KR20150050611A - Electrochemical reaction device comprising reaction solution control unit - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반응 용액 제어부를 구비한 전기 화학 반응 장치에 관한 것으로서, 반응 용액 제어부를 구비함으로써 반응기 내로 공급되는 반응액 농도, 온도 및 반응기로부터 유출되는 유출액의 농도, 온도를 제어하여 전기 화학 반응이 일어나는 반응 용액의 농도 및 온도를 제어할 수 있는 전기 화학 반응 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an electrochemical reaction apparatus having a reaction solution control unit. The electrochemical reaction apparatus includes a reaction solution control unit to control the concentration of the reaction solution supplied into the reactor, the temperature, the concentration of the effluent flowing out of the reactor, And an electrochemical reaction device capable of controlling the concentration and temperature of the reaction solution.
전기 화학법에 의한 박막, 나노 구조체의 제조 방법은 무기염 수용액으로부터 산화 환원 반응에 의해 직접 기판에 박막, 나노 구조체를 제조하는 방법으로, 수용액 속에서 산화물이나 수화물의 형태로 박막, 나노 구조체가 형성된다. Thin films and nanostructures prepared by electrochemical methods are methods for preparing thin films and nanostructures directly on a substrate by redox reaction from aqueous solutions of inorganic salts. Thin films and nanostructures are formed in the form of oxides and hydrates in aqueous solution do.
도 1에 일반적인 전기 화학 반응 장치를 나타내었다. 도 1에서 보는 바와 같이 일반적인 전기 화학 반응 장치는 반응기(30), 상기 반응기에 수용된 반응액(40), 상기 반응액 내에 담지된 전극(10, 20); 상기 전극에 전압을 인가하는 전원부(50) 및 전압계(60)를 포함한다. 1 shows a general electrochemical reaction apparatus. As shown in FIG. 1, a general electrochemical reaction apparatus includes a
전기 화학 반응법은 박막을 양극에 코팅시키는 양극산화법(anodic oxidation method)과 음극에 코팅시키는 음극환원법(cathodic reduction method)로 나눌 수 있는데 양극산화법에 의한 세라믹스 박막의 제조는 전기화학 반응에 의해 금속 이온 혹은 금속이온 착물을 양극 표면에 산화 석출하는 방법으로서, 금속의 산화 상태가 안정하게 되도록 용액의 pH 를 일정하게 조절하면서 전류를 흘려주게 되면 금속 이온 혹은 금속 이온 착물이 높은 산화 상태에 도달하게 되고, 높은 산화 상태에 도달한 금속 이온이 수화되어 기판에 수화물 또는 산화물로 코팅되어 박막을 얻는 방법이다. The electrochemical reaction method can be divided into anodic oxidation method in which a thin film is coated on the anode and cathodic reduction method in which the anode is coated on the anode. The production of the ceramics thin film by the anodic oxidation method is performed by the electrochemical reaction, Or a metal ion complex is oxidized and precipitated on the surface of a positive electrode. When a current is flowed while adjusting the pH of the solution so that the oxidation state of the metal is stabilized, the metal ion or metal ion complex reaches a high oxidation state, The metal ions having reached a high oxidation state are hydrated and coated on the substrate with a hydrate or an oxide to obtain a thin film.
음극환원법에 의한 박막 제조는 수용액 중에 존재하는 이온 또는 분자들이 환원되면서 OH- 이온을 발생시키고, 이 OH 이온이 금속 이온과 반응하여 수화물 또는 산화물 형태로 음극 표면에 형성되면서 박막 또는 나노구조체를 제조하는 방법이다. Thin film preparation by cathodic reduction method is a method of producing a thin film or a nanostructure by generating OH - ions by reducing ions or molecules present in an aqueous solution and forming OH ions on the cathode surface in the form of a hydrate or oxide by reacting with OH ions Method.
전기 화학 방법에 의하여 수화물로 얻어지는 경우 건조와 열처리 등의 추가 공정이 필요하지만, 전기 화학 방법은 다른 방법에 비하여 반응 장치가 간단할 뿐만 아니라, 수용액 속에서 넓은 기판 위에 막을 입힐 수 있으며, 제조 가격이 싸고 반응 시간이 짧다는 장점이 있다. 또한, 생성되는 막의 두께와 마세 구조가 간단한 전기 화학 변수들에 의해서 조절될 수 있다는 장점도 있다. In the case of hydrocarbons obtained by electrochemical methods, additional steps such as drying and heat treatment are required. However, the electrochemical method is not only simple in the reaction apparatus as compared with other methods, but also can form a film on a wide substrate in an aqueous solution, It is cheap and has a short reaction time. It also has the advantage that the thickness of the resulting film and the structure of the mass can be controlled by simple electrochemical parameters.
