양극의 파편들은 셀 내부에 단락현상을 일으킬 수 있으며, 셀 내부에 중 반응(heavy reaction)이 발생할 위험이 있다. 전해셀이 종종 20개 내지 30개의 양극을 구비하는 것으로 위에 언급하였다. 이에 따라, 오동작 신호가 관찰된 후에, 결함 양극을 찾아내는 일은 어렵고도 시간 소모가 크다. 전해셀을 셧다운(작동 정지)시킬 필요가 있다는 것은 경제적 효율 측면에서 물론 바람직하지 않다. 예컨대 광기전 전지, TFT 또는 반도체의 제조와 같은 특정 적용분야에서는 고순도 F₂가 요구되기 때문에 CF₄ 함량의 증가는 특히 성가신 일이다.

본 발명이 해결해야 할 과제는 F₂의 제조용, 특히 전자 산업에서의 적용분야, 예를 들면, 반도체, 광기전 전지, 마이크로-전기기계 시스템 및 TFT의 제조에 요구되는 고순도 F₂의 제조용으로 개선된 전기분해 장치를 제공하는 데에 있다.

전해질로부터 원소형 F₂를 전기분해식으로 제조하기 위한 전기분해 장치는 적어도 2개의 양극, 음극으로도 기능하는 전해질용 용기, 및 하나의 정류기가 하나의 양극에 할당되도록 적어도 2개의 정류기를 구비한 적어도 1개의 전해셀을 포함한다. "하나의 정류기가 하나의 양극에 할당"이라는 표현은 각 정류기가 하나의 양극에만 할당되며, 각 양극은 하나의 정류기에만 할당된다는 것을 뜻한다. 바람직하게, 전해셀에는 2개보다 많은 양극과 2개보다 많은 정류기가 구비된다. 따라서, 셀이 26개의 양극을 구비하였다면, 상기 장치는 각 양극을 위해 하나의 정류기를 포함하게 되어 26개의 정류기를 포함한다. 하기에 상세히 설명되겠지만, 2개의 정류기를 결합시켜 하나의 이중 정류기를 형성할 수 있지만; 여전히, 이러한 구현예에서도, 상기 이중 정류기의 한 개별 정류기는 항상 한 특정 양극에 할당된다. 이중 정류기는 반도체 적용분야, 특히 TFT 제조시 식각제 및 챔버세정제로서의 F₂, 그리고 특히 광기전 전지 제조시 사용되는 F₂를 생산하는 공장에 구비되는 것이 특히 유리하다. "정류기"란 용어는 단일 정류기를 지칭하며; 2개가 결합된 정류기는 "이중 정류기"로 지칭되었다. 하기 설명에서 특정 수 "x"개의 정류기가 언급된다면, 독자는 대안으로 "x/2"개의 이중 정류기가 제공될 수 있다는 것을 알 것이다.

도 1은 정상 작동 중인 26개 음극을 구비한 셀의 전압 편차를 나타낸다.
도 2는 기본 공정 제어 시스템 BPCS를 포함한, 본 발명의 전기분해 장치의 개략도를 제공한다.
도 3은 본 발명의 전기분해 장치의 개략도를 제공한다.
도 4는 순수 불소 제조 공장을 도시한다.

도 1은 총 전류가 5382 암페어이고 양극 당 전류가 207 암페어인 셀의 정상 작동(파단된 양극이 없음) 중에서의 전압 변화를 나타낸다. 상기 도면은 26개의 양극, 본 발명의 전기분해 장치 내 26개의 정류기로 그룹화된 정류기들에 대한 전압의 공차 범위 및 편차를 보여 준다. 하나의 하우징 내부에 2개의 정류기를 포함하는 이중 정류기를 적용할 수 있으며; 이중 정류기는 파일럿 설치에서 성공적으로 시험을 치렀다. 도 1에 주어진 데이터는 이중 정류기가 구비된 장치를 사용하여 얻었으며; 여기서 "왼쪽 행" 및 "오른쪽 행"이란 용어는 셀 내에서 2개의 행 형태로 있는 양극 배치를 가리킨다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 양극들 사이의 전체 편차 범위는 6% 미만이며, 이는 대략 ±25%의 편차가 관찰될 수 있는 종래 기술 시스템과 비교된다. 양극의 정류기는 양극마다 정확히 같은 전류를 인가하므로, 양극들 사이의 편차는 각각의 작동 양극(2개의 행으로 배치됨)에 대한 전압 공차로 표현된다.

이하, 도 2를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 (A로 표시된 분산 제어 시스템 DCS 및 B로 표시된 프로그램가능 로직 제어기 PLC로 구성된) 기본 공정 제어 시스템 BPCS, 전해셀(C), 복수의 정류기(1) 및 각각의 복수의 양극(2)을 포함하는 본 발명의 전기분해 장치의 개략도를 제공한다.

본 장치는 A로 표시된 분산 제어 시스템 DCS 및 B로 표시된 프로그램가능 로직 제어기 PLS로 구성된 기본 공정 제어 시스템 BPCS, 그리고 전해셀(C)을 포함한다. 프로그램가능 로직 제어기 PLC는 개별 유닛으로 구현될 수 있거나, 분산 제어 시스템 DCS의 일부일 수 있다.

분산 제어 시스템 DCS(A)는 주로 세 가지 기능을 제공한다: 마스터 전류 설정점을 수신/생성하고, 양극마다 개별적 조절을 가능하게 하여 각 양극 정류기를 위한 개별적 설정점을 개별적으로 생성하며, 정류기 한계 전압 및 정류기 한계 전류가 있으므로 기술적 한계치를 설정한다. 또한, 감지기에 의해 측정된 대로의 전류 및 전압의 실제값을 바람직하게는 디지털 또는 아날로그 형태의 값으로 제공하는 각 장비를 통해 나타낸다.

