KR20150101798A - 해수전해 연료전지 복합설비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해수전해 연료전지 복합설비에 관한 것으로, 해수를 분해함으로써 생성된 액체와 기체를 분리하는 기액분리기, 및 이 기액분리기를 통해 분리된 기체성분을 공급받아 연료전지로 공급하기 전(前)에 특정 기체를 고순도로 정제하는 기체정제처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 종래 기술과 달리 발전소 등에서 해수의 전기분해를 통해 차아염소산나트륨을 생성하여 냉각수 계통에 해양 미생물 등의 부착을 방지하는 해수전해설비 중 전기분해과정에서 생성되는 부생수소의 고순도화를 위해 정제한 후 연료전지에 공급함에 따라 안정적인 전력 생산이 가능하다.

Description

해수전해 연료전지 복합설비{LIQUID PURIFICATION SYSTEM FOR SEAWATER ELECTROLYSIS}
본 발명은 해수전해 연료전지 복합설비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발전소 등에서 해수의 전기분해를 통해 차아염소산나트륨을 생성하여 냉각수 계통에 해양 미생물 등의 부착을 방지하는 해수전해설비 중 전기분해과정에서 생성되는 부생수소의 고순도화를 위해 정제한 후 연료전지에 공급하고자 하는 해수전해 연료전지 복합설비에 관한 것이다.
연료전지는 연료의 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 전기화학적 장치이다. 통상적으로는 연료극과 공기극으로 이루어진 두 개의 전극 사이에 전해질을 삽입하여 이루어진다. 연료전지의 분류를 보면, 전해질의 종류에 따라 고분자막을 이용하는 고분자 전해질 연료전지(동작온도 60℃-80℃), 수산화칼륨을 이용하는 알칼리연료전지(동작온도 70℃-120℃), 황산을 이용하는 황산연료전지(동작온도 160℃-200℃), 리튬/탄산칼륨을 이용하는 용융탄산염연료전지(동작온도 650℃) 및 이트리아 안정화 지르 코니아(YSZ, yttria-stabilized zirconia)를 이용하는 고체 산화물 연료전지(동작온도 1000℃)로 분류된다. 전해질을 어떤 것으로 선택하느냐에 따라 연료전지의 동작온도가 크게 좌우된다.
특히, 국내등록특허 제10-01142474호(발명의 명칭: 고분자 전해질 연료전지 시스템)에는 발전소의 해수전해 설비 또는 폐기물 처리 설비 등에서 부산물로 생성되는 부생수소를 이용하여 연료전지의 연료로 사용하는 기술이 제안되어 있다.
그리고, 국내공개특허 제10-2012-0114182호(발명의 명칭: 해수전해 및 연료전지 복합설비)에는 해수를 전기분해하여 생성된 부생수소를 기액분리한 후 이를 수분제거유닛과 수소정제유닛을 거쳐 고순도의 수소를 생산한 후 연료전지로 공급하는 기술이 제안되어 있다.
기존 전해질 연료전지 시스템은 전해조에서 생성된 수소와 차아염소산나트륨을 기액분리하여 차아염소산나트륨을 저장하고 부생수소를 단순히 필터에 통과시켜 수용성 기체를 제거 후 연료전지에 공급함에 따라 해수전해설비의 양극의 부반응에 의해 생성되는 산소와 혼합된 순도가 낮은 부생수소가 연료전지로 공급되어 연료전지의 효율을 저하시키는 문제점이 있다.
그리고, 기존 해수전해 및 연료전지 복합설비는 해수전해설비의 장기간 가동에 따라 수용성 기체생성 효율이 저하되고, 이로 인해 산소발생량은 더욱 증가되어 발생되는 부생수소에서 산소가 차지하는 비율이 높아짐에 따라 연료전지로 공급되는 수소의 순도가 낮아져 연료전지의 효율이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 해수전해설비에서 부생수소를 고순도화 후 연료전지에 공급함에 따라 전력을 안정적으로 생산하고자 하는 해수전해 연료전지 복합설비를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 해수전해 연료전지 복합설비는: 해수를 분해함으로써 생성된 액체와 기체를 분리하는 기액분리기, 및 상기 기액분리기를 통해 분리된 기체성분을 공급받아 연료전지로 공급하기 전(前)에 특정 기체를 고순도로 정제하는 기체정제처리부를 포함한다.