그러나, 전기 화학 반응이 진행될 수록 상기 반응 용액(30)의 농도가 변하게 되고 이로 인해 반응 생성물인 박막 또는 나노 구조체의 품질이 유지되지 못하는 문제점이 있었다.
However, as the electrochemical reaction progresses, the concentration of the
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 전기 화학 반응기 내의 반응액의 농도 및 온도 등을 일정하게 유지하기 위한 반응 용액 제어부를 구비하는 새로운 전기 화학 반응 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a new electrochemical reaction apparatus having a reaction solution control unit for maintaining the concentration and temperature of a reaction solution in an electrochemical reactor constant.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 The present invention has been made to solve the above problems
반응기;A reactor;
상기 반응기에 수용된 반응액 The reaction solution contained in the reactor
상기 반응액 내에 담지된 전극; An electrode carried in the reaction solution;
상기 전극에 전압을 인가하는 전원부; 및 A power supply unit for applying a voltage to the electrode; And
반응 용액 제어부; 를 구비하고, A reaction solution control part; And,
상기 반응 용액 제어부는 The reaction solution control unit
상기 반응기 내에 반응 용액을 공급하는 반응 용액 주입부;와 A reaction solution injection unit for supplying a reaction solution into the reactor;
상기 반응기로부터 반응 용액을 배출하는 반응 용액 유출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응 용액 제어부를 구비한 전기 화학 반응 장치를 제공한다. And a reaction solution outlet for discharging the reaction solution from the reactor. The present invention also provides an electrochemical reaction apparatus comprising the reaction solution controller.
본 발명에 의한 반응 용액 제어부를 구비한 전기 화학 반응 장치에 있어서, 상기 반응 용액 주입부는 반응 용액을 저장하는 반응 용액 저장부; 및 상기 반응 용액 저장부로부터 상기 반응기로 유입되는 반응액의 유량을 조절하기 위한 제 1 유량 측정기;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the electrochemical reaction apparatus having the reaction solution control unit according to the present invention, the reaction solution injection unit may include a reaction solution storage unit storing the reaction solution; And a first flow meter for adjusting a flow rate of the reaction solution flowing into the reactor from the reaction solution storage part.
본 발명에 의한 반응 용액 제어부를 구비한 전기 화학 반응 장치에 있어서, 상기 반응 용액 유출부는 유출 반응 용액 수납부; 및 상기 반응기로부터 상기 유출 반응 용액 수납부로 유출되는 반응액의 유량을 조절하기 위한 제 2 유량 측정기;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the electrochemical reaction device having the reaction solution control part according to the present invention, the reaction solution outlet part may include an outflow reaction solution storage part; And a second flow meter for adjusting a flow rate of the reaction solution flowing out from the reactor to the outlet reaction solution storage part.
본 발명에 의한 반응 용액 제어부를 구비한 전기 화학 반응 장치에 있어서, 상기 반응 용액 주입부는 상기 반응 용액 저장부로부터 상기 반응기로 유입되는 반응액의 온도를 조절하기 위한 온도 조절 장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 반응 용액 제어부를 구비한 전기 화학 반응 장치에 있어서, 상기 제 1 유량 조절 장치, 제 2 유량 조절 장치 및 온도 조절 장치를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In the electrochemical reaction apparatus having the reaction solution control unit according to the present invention, the reaction solution injection unit includes a temperature control unit for controlling the temperature of the reaction solution flowing into the reaction solution storage unit from the reaction solution storage unit . In the electrochemical reaction apparatus having the reaction solution control unit according to the present invention, the electrochemical reaction apparatus further includes a control unit for controlling the first flow rate regulator, the second flow rate regulator, and the temperature regulator.
본 발명에 의한 반응 용액 제어부를 구비한 전기 화학 반응 장치에 있어서, 상기 반응 용액 주입부는 복수개인 것을 특징으로 한다.
In the electrochemical reaction apparatus having the reaction solution control unit according to the present invention, the plurality of reaction solution injection units are provided.