PLC(B)는 양극의 개별 설정값을 측정에 의해 제공된 값과 비교하고, 설정값으로부터 편차가 있는 경우에는 전압을 증가 또는 감소시키거나 개별 양극의 전류를 증가시키는 프로그램가능 로직부를 구비한다. PLC는 또한 셧다운 이후 전기분해 공정이 순조롭게 개시되도록 하는 "온/오프" 로직부와, 작동 이후의 셧다운 제어부를 포함한다. 바람직하게 프로그램가능 로직 제어기(B)는 공장의 비상 셧다운 시스템과 상호작용할 수 있는 프로그램가능 로직부를 또한 포함한다.

도 2의 장치는 또한 전해셀(C)을 구비한다.

본 장치는 복수의 정류기(1a, 1b, ...), 바람직하게는 20개 내지 30개의 정류기, 또는 대안으로 10개 내지 15개의 이중 정류기와, 복수의 양극(2a, 2b, ...), 바람직하게는 20개 내지 30개의 양극을 포함할 수 있다. 항상 하나의 정류기가 하나의 양극과 연결된다. 도 2의 장치에서는, 2개의 정류기를 언제나 하나의 이중 정류기(도 2에서는 이중 정류기(1a, 1b 및 1c)로 표시됨)로 그룹화하였지만; 이러한 이중 정류기를 본 발명의 공정에 적용하는 경우, 상기 이중 세트의 각 정류기는 또한 하나의 개별적 양극에 연결된다. 도 2의 장치에서는, 단순하게 하기 위해 단지 6개의 양극(2a... 2f) 및 단지 3개의 이중 정류기(1a, 1b 및 1c)를 나타내었지만; 흔히 정류기의 개수와 양극의 개수가 이보다 많다는 것(예컨대, 셀 당 26개 내지 30개의 정류기 또는 13개 내지 15개의 이중 정류기)을 기억해야 한다. 예를 들어, 셀이 26개의 양극(2a... 2z)을 구비하면, 13개의 이중 정류기(1a, 1b, 1c... 1k)가 존재할 것이다.

정류기의 모든 (-)극은 단일 버스바(3)에 의해 용기(C)(음극에 해당됨)에 연결된다. 각 정류기(1a, 1b...)는 도체(4a, 4b, ... 4f)를 통해 개별적으로 양극(2a, 2b... 2f)에 연결된다.

분산 제어 시스템 DCS(A)는 양극(2a, 2b...)을 위한 개별 양극 전류 보정 계수가 설정될 수 있는 유닛(5)을 포함하지만, 상기 시스템의 목적은 유닛(8)에 입력된 전류 마스터 설정점을 개별 정류기에 분산시키는 것이다. 유닛(5)은 또한 설정용 표시부(display), 및 개별 정류기 설정점의 지시부(indication)를 구비한다.

분산 제어 시스템 DCS(A)는 또한 각 양극(1a, 1b, ...)을 통과하는 개별 전류의 측정값을 표시하는 유닛(6), 및 개별 양극(2a, 2b...)에서 측정된 전압을 표시하는 유닛(7)을 포함한다. 전류 및 전압의 동작 제한 곡선의 한계값이 지나친 경우에 양측 유닛(6 및 7)은 경보를 발생한다.

설정점과 보정 계수는 데이터 라인(9)을 통해 프로그램가능 로직 제어기 PLC(12)에 제공된 후, PLC로부터 정류기 제어부까지 라인(13, 14, 15) 및 다른 라인(도 2에는 포함되지 않음)을 통해 다른 정류기(단순하게 하기 위해 도 2에 포함시키지 않음)에 전송된다. 정류기 제어부 자체가 양극의 전류 측정값 및 전압 측정값과 관련된 데이터를 라인(13, 14, 15)을 통해 다시 PLC 제어기에 제공하고, PLC는 라인(10 및 11)을 통해 이들 데이터가 표시되는 유닛(6 및 7)에 다시 제공한다.

본 발명의 장점들, 예를 들면, 한 양극이 문제를 일으키는 경우에 단락 현상을 피하고 전해조의 전체 셧다운을 막는 장점은 모든 종류의 전극, 예컨대 니켈 양극, 다이아몬드-코팅 양극 및 탄소 양극과 관련이 있다. 바람직하게, 상기 양극은 탄소 양극이다.

바람직하게, 본 발명의 전기분해 장치는 3개 이상의 전해셀, 바람직하게는 5개 이상의 전해셀을 구비한다.

바람직하게, 본 발명의 전기분해 장치는 15개 이하의 전해셀, 바람직하게는 10개 이하의 전해셀을 구비한다.

각 전해셀은 바람직하게 6개 이상의 양극, 더 바람직하게는 10개 이상의 양극을 구비한다. 바람직하게, 각 전해셀은 50개 이하의 양극을 구비한다. 바람직하게, 각 전해셀은 20개 내지 30개의 양극을 구비한다.

본 장치는 프로그램가능 로직 제어기(PLC) 및/또는 분산 제어 시스템(DCS)을 더 포함할 수 있다. 소형의 단순한 장치를 위해, PLC가 필요 없을 수 있거나, 또는 대안으로 DCS가 필요 없지만, 본 장치에는 단지 PLC만 제공되었다. 특히 대형 장치에서는, 흔히, PLC와 DCS 둘 다 제공되는 것이 바람직하다.