일례로서, 상기 기체정제처리부는, 상기 기액분리기로부터 분리된 기체성분에 함유된 염소 등의 수용성 기체를 제거하는 버블링기, 상기 버블링기를 통과한 특정 기체 내의 산소 등의 불순가스와 반응시켜 물로 전환시키는 산소제거 촉매반응기, 및 상기 산소제거 촉매반응기를 통과한 특정 기체 중 수분을 제거하는 수분제거기를 포함한다.
상기 기액분리기는 분리된 액체를 저장하기 위해 액체저장조를 연결할 수 있다.
상기 기액분리기와 상기 액체저장조 사이에는 상기 기액분리기의 내의 압력을 조절하기 위해 압력조절기가 구비될 수 있다.
상기 기액분리기는 내부에 부구를 구비할 수 있고, 상기 부구의 상측에 해당되는 내부에 개방홀을 갖는 격벽을 구비할 수 있다.
상기 기액분리기는 전측에 해수전해조를 연결하고, 소수성 촉매반응기를 구비하거나 연결할 수 있다.
상기 산소제거 촉매반응기는 소수성촉매를 충진함이 바람직하다.
상기 산소제거 촉매반응기는 냉각수분사기에서 분사되는 냉각수에 의해 발열량이 저감되도록 함이 바람직하다.
상기 수분제거기는 상기 버블링기와 상기 산소제거 촉매반응기 사이에 위치할 수 있다.
상기 버블링기는 상기 연료전지에서 전기생산 반응시 생산되는 수분, 또는 상기 산소제거 촉매반응기에서 생산된 수분을 공급받을 수 있다.
상기 버블링기는 상기 산소제거 촉매반응기와 일체화하여 불순물 가스를 공급받아 특정 기체 내의 수용성 기체와 산소를 동시에 제거할 수 있다.
분리된 특정 기체는 순환라인을 통해 상기 기액분리기 후단과 상기 기체정제처리부의 전단에 분지되어 연결될 수 있다.
다른 예로서, 상기 기체정제처리부는, 상기 기액분리기로부터 분리된 기체성분에 함유된 수용성기체를 제거하는 버블링기, 상기 버블링기를 통과한 특정 기체 내에 불순가스를 흡착하는 가스흡착기, 및 상기 가스흡착기를 통과한 특정 기체 중 수분을 제거하는 수분제거기를 포함한다.
또 다른 예로서, 상기 기체정제처리부는, 상기 기액분리기로부터 분리된 기체성분에 함유된 수용성기체를 제거하는 버블링기, 상기 버블링기를 통과한 특정 기체 내에 불순가스를 흡착하는 가스흡착기, 상기 가스흡착기를 통과한 특정 기체를 더욱 고순도화하기 위해 특정 기체 중 불순가스와 반응하여 물로 전환시키는 산소제거 촉매반응기, 및 상기 산소제거 촉매반응기를 통과한 특정 기체 중 수분을 제거하는 수분제거기를 포함한다.
상기 가스흡착기는 복수 개의 챔버로 구성되고, 일부 챔버가 특정 기체 내의 불순가스를 정제하는 동안 다른 챔버가 탈착을 통한 재생을 수행할 수 있다.
탈착을 통한 재생용 챔버는 탈착에 필요한 열에너지를 연료전지에서 발생되는 열을 활용할 수 있다.