본 발명에 의한 반응 용액 제어부를 구비한 전기 화학 반응 장치는 반응 용액 주입부와 반응 용액 유출부를 포함하는 반응 용액 제어부를 포함하여 전기 화학 반응 진행 동안 반응 용액의 농도 및 온도를 일정하게 유지하여 전기 화학 반응에 의하여 생성되는 코팅막, 나노구조체의 품질을 향상시킬 수 있다.
An electrochemical reaction apparatus having a reaction solution control unit according to the present invention includes a reaction solution injection unit and a reaction solution control unit including a reaction solution outlet unit. The electrochemical reaction apparatus maintains the concentration and temperature of the reaction solution during electrochemical reaction, The quality of the coating film and the nanostructure produced by the reaction can be improved.
도 1 은 종래 전기화학 반응 장치를 나타낸다.
도 2 내지 도 5는 본 발명에 의한 전기 화학 반응 장치의 모식도를 나타내었다.1 shows a conventional electrochemical reaction apparatus.
2 to 5 are schematic diagrams of an electrochemical reaction apparatus according to the present invention.
이하에서는 본 발명을 도면에 의하여 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도 2에 본 발명의 일 실시예에 의한 반응 용액 제어부를 구비한 전기 화학 반응 장치의 모식도를 나타내었다. FIG. 2 is a schematic diagram of an electrochemical reaction apparatus having a reaction solution control unit according to an embodiment of the present invention.
도 2에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 반응 용액 제어부를 구비한 전기 화학 반응 장치는 반응기(30); 상기 반응기에 수용된 반응액(40); 상기 반응액 내에 담지된 전극(10, 20); 상기 전극에 전압을 인가하는 전원부(50, 60); 및 반응 용액 제어부; 를 구비하고, 상기 반응 용액 제어부는 반응 용액을 저장하는 반응 용액 저장부(210); 및 상기 반응 용액 저장부로부터 상기 반응기로 유입되는 반응액의 유량을 조절하기 위한 제 1 유량 측정부(220);를 포함하는 반응 용액 주입부(A)와 유출 반응 용액 수납부(230); 및 상기 반응기로부터 상기 유출 반응 용액 수납부로 유출되는 반응액의 유량을 조절하기 위한 제 2 유량 측정부(240);를 포함하는 반응 용액 유출부(B)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
As shown in FIG. 2, an electrochemical reaction apparatus having a reaction solution control unit according to the present invention includes a
도 3에 본 발명의 다른 실시예에 의한 반응 용액 제어부를 구비한 전기 화학 반응 장치의 모식도를 나타내었다. 3 is a schematic view of an electrochemical reaction apparatus having a reaction solution control unit according to another embodiment of the present invention.
도 3 에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 반응 용액 제어부를 구비한 전기 화학 반응 장치의 상기 반응 용액 주입부(A)는 상기 반응기(30)로 유입되는 반응액(310)의 유량을 조절하기 위한 제 1 유량 측정부(320) 및 상기 제 1 유량 측정부(320)를 통해 유량이 조절되어 반응기로 유입되는 반응액의 온도를 조절하기 위한 온도 조절 장치(350)를 포함하는 것이 가능하다. 상기 온도 조절 장치(350)는 도 3에서 보는 바와 같이 제 1 유량 측정부(320) 후반부에 설치되거나, 상기 반응용액(310)의 온도를 조절하여 제 1 유량 측정부(320)를 통해 유량을 조절하여 반응기(30)로 도입하는 것이 가능하다.
3, the reaction solution injection unit A of the electrochemical reaction apparatus having the reaction solution control unit according to the present invention includes a reaction solution injection unit A for controlling the flow rate of the
도 4에 본 발명의 다른 실시예에 의한 반응 용액 제어부를 구비한 전기 화학 반응 장치의 모식도를 나타내었다. FIG. 4 is a schematic diagram of an electrochemical reaction apparatus having a reaction solution control unit according to another embodiment of the present invention.
도 4 에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 반응 용액 제어부를 구비한 전기 화학 반응 장치는 제 1 유량 조절 장치(420), 제 2 유량 조절 장치(440) 및 온도 조절 장치(450)의 유량 및 온도를 제어하는 제어부(90)를 더 포함하는 것이 가능하다. As shown in FIG. 4, the electrochemical reaction apparatus having the reaction solution control unit according to the present invention includes the first
제 1 유량 조절 장치(420), 제 2 유량 조절 장치(440) 및 온도 조절 장치(450)의 유량 및 온도를 제어부(90)에 의하여 반응기(30) 내에서의 전기 화학 반응의 진행 정도에 따라 통합적으로 조절함으로써 생성물인 코팅막 또는 나노구조체의 품질을 높일 수 있게 된다.