바람직한 일 구현예에 의하면, 본 발명의 전기분해 장치는 적어도 1개의 분산 제어 시스템 DCS를 구비한다. 분산 제어 시스템 DCS는 미믹 보드 또는 모자이크 보드일 수 있거나, 또는 컴퓨터 시스템으로 구현될 수 있다. 바람직한 분산 제어 시스템은 컴퓨터로 구현된다. 프로그램가능 로직 제어기 PLC는 정상 작동에서 기술적 한계치(각 개별 양극의 전류에 따른 전압의 최소/최대 수준)가 초과되지 않도록 확실하게 하는 설정점, 설정값의 기술적 한계치에 대한 입력, 개별 양극에 대한 보정 계수에 대한 입력, 전체 설정점의 입력, 특히 모든 양극과 셀을 통과하는 총 전류의 최소 또는 최대 수준, 앞서 언급된 신호 및 경보 취급에 관련된 측정값 수신에 대한 데이터를 다루고, 감시하며, 조사한다.

본 장치는 프로그램가능 로직 제어기 PLC를 더 포함한다. 프로그램가능 로직 제어기 PLC는 각 양극에서 측정된 매개변수(개별 전류 및 전압)를 전달하는 정류기로부터 정보를 수신한다. 프로그램가능 로직 제어기 PLC는 측정된 매개변수를 분산 제어 시스템 DCS에 의해 제공된 설정값 및 설정점과 비교한다. 비교 결과에 따라, PLC는 어떠한 변화도 유발시키지 않거나, 또는 미리 설정된 한계치가 초과(overrun)되는 지 검출한다. 설정값과 측정값을 비교한 결과, 그 편차가 공차 범위(correction band)를 벗어나면, 예를 들어, 전류 및/또는 전압의 설정값과 측정값 사이의 편차가 미리 정한 공차 범위 내에 있지 않고, 예컨대 5%를 초과하면, PLC는 정비 또는 보수를 위해 각 양극을 셧다운하게 된다. PLC는 또한 예컨대 제어 보드에 음향 신호나 시각적 신호를 전송할 수도 있다.

흔히 파단 상태의 양극은 미리 설정된 전류에서 양극을 작동시키기 위한 전압이 현저하게 증가하는 것으로 표시된다. 이에 덧붙여, 전류가 그 한계값을 초과하였을 때, 그리고 전압이 그 한계값 미만으로 낮아졌을 때 전해셀에서 양극의 단락 현상이 검출될 수 있다. 이러한 단락 현상은, 도전성 탄소 조각들일 수 있는 양극 파편들이 전해질 속에서 부유하게 되면서 빈번하게 발생한다.

"공차 범위"란 용어는 각 매개변수의 특정 허용가능 최소값 내지 각 매개변수의 특정 허용가능 최대값을 가리킨다. 매개변수(들)가 공차 범위 내에 있으면, PLC는 어떠한 동작도 취할 필요가 없다. 예를 들어, DC 전압의 공차 범위는 4 내지 12V로 설정될 수 있다. 전류의 공차 범위는 5 내지 250 암페어로 설정될 수 있다. 바람직하게는, DC 전압 및 전류의 공차 범위가 서로 관련이 있다. 예를 들어, 10V의 전압에 대해, 100 내지 240A가 전류의 공차 범위로 할당될 수 있다. 혹은, 200A의 전류에 대해, 9 내지 11.5V가 전압의 공차 범위로 할당될 수 있다.

아래의 표 1에는, 주어진 전압(단위: 볼트)에 대한 전류의 바람직한 공차 범위(단위: 암페어)를 정리하였다.

주어진 DC 전압에 대한 전류의 바람직한 공차 범위
전압 [V]	전류의 공차 범위
전압 [V]	최소값 [A]	최대값 [A]
4	> 0	8
6	2	40
7	10	80
8	40	120
9	65	190
10	100	240
11	160	240

표 2에는, 주어진 전류(단위: 암페어)에 대한 전압의 바람직한 공차 범위(단위: 볼트)를 정리하였다.

주어진 전류에 대한 전압의 바람직한 공차 범위
전류 [A]	전압의 공차 범위
전류 [A]	최소값 [V]	최대값 [V]
20	5	7.5
40	6	8
60	6.5	9
80	7	9.5
100	7.5	10
120	8	10.5
140	8.2	10.8
160	8.5	11
180	9	11.2
200	9.2	11.4
220	9.5	11.5
240	9.8	11.8

전압을 상기 표시된 바람직한 공차 범위 내에 유지시키는 것이 바람직하다. 전류를 상기 표시된 바람직한 공차 범위 내에 유지시키는 것이 특히 바람직하다. 주어진 전압에 대해 전류가 상기 공차 범위를 벗어나면, 각 양극의 전압을 증가 또는 감소시켜 전류가 상기 공차 범위 내에 있도록 한다. 바람직한 경우, 각 양극을 위한 폐루프 PID 제어기에 의해 전류를 제어하는데, 이는 전류 설정점과 측정된 전류를 비교하고, 편차가 있는 경우에는 재조절된 전류 설정점을 정류기에 전송함으로써 이루어진다. PID(비례, 적분, 미분) 제어기는 (구입 가능한)정류기의 내부, 또는 PLC의 외부나 내부에 구현될 수 있다. 바람직한 경우, 폐루프 PID는 상기 전류 폐루프를 조절하는 정류기 제어기 내부에 구현된다.