또한, 기체정제처리부는 버블링기, 가스흡착기, 산소제거 촉매반응기 및 수분제거기를 포함하여 구성될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 해수전해 연료전지 복합설비는 종래 기술과 달리 버려지는 부생수소를 정제 처리하여 고순도화 처리한 후 연료전지로 공급함에 따라 연료전지의 수명과 설비의 성능을 향상시킴으로써 전력을 안정적으로 생산할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 해수전해 연료전지 복합설비의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 해수전해 연료전지 복합설비의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제 3실시예에 따른 해수전해 연료전지 복합설비의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제 4실시예에 따른 해수전해 연료전지 복합설비의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제 5실시예에 따른 해수전해 연료전지 복합설비의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제 6실시예에 따른 해수전해 연료전지 복합설비의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제 6실시예에 따른 해수전해 연료전지 복합설비의 가스흡착기 구성도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 해수전해 연료전지 복합설비의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 해수전해 연료전지 복합설비의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1실시예에 따른 해수전해 연료전지 복합설비는 기액분리기(50) 및 기체정제처리부(100)를 포함한다.
특히, 해수(海水)는 해수공급부(10)를 통해 공급된다. 여기서, 해수공급부(10)는 해수펌프와 해수 공급파이프 등을 포함한다.
그리고, 해수공급부(10)를 통해 공급되는 해수는 전처리필터(20)를 거치게 된다. 그래서, 해수는 전처리필터(20)에 의해 불순물 등이 필터링된다. 이때, 전처리필터(20)는 유입되는 해수로부터 부유물질을 걸러내는 스크린, 필터, 스트레이너 등을 포함한다.
이 후, 해수는 해수전해조(30)로 공급된다. 해수전해조(30)는 유입된 해수를 전기 분해하는 것으로서, 양극과 음극의 양 전극으로 구성된다. 특히, 해수전해조(30)는 내부에 메쉬 또는 판형의 전극이 교대로 배열된 구조를 가질 수도 있고, 원주가 다른 원통형 전극이 동심원 상에 배열되는 원통 형상의 전해조의 구성을 가질 수도 있다.
아울러, 해수전해조(30)에는 정류기(40)가 연결된다. 정류기(40)는 해수전해조(30)로 공급되는 교류 상태인 전원을 직류로 변환하여 공급하는 역할을 한다.
해수전해조(30)에서 전기 분해된 액체(분해수)와 기체(가스)는 기액분리기(50)로 공급된다. 즉, 기액분리기(50)는 해수를 분해함으로써 생성된 액체와 기체를 분리하는 역할을 한다. 여기서, 액체는 다양하지만, 해수로부터 분리되는 차아염소산나트륨으로 한다. 그리고, 기체는 수소 가스로 한다.
특히, 도시하지는 않았지만, 기액분리기(50)는 분리기 본체(52), 분리기 본체(52)에 설치되어 전해수가 유입되는 유입구(54), 분리기 본체(52)에 설치되어 분리된 액체를 배출하는 액체 배출구(56) 및 분리된 가스를 배출하는 가스 배출구(58)를 구비한다. 이때, 기액분리기(50)는 사이클론방식을 채택할 수 있다.
아울러, 액체 배출구(56)는 분리기 본체(52)의 둘레면 하측에 구비되고, 기액분리기(50)에서 분리된 액체를 저장하는 액체저장조(140)와 연결된다. 액체저장조(140)는 액상의 차아염소산나트륨을 저장하는 역할을 한다.
한편, 기액분리기(50)에서 분리된 기체 특히, 수소는 연료전지(70)로 공급되어 전력을 생산할 수 있도록 하는 역할을 한다. 이때, 기체가 연료전지(70)로 공급되기 전(前)에 정제되어 고순도화 처리되어야 한다.
그래서, 가스 배출구(58)는 분리기 본체(52)의 둘레면 상측에 구비되고, 기체정제처리부(100)와 연결된다. 기체정제처리부(100)는 기액분리기(50)를 통해 분리된 기체성분을 공급받아 연료전지(70)로 공급하기 전(前)에 특정 기체를 고순도로 정제하는 역할을 한다. 기체정제처리부(100)는 분리된 기체성분 중에 불필요한 산소 등의 불순가스를 제거한다.