The flow rate and the temperature of the first
도 5에 본 발명의 다른 실시예에 의한 반응 용액 제어부를 구비한 전기 화학 반응 장치의 모식도를 나타내었다. 본 발명에 의한 반응 용액 제어부를 구비한 전기 화학 반응 장치에 있어서, 상기 반응 용액 주입부는 전기 화학 반응에 따라 복수개의 반응 용액(510, 510') 및 복수개의 제 1 유량 측정부(520, 520')를 포함하는 것이 가능하다.5 is a schematic diagram of an electrochemical reaction apparatus having a reaction solution control unit according to another embodiment of the present invention. In the electrochemical reaction apparatus having the reaction solution control unit according to the present invention, the reaction solution injection unit may include a plurality of
Claims (6)
상기 반응기에 수용된 반응액
상기 반응액 내에 담지된 전극;
상기 전극에 전압을 인가하는 전원부; 및
반응 용액 제어부; 를 구비하고,
상기 반응 용액 제어부는
상기 반응기 내에 반응 용액을 공급하는 반응 용액 주입부;와
상기 반응기로부터 반응 용액을 배출하는 반응 용액 유출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응 용액 제어부를 구비한 전기 화학 반응 장치.
A reactor;
The reaction solution contained in the reactor
An electrode carried in the reaction solution;
A power supply unit for applying a voltage to the electrode; And
A reaction solution control part; And,
The reaction solution control unit
A reaction solution injection unit for supplying a reaction solution into the reactor;
And a reaction solution outlet for discharging the reaction solution from the reactor.
상기 반응 용액 주입부는 반응 용액을 저장하는 반응 용액 저장부; 및 상기 반응 용액 저장부로부터 상기 반응기로 유입되는 반응액의 유량을 조절하기 위한 제 1 유량 측정기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응 용액 제어부를 구비한 전기 화학 반응 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the reaction solution injection unit comprises: a reaction solution storage unit storing the reaction solution; And a first flow meter for adjusting a flow rate of the reaction solution flowing into the reactor from the reaction solution storage part.
상기 반응 용액 유출부는 유출 반응 용액 수납부; 및 상기 반응기로부터 상기 유출 반응 용액 수납부로 유출되는 반응액의 유량을 조절하기 위한 제 2 유량 측정기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응 용액 제어부를 구비한 전기 화학 반응 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the reaction solution outlet comprises: an outlet reaction solution storage; And a second flow meter for controlling a flow rate of the reaction solution flowing out from the reactor to the outflow reaction solution storage part.
상기 반응 용액 주입부는 상기 반응 용액 저장부로부터 상기 반응기로 유입되는 반응액의 온도를 조절하기 위한 온도 조절 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응 용액 제어부를 구비한 전기 화학 반응 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the reaction solution injecting unit includes a temperature controller for controlling a temperature of the reaction solution flowing into the reactor from the reaction solution reservoir.
상기 제 1 유량 조절 장치, 제 2 유량 조절 장치 및 온도 조절 장치를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반응 용액 제어부를 구비한 전기 화학 반응 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a controller for controlling the first flow rate regulator, the second flow rate regulator, and the temperature regulator.
상기 반응 용액 주입부는 복수개인 것을 특징으로 하는 반응 용액 제어부를 구비한 전기 화학 반응 장치.The method according to claim 1,
Wherein the reaction solution injection unit comprises a plurality of reaction solution injection units.
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| WO2017146499A1 (en) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | 인제대학교 산학협력단 | Nanostructure formation device using microwaves |
| WO2023101393A1 (en) * | 2021-11-30 | 2023-06-08 | 인제대학교 산학협력단 | Solution process concentration control system |
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2013
- 2013-10-29 KR KR1020130128974A patent/KR20150050611A/en not_active Application Discontinuation
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| WO2017146499A1 (en) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | 인제대학교 산학협력단 | Nanostructure formation device using microwaves |
| WO2023101393A1 (en) * | 2021-11-30 | 2023-06-08 | 인제대학교 산학협력단 | Solution process concentration control system |
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