전압의 공차 범위와 전류의 공차 범위가 양극마다, 예컨대, 양극의 기하학적 형태, 양극의 조성물, 및 양극의 표면 또는 양극 주변의 음극의 기하학적 형태에 따라 약간씩 다를 수 있음을 주지해야 한다. 본 발명에 의한 전기분해 장치의 장점은 공차 범위를 설정할 때 각 개별 양극의 특성을 고려할 수 있다는 것과, 구체적인 작동 조건을 면밀히 감시하고 그 공차 내에 있도록 제어하여 잘 특정화된 전해 생성물을 수득할 수 있다는 것이다.

바람직한 일 구현예에서, PLC는 특정 양극의 측정된 매개변수가 공차 범위의 상한치 또는 하한치로부터 미리 설정된 수준보다 많이 벗어난 경우, 각 양극을 셧다운시키는 방식으로 프로그램된다. 측정된 매개변수가 공차 범위의 상한치로부터 미리 설정된 수준보다 많이 벗어난 경우, 이는 각 양극이 고장 났음을 가리키기 때문에, 양극이 셧다운되는 것이 특히 바람직하다. 예를 들어, 편차의 셧다운 수준을 공차 범위의 상한치로부터 10% 이상에 설정할 수 있으며; 이러한 셧다운 수준을 본 출원에서는 "발산 계수(divergence factor)"라 지칭한다. 바람직하게는, 셧다운 수준을 공차 범위의 상한치의 5% 이상 되는 편차에 설정한다. 따라서, 전압 또는 전류가 공차 범위의 상한치의 5% 이상 감소한 것이 틀림없다면, 각 양극을 통과하는 전류를 중지시키고, 양극, 바, 연결부 등을 보수 또는 교체하기 위해 점검할 수 있다. 종종, 파단 상태의 양극은 전류와 전압이 공차 범위의 상한치를 벗어나게 하는 원인일 수 있다. 위에 언급한 바와 같이, 이러한 비정상적 상태는 CF₄와 같은 부산물이 원치 않게 생성되는 결과를 가져올 수 있다. 본 발명의 전기분해 장치는, F₂ 제조 과정을 완전히 중단시킬 필요 없이, 비정상적으로 작동 중인 단일 양극을 선택적으로 셧다운 시킬 수 있도록 한다.

흔히 PLC는 온/오프 로직부를 또한 구비할 수 있다. 이러한 온/오프 로직부는 개별 양극 및 개별 정류기를 제어하여, 순조로운 개시 단계와 순조로운 셧다운 단계를 보장한다.

원한다면, PLC는 또한 다른 특징을 위한, 예를 들면, 작업자가 접촉면 과열 현상과 같은 다른 기술적 문제점을 보았을 때 단일 양극의 수동적 셧다운을 위한 로직부를 그만큼 더 포함할 수 있다.

원한다면, PLC는 또한 다른 특징을 위한, 예를 들면, 잘 입증된 작동 조건(예컨대, 작동 조건에 대한 입증된 연구 결과 대 제품 품질)을 현재 측정된 작동 조건과 비교하기 위한 기능부를 그만큼 더 포함할 수 있다. 또한, 전기분해 장치를 개선시키기 위한 매개변수-조절된 공차 범위(이를테면, 공차 범위를 조절하는 전해질 온도)가 있을 수 있다. 바람직하게 이러한 로직부는 계산된 반응 함수 및 비교기 또는 퍼지 논리(fuzzy logic)에 의해 구현될 수 있다.

바람직하게 PLC는 또한 안전 램프, 예컨대 1A/minit을 포함하여, 셀의 자발적 게이징 효과(spontaneous gazing efffect)를 방지하도록 한다.

각 정류기는 바람직하게 각 양극의 매개변수를 측정하는 적어도 1개의 장치를 포함한다. 상기 적어도 1개의 장치는 DC 측정 장치, 전류 폐루프 제어 장치, 전압 측정 장치, DC 전류 단락 보호 장치, 및 DC 전압 과전압 보호 장치로 이루어진 군에서 선택된다. 각각의 측정 장치(들)에 의해 얻은 매개변수는, 양극들 중 임의의 하나를 보정해야 하는지 또는 심지어 위에 나타낸 바와 같이 셧다운해야 하는지 결정하도록 요구되는 PLC에 바람직하게는 인터넷으로 전송된다. 바람직한 일 구현예에 의하면, DC 측정은 정류기 내부에서 이루어지며; 이러한 정류기는 구입가능하다.

본 발명의 전기분해 장치는 안전과 관련된 매개변수를 측정하기 위한 장치를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 본 장치는 1개 이상의 압력 검출기; 장치 내 주위 온도, 전해액, 전류용 양극 또는 라인에 대한 1개 이상의 검출기; 1개 이상의 화재 감지기 또는 연기 감지기, 예컨대 1개 이상의 "조기경보 연기 감지기"(VESDA)"를 포함할 수 있다. 바람직하게, 이러한 안전과 관련된 매개변수들은 음향 경보, 시각적 경보, 단일 또는 모든 양극, 단일 또는 모든 셀, 또는 심지어 전체 전기분해 장치의 셧다운, 화재 진화 작업 또는 화재 방지 작업, 예컨대 장치를 비활성 가스, 이를테면 질소, 이산화탄소, 또는 C₂HF₅나 C₃HF₇과 같은 하이드로플루오로카본, 또는 이들의 혼합물로 완전히 에워싸는 작업을 유발시킬 수 있는 중앙 제어 시스템 또는 PLC에 전송된다.

전술한 바와 같은 장치는 순수 불소 제조를 위한 안전하고, 안정적이며 신뢰성 있는 방식을 제공한다. 원한다면, 장치는 2개의 중복 중앙 제어 시스템을 포함할 수 있다. 이는 하나의 제어 시스템이 고장 나더라도 안전성과 신뢰성을 보장한다.