이때, 기체정제처리부(100)는 고순도의 기체를 정제 후 연료전지(70)로 공급하되, 수소폭발한계범위 이상인 95% 이상으로 유지하도록 하여 배출한다. 더욱 바람직하게는, 연료전지(70)에 적합한 99.5% 이상의 수소농도를 유지하며 배출하도록 정제되어야 한다.
따라서, 기체정제처리부(100)는 버블링기(110), 산소제거 촉매반응기(120) 및 수분제거기(130)를 포함한다.
버블링기(110)는 기액분리기(50)로부터 공급되는 특정 기체(부생수소) 내의 염소 등의 수용성 기체를 제거하기 위해 구비된다. 즉, 특정 기체가 버블링기(110)를 통과하면서 수용성 기체를 걸러내게 된다. 버블링기(110)는 폭기장치 등을 구비한다.
그리고, 산소제거 촉매반응기(120)는 버블링기(110)를 통과한 특정 기체 내에 불순물 가스인 불순물가스와 반응되며, 해당 불순물가스를 물로 전환시키는 역할을 한다. 여기서, 불순물가스는 산소로 한다. 아울러, 산소제거 촉매반응기(120)는 소수성촉매를 충진함이 바람직하다.
이때, 버블링기(110)는 연료전지(70)에서 전기생산 반응시 생산되는 수분, 또는 산소제거 촉매반응기(120)에서 생산된 수분을 공급받는 것이 바람직하다.
또한, 산소제거 촉매반응기(120)는 촉매반응을 일으키면서 가열된다. 그래서, 산소제거 촉매반응기(120)는 냉각수분사기(122)에서 분사되는 냉각수에 의해 발열량이 저감되도록 함이 바람직하다. 냉각수분사기(122)는 산소제거 촉매반응기(120)의 내부에 냉각수를 분사하는 것으로서, 자동 제어 또는 수동 제어된다. 냉각수분사기(122)는 다양하게 적용 가능하다.
수분제거기(130)는 산소제거 촉매반응기(120)를 통과한 특정 기체 중 수분을 제거하는 역할을 한다. 즉, 수분제거기(130)는 기액분리기(50), 버블링기(110) 및 산소제거 촉매반응기(120)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.
수분제거기(130)에서 수분이 제거되며 고순도화된 특정 기체 즉, 수소가스는 연료전지(70)로 공급된다. 수분제거기(130)를 통과한 수소가스는 고순도로서, 수소폭발한계범위 이상인 95% 이상으로, 더욱 바람직하게는 99.5% 이상으로 유지되도록 하여 연료전지(70)로 공급된다.
기체정제처리부(100)는 버블링기(110), 산소제거 촉매반응기(120) 및 수분제거기(130)가 순서대로 배치된다.
따라서, 해수전해조(30)에서 배출되는 특정 기체, 즉 부생수소가 연료전지(70)에 공급되기 전에 기체정제처리부(100)를 거치면서 최적화된 수소순도를 유지함에 따라, 고순도화 상태로 연료전지(70)에 공급됨으로써, 안정적인 전력 생산이 가능하게 된다.
도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 해수전해 연료전지 복합설비의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 2실시예에 따른 해수전해 연료전지 복합설비는 기액분리기(50) 및 기체정제처리부(100)를 포함한다.
기액분리기(50)는 내부에 부구(60)를 구비한다.
부구(60)는 기액분리기(50) 내부 액체의 비중보다 작은 재질로 이루어진다.
부구(60)는 기액분리기(50) 내부에서 가스배출라인(58)으로 기액분리기(50)가 재기능을 발휘하지 못하여 액체가 배출될 경우 기액분리기(50) 상단의 개방홀(53)을 막음으로 액체가 유출되는 것을 방지하는 자동밸브 역할을 수행한다.
또한, 부구(60)의 상측에 해당되는 기액분리기(50) 내부 상측에는 격벽(51)이 구비된다. 그리고, 격벽(51)은 부구(60)에 대응되는 위치에 개방홀(53)을 통공한다. 이때, 개방홀(53)은 오리피스의 형태를 가지도록 구성될 수 있다. 이러한 오리피스 형상의 개방홀(53)은 기액분리기(50)에서의 효율적인 기체분리와 기체의 압력을 조절할 수 있는 역할을 수행한다. 즉, 기액분리기(50)의 분리기 본체(52)는 내부의 액체 수위가 상승하게 되면, 부구(60)가 개방홀(53)을 막아 액체가 배출되지 않도록 한다.
아울러, 기액분리기(50)는 내부에 소수성 촉매반응기(80)를 구비한다. 소수성 촉매반응기(80)는 해수전해조(30)에서 기액분리기(50)로 유입된 기체 내에 불순물인 산소가스와 반응되며 해당 산소가스가 수소가스와 반응하여 물로 전환시키는 역할을 한다.
그리고, 기액분리기(50)와 액체저장조(140) 사이에는 기액분리기(50)의 내의 압력을 조절하기 위해 압력조절기(150)가 구비된다. 압력조절기(150)는 기액분리기(50) 내의 기체의 압력을 일정하게 높여주어 후단의 기체정제처리부(100)로 유입시킴으로 궁극적으로 일정한 압력으로 정제된 가스를 연료전지에 공급할 수 있게 된다.
또한, 특히, 기액 분리 후, 부생가스의 수소와 산소의 농도가 수소폭발범위 이내일 경우가 발생한다. 이 경우, 연료전지(70)로 공급되는 수소의 일부를 기체정제처리부(100)로 순환시켜 수소폭발범위 이내로 설정함이 바람직하다.
따라서, 분리된 특정 기체는 순환라인(90)을 통해 기액분리기(50) 후단과 기체정제처리부(100)의 전단에 분지 연결되어 순환된다.
미설명된 도면부호는 상술한 것으로 대체한다.
도 3은 본 발명의 제 3실시예에 따른 해수전해 연료전지 복합설비의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제 3실시예에 따른 해수전해 연료전지 복합설비는 기액분리기(50) 및 기체정제처리부(100)를 포함한다.
그리고, 기액분리기(50)는 전측에 해수전해조(30)를 연결한다. 특히, 기액분리기(50)와 해수전해조(30)는 소수성 촉매반응기(80)를 통해 연결된다. 소수성 촉매반응기(80)를 해수전해조(30)와 기액분리기(50) 사이에 구성함으로, 기액분리가 되지 않은 액체와 기체가 공존된 상태에서 소수성 촉매반응기(80)를 통과함에 따라, 기체는 촉매반응을 통해 정제되고, 이로 인해 발생되는 열을 액체가 자연스럽게 제어해 줌으로 별도의 냉각장치를 구성할 필요가 없는 장점을 확보할 수 있다. 또한, 소수성 촉매반응기(80)를 별도로 구성함으로 유지보수의 편리성을 제공할 수 있다.
미설명된 도면부호는 상술한 것으로 대체한다.
도 4는 본 발명의 제 4실시예에 따른 해수전해 연료전지 복합설비의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 4실시예에 따른 해수전해 연료전지 복합설비는 기액분리기(50) 및 기체정제처리부(100)를 포함한다.
특히, 기체정제처리부(100)는 수분제거기(130)를 버블링기(110)와 산소제거 촉매반응기(120) 사이에 위치함이 바람직하다.
이러한 구성은 수분제거기(130) 전단에서 기체에 포함되어 유입되는 수증기는 해수전해과정에서 일부 불순물을 포함할 수 있어 순도가 낮아 연료전지(70)로 직접 공급할 수 없음으로, 수분제거기(130)를 통해 제거 후 연료전지(70)로 공급한다. 그러나, 연료전지(70)로 수소를 공급할 때 다시 가습상태로 공급하여야 할 경우 별도의 가습장치가 필요로 하지만 산소제거 촉매반응기(120)를 통해 산소와 수소가 반응하여 물을 생성하고 이것은 발열량으로 인해 산소제거 촉매반응기(120)를 통과한 고순도의 수소가스는 자체적으로 고순도의 수증기를 함유한 가습된 수소가 자체적으로 생산됨으로 별도의 가습장치를 필요로 하지 않게 구성할 수 있다.