원한다면, 그리고 제어 시스템을 단순화하기 위해, 2개의 정류기를 이중 정류기 하우징 내에 조립할 수 있다. 이 구현예에서는, 단일 통신 포트를 구비한 하나의 이중 정류기 제어기가 2개의 양극을 다룰 수 있으며, 본 예에서는 여러 개의 이중 정류기를 한 버스 세그먼트 내에서 PLC의 버스 제어기에 연결할 수 있다. 원한다면, 본 발명의 전기분해 장치는 정류기를 프로그램가능 로직 제어기 PLC 또는 이러한 PLC 기능을 포함한 분산 제어 시스템 DCS에 연결시키는, 예컨대 Profibus DP^® 상표로 시판 중인, 버스를 포함할 수 있다.

본 발명의 전기분해 장치의 몇몇 장점(예컨대, 신뢰성, 안정적인 F₂ 제조, 원치않는 부산물로 인한 오염의 위험도 감소)은 위에 제공하였다. 또 다른 장점은 양극 버스바, 중앙 버스바 시스템, 단락 스위치, 전기분해 공정의 시작 단계시 셀을 컨디셔닝(조절)해야 하는 또 하나의 정류기, 또는 중앙 정류기 시스템이 전혀 필요하지 않다는 것이다. 여러 개의 셀을 위한 하나의 공동 정류기와 하나의 컨디셔닝용 정류기가 결합되어 있는 전통적 설계와 비교하여, 본 경우에서는 각 정류기가 그 자체의 셀 컨디셔닝 과정과 정상 작동 모드를 제어한다.

본 장치는 종래 기술로부터 공지된 장치들과 다르게 작동한다. 공지된 장치에서는, 전체 설정값을 전체 양극에 적용하고; 전체 전류를 관찰하면서, 모든 양극에 인가된 전압에 의해 전체 전류를 조절하였다. 본 발명의 장치에 따르면, 바람직하게는, 각각의 개별 양극의 전류 수준을 설정한 후, 전압을 변화시킴으로써 설정된 수준 범위 내에, 또는 설정된 수준에 유지시킨다. 또 다른 장점은 복수 정류기의 각각이 상당한 공차 없이 잘 정의된 전류 수준에서 양극들을 작동시킨다는 반면에, 전통적 설계에서는 위에 언급한 저항의 변화로 인해 다른 양극들보다 훨씬 더 많은 전류를 소모하는 양극이 항상 존재한다. 결국, 가장 많이 부하된 양극이 전체적인 셀 스트림 인자와 양극의 수명을 결정한다.

따라서, 양극 표면에서의 전류 밀도는 전통적 설비와 비교하여 본 발명의 최적화된 전류 제어에 의해 더 잘 조절될 수 있다.

그러므로, 더 잘 평형을 이룬 양극 전류 한계값들로 인해 전체적인 셀 스트림 인자는 더 높아질 것으로 기대된다.

본 발명의 전기분해 장치는 원소형 불소를 생성하기 위한 모든 제조 유닛에 적용될 수 있다. 본 전기분해 장치는 위에 언급한 바와 같이 반도체, MEMS, 평판 디스플레이용 TFT 및 광기전 전지를 제조하기 위한 생산 공장에서 식각제 또는 챔버 세정제로서 적용되는 순수 불소를 제조하는데 특히 적합하다. 종종, 이러한 생산 공장의 "현장에서" 또는 "담장 너머에서(떨어진 곳에서)" 생산하는 것이 바람직하다. "현장에서"란 불소 생산 장치가 생산 공장 내에 통합되어 있다는 것을 뜻한다. F₂는 각 라인을 통해 사용처에 제공된다. "담장 너머에서"란 불소 생산 장치가 공장 가까이에 있지만, 예컨대 담장에 의해 공장으로부터 떨어져 있다는 것을 뜻한다. 이는 권한 없는 사람을 해당 건물로부터 쉽게 접근 금지할 수 있기 때문에 안전성을 높인다. 또한, F₂를 소비자-공장, 예컨대 광기전-공장 바로 옆에서 생산하기 때문에 F₂의 예컨대 육로 수송이 요구되지 않는다.

도 3은 전해셀(C) 및 복수의 정류기(1a, 1b, ... 1f)를 포함하는, 본 발명의 전기분해 장치의 개략도를 제공한다. 복수의 양극(2a, 2b... 2f)은 각각 라인(4a, 4b... 4f)을 통해 개별적으로 하나의 정류기에 연결되며, 정류기들 중 2개를 그룹화하여 이중 정류기로 만든다. 분산 제어 시스템 및 프로그램가능 로직 제어기를 BPCS인 하나의 하우징(B') 안에 결합한다. 라인(3)은 음극을 형성하는 셀 용기로의 연결을 제공한다. 설정점 및 보정 계수는, 도 2에 또한 표시된 바와 같이, 라인(13, 14, 15) 및 다른 라인들(도 2에는 포함되지 않음)을 통해 정류기에 전송된다.

도 4에는 본 발명의 전기분해 장치를 사용한 순수 불소 생산 공장에 대한 개략도가 제공되어 있다.

도 4에 도시된 공장은 특히 TFT, MEMS, 반도체, 광기전 전지의 제조 및 특히 이들 공정에 사용되는 챔버를 세정하는데 적용하기 위한 순수 불소의 제조에 특히 적합하다.

액체 HF를 버퍼 탱크(1)에 저장한다. N₂를 사용하여 탱크 내 액체 HF를 가압한 후, 액체 HF를 버퍼 탱크(1)과 셀들(2)(도 4에서는 개별적인 참조번호가 부여되지 않음) 사이에 위치한 HF-증발기에 전달한다. HF-증발기 내에서 액체 HF가 증발되어 기체상으로 전해셀(2)에 이송된다. 도 4에는 4개의 셀을 도시되었지만, 공장이 더 많은 셀을 구비할 수 있다는 것을 염두에 두어야 한다.