미설명된 도면부호는 상술한 것으로 대체한다.
도 5는 본 발명의 제 5실시예에 따른 해수전해 연료전지 복합설비의 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 5실시예에 따른 해수전해 연료전지 복합설비는 기액분리기(50) 및 기체정제처리부(100)를 포함한다.
기체정제처리부(100) 중 버블링기(110)는 불순물가스를 공급받아 특정 기체 내의 수용성 기체와 산소를 동시에 제거할 수도 있다. 즉, 버블링기(110)가 산소제거 촉매반응기(120)의 역할을 겸하게 된다. 이 경우, 다른 실시예로 제시된 산소제거 촉매반응기(120)는 불필요하게 된다. 냉각분사기(122)는 필요에 따라 버블링기(110)에 냉각수를 분사하게 구비된다.
미설명된 도면부호는 상술한 것으로 대체한다.
도 6은 본 발명의 제 6실시예에 따른 해수전해 연료전지 복합설비의 구성도이고, 도 7은 본 발명의 제 6실시예에 따른 해수전해 연료전지 복합설비의 가스흡착기 구성도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제 6실시예에 따른 해수전해 연료전지 복합설비는 기액분리기(50) 및 기체정제처리부(100)를 포함한다.
기체정제처리부(100)는 버블링기(100), 가스흡착기(160) 및 수분제거기(130)을 포함한다.
이때, 버블링기(100)와 수분제거기(130)는 상술한 내용과 동일한 작용을 수행한다.
가스흡착기(160)는 버블링기(110)를 통과한 특정 기체 내에 불순물 가스를 선택적으로 흡착하여 제거한다. 이를 통해 상술한 촉매반응을 통해서는 산소를 제거하기 위해 일부 수소가 소모되게 되나 흡착을 통한 산소의 제거는 수소의 소모가 전혀 없이 산소를 선택적으로 제거할 수 있는 장점을 가지고 있다.
이때, 가스흡착기(160)는 복수 개의 챔버로 구성되어 있다. 편의상, 챔버는 2개 구비되는 것으로 도시한다. 어느 한 챔버가 특정기체 내의 불순물 가스를 흡착하여 정제하는 동안, 다른 챔버는 탈착을 통한 재생을 동시에 수행하도록 구성되는 것이 바람직하다.
탈착을 수행할 때에는 열과 압력을 가하여 탈착을 수행할 수 있으며, 이때 필요한 열은 연료전지(70)에서 발생된 열을 회수하여 사용하도록 구성할 수 있다.
또한, 가스흡착기(160) 후단에 산소제거 촉매반응기(120)를 추가로 구성하여 더욱 고순도의 수소를 생산하도록 구성할 수 있다.
가스흡착기(160)와 수분제거기(130)는 위치를 바꾸어 설치하여도 무방하다.
또한, 정제된 특정 기체(수소가스)를 일부 순환라인(90)을 통해 기액분리기(50) 후단과 기체정제처리부(100)의 전단에 분지하여 공급하도록 구성할 수 있다. 이는, 기액분리기(50)에서 공급되는 기체의 순도가 낮아 폭발범위에서 기체정제처리부(100)로 공급되는 것을 제어하여 안전하게 기체를 정제하기 위함이다.
또한, 도시하지는 않았지만, 필요에 따라서 연료전지(70)로 공급하는 수소의 압력을 유지하기 위해 기체정제처리부(10) 후단에 가압폄프 및 버퍼탱크를 별도로 구성할 수도 있다.