비상 사태의 경우, 생성된 F₂는 유압식-밀봉-시스템(PFPE-오일로 충전됨 = 퍼플루오로폴리에테르를 밀봉용 액체로 사용함)을 경유하거나 또는 전해셀 상의 (전해질을 가스 스트림 내에 침강시키기 위한) 침강함을 경유하여, 분해탑, 바람직하게는 습식 스크러빙 시스템을 포함하는 분해 유닛(3)에 전달될 수 있으며, 여기서 F₂는 예컨대 (전해셀의 F₂측으로부터의 F₂ 및 HF를 함유한 오프가스 라인을 위해) 알칼리 금속 티오설페이트를 추가로 포함할 수 있는 알칼리 가성소다를 사용하여 화학적으로 분해된다. 또한, 생성된 F₂는 중복 스크러버로서 그리고 비상 사태의 경우를 위한 스크러버로서 연속하여 배치된 다른 스크러버에 F₂ 라인으로부터의 오프가스를 위해 전달된다.

유리하게, 생성된 H₂는 전해셀 상의 (전해질을 가스 스트림 내에 침강시키기 위한) 침강함(4)을 통과하고, 저감 유닛(abatement unit, 5)(바람직하게는 H₂ 가스 스트림 내의 HF를 위한 가성수 스크러빙 시스템)에서 세정된다. 이렇게 정제된 H₂는 대기로 방출되어도 된다. 생성된 F₂는 분리기를 통과하여 정제 유닛(6)에 도입되며, 여기서 먼저 HF 스크러버 내의 차가운 액체 HF와 접촉되어 비말동반된 고형물(주로, 비말동반된 고형화 전해질염)이 제거된다. HF 스크러버에서 빠져나온 후, F₂는 약 -80℃까지 냉각된 열교환기를 통과하여, 비말동반된 HF가 응축반응에 의해 제거된다. 모든 남아있는 HF는 2개의 NaF 탑(7)에서 제거된다. NaF 탑(7)에서 빠져나오는 고순도 F₂는 버퍼 탱크(8)에 수거되며, 그로부터 고형물용 필터(9)를 통해 배출될 수 있다.

NaF 탑(7a 및 7b)은 중복형이다. NaF-탑(7a 및 7b)은 한 쌍의 NaF-탑(스키드-설비 외부로부터의 제거 및 교환을 용이하게 하기 위해 트롤리에 설치된 2개의 탑)을 구비한다. 이들 탑 중 하나가 흡수된 HF로 충전된 경우에는, 라인(10)으로부터의 승온/고온 상태 N₂ 또는 다른 비활성 가스를 탑에 통과시킴으로써 상기 탑을 재생시킬 수 있다.

본 발명의 전기분해 장치는 참조번호 11로 표시하였다. 본 장치는 양극들(도 4에는 미도시됨)을 구비한 셀(2), 정류기용 하우징(12), 분산 제어 시스템 DCS(13) 및 프로그램가능 로직 제어기(14)를 포함한다. 단순하게 하기 위해 셀(2) 내에 복수의 양극 및 정류기 하우징(12) 내에 복수의 정류기 - 하나의 정류기가 하나의 양극에 연결됨 - 를 도시하지 않았지만, 이들은 물론 전기분해 장치의 일부이다. 원한다면, 2개의 정류기를 위에 언급한 바와 같이 이중 정류기 형태로 연결하여도 된다.

전기분해 장치는 스키드(skid) 형태로 조립될 수 있다. 이 구현예에서, 전기분해 장치의 부품들(예를 들면, 정류기, 그리고 양극, HF 공급 라인 및 F₂ 배출용 라인을 구비한 전기분해기 용기)은 한 스키드 내에 장착된다.

바람직한 일 구현예에 따르면, 본 발명의 전기분해 장치는 "스키드 구상"에 따라 불소 생산 공장에 통합된다. "스키드 구상"이란 용어는 공장의 부품들이 별도의 스키드들 내에 조립되는 것을 가리킨다. 이의 장점은 스키드를 공장에서 제조한 후 숙련된 작업자들이 시험해 볼 수 있으며, 불소가 생산될 장소에 스키드를 하나씩 이송한 후, 현장에서 직접 조립한다는 것이다. 이러한 구상에 대해서, 동시계류중인 출원 US 61/383533 및 US 61/383204와, 나중에 (2011년 9월 12일) 재출원된 PCT 특허출원번호 PCT/EP2011/065773에 기재되어 있으며, 이들 세 출원의 전체 내용을 사실상 본원에 참조로 통합하였다.

상기 공장은 하기로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1개의 스키드 장착 모듈을 포함한 스키드 장착 모듈들을 구비한다.

- 스키드 1로 표시된, HF용 저장 탱크를 적어도 1개 포함하는 스키드 장착 모듈,

- 스키드 2로 표시된, F₂를 생성하기 위한 전해셀을 적어도 1개 포함하며 본 발명의 전기분해 장치에 해당되는 스키드 장착 모듈,

- 스키드 3으로 표시된, F₂를 정제시키기 위한 정제 수단을 포함하는 스키드 장착 모듈,

- 스키드 4로 표시된, 불소 가스를 사용처까지 운반하기 위한 수단을 포함하는 스키드 장착 모듈,

- 스키드 5로 표시된, 냉각수 회로를 포함하는 스키드 장착 모듈,

- 스키드 6으로 표시된, 폐기 가스를 처리하기 위한 수단을 포함하는 스키드 장착 모듈,

- 스키드 7로 표시된, F₂를 분석하기 위한 수단을 포함하는 스키드 장착 모듈, 및

- 스키드 8로 표시된, 전해셀을 작동시키기 위한 수단을 포함하며, 중앙 제어 시스템에 해당되거나 중앙 제어 시스템을 포함하는 스키드 장착 모듈.

바람직하게 공장은 스키드 모듈 1 내지 8 가까이에 위치하되 이격되어 있을 수 있는 스키드 모듈, 즉

- 주로 중간 전압을 낮은 전압으로 변환하기 위한 변전소인 스키드 모듈 9, 및/또는

- 설비(제어실, 실험실, 휴게실)를 수용하는 스키드 모듈 10을 또한 포함한다.

적어도, 스키드 1, 2, 3, 4 및 7, 바람직하게는 모든 스키드가 안전상의 이유로 하우징을 포함한다.

본 발명의 다른 양태는 본 발명의 전기분해 장치가 적용될 수 있는 원소형 불소 제조 방법이다.

HF 및 전해질 염을 포함하는 용융 조성물의 전기분해에 의해 불소를 전기분해식으로 제조하기 위한 본 발명의 방법은, 적어도 2개의 양극, 금속성 음극 용기, 및 각 양극에 하나씩 할당되도록 다수의 정류기(각 정류기가 하나의 양극에 할당됨)가 구비된 적어도 1개의 전해셀을 포함한 전기분해 장치를 사용한다. "할당"이란 용어는 "연결"의 의미를 포함한다.

바람직하게, 본 발명의 방법은 전술한 바와 같은 전기분해 장치의 바람직한 구현예를 사용하여 수행되며; 특히, 2010년 9월 15일에 출원된 US 61/383533 및 2010년 9월 16일에 출원된 US 61/383204, 이들 두 출원의 우선권을 주장하며 2011년 9월 12일에 출원번호 PCT/EP2011/065773로 출원된 PCT 특허출원에 기재된 바와 같은 스키드 구성에 따른 공장에서 수행된다.

바람직하게, 전기분해되는 용융 조성물은 대략 KF·(1.8 내지 2.3)HF의 조성을 가진다.

본원에 참조로 통합된 모든 특허, 특허출원 및 공개문헌의 개시물이 용어를 불명확하게 만들 수 있는 범위까지 본 출원의 명세서와 대립되면, 본 명세서가 우선한다.

이제 본 발명, 특히 불소를 제조하기 위한 방법에 있어서 본 발명의 전기분해 장치 및 방법의 용도를 바람직한 장치 및 바람직한 불소 제조 방법에 대해 설명하는 실시예 측면에서 더 상세히 설명하기로 한다.

실시예

스키드에 장착될 수 있는 전기분해 장치는 26개의 양극이 구비된 전해셀을 포함한다. 상기 장치는 12V/250A 용량을 가진 13개의 이중 정류기를 구비하며, 이중 정류기의 각 개별 정류기는 하나의 양극에 연결된다. 각 정류기는 DC 전류 측정 장치(예컨대, 전류계), 전압 측정 장치(예컨대, 전압계) (전류 측정값과 전압 측정값은 단일 장치에서 제공될 수도 있음), 셧다운 한계값(가령, 250A)을 설정할 수 있도록 하는 단락 보호 장치, 가령 15V에 설정될 수 있는 DC 전압 과전압 보호 장치, 양극 간의 디지털 버스 연결부, 및 정류기 설정 매개별수들을 교환하는 중앙 양극 제어 유닛을 구비한다. 각 개별 양극에 대해서, 분산 제어 시스템 DCS에 입력되는 전류 설정점과 수동적으로 설정된 보정 계수를 통해 DCS 및 PLC는 정류기의 전류 루프 제어기(개방 또는 폐쇄될 수 있음)를 조종한다. 이들 데이터는 프로그램된 Siemens S7-300 PLC 제어기인 중앙 양극 제어 유닛, PLC에서 관리된다. DCS는 각 정류기에 요구되는 전류 수준을 설정하고; PLC는 상기 전류 수준을 제어하며, 각 양극에 대한 각각의 보정 계수를 적용하며, 다른 양극들의 전하와 비교하여 특정 양극의 전하를 감소할 수 있게 한다.

바람직하게는 공차 범위를 직류 전압(VDC) 12V에 설정하고, 직류(IDC)를 기준값으로 240A에 설정한다.