미설명된 도면부호는 상술한 것으로 대체한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10: 해수공급부 20: 전처리필터
30: 해수전해조 40: 정류기
50: 기액분리기 60: 부구
70: 연료전지 80: 소수성 촉매반응기
90: 순환라인 100: 기체정제처리부
110: 버블링기 120: 산소제거 촉매반응기
122: 냉각수분사기 130: 수분제거기
140: 액체저장조 150: 압력조절기

Claims (15)

  1. 해수를 분해함으로써 생성된 액체와 기체를 분리하는 기액분리기; 및
    상기 기액분리기를 통해 분리된 기체성분을 공급받아 연료전지로 공급하기 전(前)에 특정 기체를 고순도로 정제하는 기체정제처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수전해 연료전지 복합설비.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 기체정제처리부는,
    상기 기액분리기로부터 분리된 기체성분에 함유된 수용성 기체를 제거하는 버블링기;
    상기 버블링기를 통과한 특정 기체 내의 불순가스와 반응시켜 물로 전환시키는 산소제거 촉매반응기; 및
    상기 산소제거 촉매반응기를 통과한 특정 기체 중 수분을 제거하는 수분제거기를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수전해 연료전지 복합설비.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기액분리기는 분리된 액체를 저장하기 위해 액체저장조를 연결하는 것을 특징으로 하는 해수전해 연료전지 복합설비.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 기액분리기와 상기 액체저장조 사이에는 상기 기액분리기의 내의 압력을 조절하기 위해 압력조절기가 구비되는 것을 특징으로 하는 해수전해 연료전지 복합설비.
  5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 기액분리기는 내부에 부구를 구비하고, 상기 부구의 상측에 해당되는 내부에 개방홀을 갖는 격벽을 구비하는 것을 특징으로 하는 해수전해 연료전지 복합설비.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 기액분리기는 전측에 해수전해조를 연결하고, 소수성 촉매반응기를 구비하거나 연결하는 것을 특징으로 하는 해수전해 연료전지 복합설비.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 산소제거 촉매반응기는 소수성촉매를 충진하는 것을 특징으로 하는 해수전해 연료전지 복합설비.
  8. 제 2항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 산소제거 촉매반응기는 냉각수분사기에서 분사되는 냉각수에 의해 발열량이 저감되는 것을 특징으로 하는 해수전해 연료전지 복합설비.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 수분제거기는 상기 버블링기와 상기 산소제거 촉매반응기 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 해수전해 연료전지 복합설비.
  10. 제 2항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 버블링기는 상기 연료전지에서 전기생산 반응시 생산되는 수분, 또는 상기 산소제거 촉매반응기에서 생산된 수분을 공급받는 것을 특징으로 하는 해수전해 연료전지 복합설비.
  11. 제 2항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 버블링기는 상기 산소제거 촉매반응기와 일체화하여 불순물 가스를 공급받아 특정 기체 내의 수용성 기체와 산소를 동시에 제거하는 것을 특징으로 하는 해수전해 연료전지 복합설비.
  12. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    분리된 특정 기체는 순환라인을 통해 상기 기액분리기 후단과 상기 기체정제처리부의 전단에 분지되어 연결되는 것을 특징으로 하는 해수전해 연료전지 복합설비.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 기체정제처리부는,
    상기 기액분리기로부터 분리된 기체성분에 함유된 수용성기체를 제거하는 버블링기;
    상기 버블링기를 통과한 특정 기체 내에 불순가스를 흡착하는 가스흡착기; 및
    상기 가스흡착기를 통과한 특정 기체 중 수분을 제거하는 수분제거기를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수전해 연료전지 복합설비.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 기체정제처리부는,
    상기 기액분리기로부터 분리된 기체성분에 함유된 수용성기체를 제거하는 버블링기;
    상기 버블링기를 통과한 특정 기체 내에 불순가스를 흡착하는 가스흡착기;
    상기 가스흡착기를 통과한 특정 기체를 더욱 고순도화하기 위해 특정 기체 중 불순가스와 반응하여 물로 전환시키는 산소제거 촉매반응기; 및
    상기 산소제거 촉매반응기를 통과한 특정 기체 중 수분을 제거하는 수분제거기를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수전해 연료전지 복합설비.
  15. 제 13항 또는 제 14항에 있어서,
    상기 가스흡착기는 복수 개의 챔버로 구성되고;
    일부 챔버가 특정 기체 내의 불순가스를 정제하는 동안, 다른 챔버가 탈착을 통한 재생을 수행하는 것을 특징으로 하는 해수전해 연료전지 복합설비.
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