대략 KF·2HF 조성의 전해질염을 전해셀 용기에 채우고, 그 안에서 (약 85 내지 100℃의 온도에서) 용융시켰다. 정류기에 전기가 공급되도록 스위치를 켜고, 전기분해 공정을 개시하였다. 중앙 양극 유닛인 PLC는 각 개별 양극의 전압과 전류를 특정 양극에 대해 중앙 제어 유닛에 입력된 공차 범위 내에 유지한다. 전기분해가 시작되었을 때, 용융 전해질염이 가열되었으며, 각각 냉각시키는 것이 유리하다. 적합한 양의 HF를 용기에 공급함으로써, 용융 전해질의 수준을 미리 설정된 범위 내에 유지하였다. 전기분해가 이루어지는 동안, F₂ 및 H₂가 형성되었으며, 이들은 셀로부터 별도로 배출되었다. 셀로부터 배출된 H₂는 공동 라인에 공급되며, 비활성 가스로 희석된 후에 분해되거나 또는 대기 중에 방출된다. 개시 단계(전해질-혼합물의 컨디셔닝 공정) 동안 또는 비상 사태 경우에만, F₂를 F₂ 분해 유닛/F₂ 저감 시스템에 이송시킨다. 형성된 F₂를 공동 라인에 수거한 후 정제시켰다. 종종, 형성된 F₂에는 비말동반된 고형물, 주로 고형화된 전해질염이 함유되어 있다. 상기 정제 공정은 미공개 유럽특허출원 번호 10172034.0에 기재된 바와 같이 수행될 수 있다. 상기 문헌에 기재된 불소 정제 공정에 따라, 불소를 바람직하게는 -83℃ 이상, 더 바람직하게는 -82℃ 이상 내지 바람직하게는 -40℃ 이하의 온도를 지닌 액체 불화수소와 접촉시킨다. 위에 언급한 바와 같이 식각 가스 또는 챔버 세정 가스로서 바람직하게 해당 제조시 적용될 때 고순도 F₂를 제공하기 위해서는, 상기 불소를 추가 정제 처리한다. 고순도 불소를 제공하도록 상기 추가 정제 처리는 바람직하게 적어도 하나의 저온 처리 단계와, 선택적으로는 저온 처리에 이어 불소를 HF용 흡착제(예컨대, NaF)와 접착시키는 추가 단계, 저온 처리에 이어 불소를 여과기에 통과시키는 추가 단계, 또는 둘 다를 포함한다. 심온(deep temperature) 처리에서, 비말동반된 HF는 응축되거나 동결됨으로써 F₂로부터 분리된다. 바람직하게 저온 처리 단계는 각 압력에서 HF의 어는점 이하의 온도에서, 종종 -82℃ 이하의 온도에서 수행된다. 그런 후에는 정제된 F₂를 저장 탱크에 채우거나, 또는 정제된 F₂가 식각 가스 또는 챔버 세정 가스로 사용되는 장비에 전달시킨다.

전류 또는 전압이 미리 설정된 공차 범위로부터 바람직하게는 5%로 설정된 보정 계수보다 높은 비율로 벗어났다는 사실이 전류 측정 장치 또는 전압 측정 장치에 의해 검출되면, 디지털 셧다운 명령어가 중앙 양극 제어 유닛에 전달되며, 중앙 양극 제어 유닛은 셧다운 명령어를 각 양극과 연결된 각 양극 정류기(들)에 배포하여, 전류를 차단하고, 이로써 상기 개별 양극(들)의 전기분해 공정을 중지시킨다.

본 실시예에서는, 결함이 있는 셀과 양극을 직접 확인하는 작업자에 경보를 전송하였다. 이런 식으로 결함이 있는 양극(들)을 확인한 후 보수하거나 대체할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태는 KF(1.8 내지 2.3)HF의 전기분해에 의해 F₂를 제조하기 위한 정류기/양극 시스템이다. 정류기/양극 시스템은 적어도 2개의 탄소 양극 및 적어도 2개의 정류기를 포함하며, 이때 양극은 개별적으로 하나의 정류기와 연결된다.

Claims

적어도 2개의 양극, 음극으로 역할하는 전해질용 금속성 용기, 및 각 양극에 하나씩 할당되도록 적어도 2개의 정류기를 구비한 적어도 1개의 전해셀을 포함하는, 전해질로부터 원소형 F₂를 전기분해식으로 제조하기 위한 전기분해 장치.
제1항에 있어서, 상기 양극은 탄소 양극인 전기분해 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 5개 이상의 전해셀을 구비하는 전기분해 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 각 전해셀은 20개 내지 30개의 양극을 구비하는 것인 전기분해 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 각 정류기는 개별적으로 각 정류기를 제어하는 제어 유닛에 연결되는 것인 전기분해 장치.
제5항에 있어서, 정류기는 DC 측정 장치, 전류 폐루프 제어 장치, 전압 측정 장치, DC 전류 단락 보호 장치 및 DC 전압 과전압 보호 장치로 이루어진 군에서 선택되고 각 양극의 매개변수를 측정하는 적어도 1개의 장치를 포함하며, 상기 매개변수는 정류기에서 측정되며 각 양극에 대해 PLC 내부에서 검출되는 것인 전기분해 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 프로그램가능 로직 제어기(PLC)를 포함하는 전기분해 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 분산 제어 시스템(DCS) 및/또는 안전 셧다운 시스템을 더 포함하는 전기분해 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 가스 압력 검출기, 온도 검출기, 화재 감지기 및 연기 감지기로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1개의 장치에 연결된 안전 제어기를 포함하는 전기분해 장치.
제9항에 있어서, 적어도 2개의 독립된 안전 제어기를 포함하는 전기분해 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 2개의 정류기를 하나의 이중 정류기로 그룹화하는 것인 전기분해 장치.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 스키드의 형태로 배치되는 전기분해 장치.
적어도 2개의 양극, 금속성 음극 용기, 및 각 양극에 하나씩 할당되도록 다수의 정류기를 포함한 적어도 1개의 전해셀을 포함한 전기분해 장치를 사용하는 조작을 포함하는, HF 및 전해질 염을 포함한 용융 조성물의 전기분해에 의해 불소를 전기분해식으로 제조하기 위한 방법.
제13항에 있어서, 상기 용융 조성물은 대략 KF·(1.8 내지 2.3)HF의 조성을 갖는 것인 방법.
제13항 또는 제14항에 있어서, 전기분해 장치는 제2항 내지 제12항에 기재된 특징 중 적어도 하나의 특징을 포함하는 것인 방법.
제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 각 개별 양극의 전류 수준을 설정하고, 전압을 변화시킴으로써 전류 수준을 설정된 수준 범위로 유지시키는 것인 방법.