KR20170023075A - 산수소 발생기 및 산수소 가스 생성 방법 - Google Patents

산수소 발생기 및 산수소 가스 생성 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170023075A
KR20170023075A KR1020177001131A KR20177001131A KR20170023075A KR 20170023075 A KR20170023075 A KR 20170023075A KR 1020177001131 A KR1020177001131 A KR 1020177001131A KR 20177001131 A KR20177001131 A KR 20177001131A KR 20170023075 A KR20170023075 A KR 20170023075A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cell
electrolyte
generator
controlling
voltage
Prior art date
Application number
KR1020177001131A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101906741B1 (ko
Inventor
앤젤 이바노프 보질로프
보얀 미르체프 타바코프
Original Assignee
하이드로제니카 코퍼레이션 엘티디.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 하이드로제니카 코퍼레이션 엘티디. filed Critical 하이드로제니카 코퍼레이션 엘티디.
Publication of KR20170023075A publication Critical patent/KR20170023075A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101906741B1 publication Critical patent/KR101906741B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C25B9/18—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
    • C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C25B1/044—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water producing mixed hydrogen and oxygen gas, e.g. Brown's gas [HHO]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B13/00—Diaphragms; Spacing elements
    • C25B13/04—Diaphragms; Spacing elements characterised by the material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/02—Process control or regulation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/10—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding acetylene, non-waterborne hydrogen, non-airborne oxygen, or ozone
    • F02M25/12—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding acetylene, non-waterborne hydrogen, non-airborne oxygen, or ozone the apparatus having means for generating such gases
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B15/00—Systems controlled by a computer
    • G05B15/02—Systems controlled by a computer electric
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1917—Control of temperature characterised by the use of electric means using digital means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • Y02E60/366—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

산수소 발생기는 밀봉된 하우징에 의해 커버되는 복수의 전해질 셀(1)로 이루어지는 전해조를 포함한다. 각 셀(1)은 복수의 교호의 애노드(4.2) 및 캐소드(4.1)가 내장되는 전해조를 형성하는 챔버(2)를 포함하고, 금속 스크린(5)이 전극(4) 사이에 장착된다. 전극(4)은 직렬로 직류 전원과 연결되고, 챔버(2)의 전해조는 배수로(6)를 통해 상호 연결된다. 하우징의 상부 단부에는, 전해질용 저장조(8)와 연결된 전해질로 셀(1)을 채우기 위한 유입부(7)와, 생성된 산수소 가스를 셀(1)로부터 배출하기 위한 적어도 하나의 유출부(12.1)가 형성된다. 산수소 발생기는 전기 분해 공정의 파라미터의 제어 및 관리를 위한 마이크로프로세서 모듈(9)을 구비한다.

Description

산수소 발생기 및 산수소 가스 생성 방법 {OXYHYDROGEN GENERATOR AND METHOD FOR PRODUCING OXYHYDROGEN GAS}
본 발명은 내연기관, 특히, 가솔린, 디젤 및 천연 가스를 사용하는 엔진, 및 고정형 연소 장치의 효율을 증가시키도록 사용되는 산수소 발생기 및 산수소 가스 생성 방법에 관한 것이다.
내연기관에서 탄화수소 연료의 연소 시 배기 가스는 일산화탄소, 미연소 탄화수소, 산화질소, 산화유황, 및 카본블랙과 같은 유해한 배출물을 포함한다는 것이 알려져 있다. 보다 완전한 연소에 의해 유해한 배출물 및 연소 소비가 감소되고 이로써 내연기관의 효율이 증가되는 것을 목표로 하여 많은 노력들이 행해지고 있다.
상기 문제점에 대한 해결책 중 하나는 물의 전기 분해를 통해, 수소 및 산소가 생성되고, 생성된 산수소 가스(HHO 가스)가 내연기관의 연료에 첨가되는 산수소 발생기를 사용하는 것이다. 또한, 수소 및 산소의 첨가에 의해 탄화수소 기반 연료의 보다 완전한 연소가 이루어지고, 이로써 유해한 배출물이 감소되고 내연기관의 효율이 증가된다.
산수소 발생기를 설명하는 다양한 특허 공보가 알려져 있다. 예컨대, BG 1515 U1호는 전극이 위치되어 직류 전류의 전원에 연결되며 금속 스크린이 전극 사이에 장착되는 챔버로 각각이 이루어지는 적어도 3개의 셀을 포함하는 전해조를 포함하는 산수소 발생기를 개시한다. 각 셀에는 전해질을 충전하기 위한 유입부 및 생성된 산수소 가스를 배출하기 위한 유출부가 형성되고, 셀은 서로 배수로를 통해 연결된다.
이러한 알려진 발생기는 셀 내의 전압의 제어 및 안정화를 제공하지 않는다.
WO 2007/133 174 A1호는 내연기관의 탄화수소 연료를 보충하기 위해 물의 전기 분해에 의해 수소 및 산소의 가변 출력을 발생하는 시스템을 개시하고, 시스템은 전해질 연통하는 복수의 전해질 리액터로서, 각 리액터는 (i) 부분적으로 전해질 용액으로 채워진 실링된 캐소드 챔버와; (ii) 용액에 적어도 부분적으로 담겨지고 챔버로부터 전기적으로 절연된 애노드를 포함하는, 상기 리액터와; 리액터 중 적어도 하나와 전해질 연통하는 저장조와; 리액터 내의 용액 레벨을 유지하기 위한 레벨 제어 수단과; 산소 및 수소 생성물을 리액터로부터 엔진으로 안내하기 위한 도관과; 열을 리액터로부터 전달하기 위한 냉각 시스템과; 엔진 요구에 응답하여 리액터 중 하나 이상에 동력을 공급하기 위한 전위 소스를 포함한다.
WO 2007/133174 A1호에 설명된 시스템은 전해질 셀의 전극 사이에서 흐르는 암전류의 제거를 제공하지 않는다. 전기 분해 공정 동안, 전해질 온도는 증가하는데, 캐소드 및 애노드에 의해 커버되는 작동면이 보다 큰 전력 소비를 발생시키는 공급 전류 흐름에 비해 작기 때문이다. 또한, 이러한 알려진 발생기는 개별의 셀 내의 전압의 제어 및 안정화를 제공하지 않아서, 생성된 산수소 가스의 양이 감소하게 된다. 이러한 결함에 의해 발생기의 효율이 감소된다.
본 발명의 목적은 산수소 발생기 및 산수소 가스 생성 방법을 제공하여, 전해질 셀 내에서 전극 사이에 암전류의 발생을 회피하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 보다 많은 양의 산수소 가스의 생성과 함께 셀 내의 전압의 제어 및 안정화를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 산수소 발생기는 밀봉된 하우징에 의해 커버되는 복수의 전해질 셀로 이루어지는 전해조를 포함한다. 각 셀은 복수의 교호의 애노드 및 캐소드가 내장되는 전해조를 형성하는 챔버로 이루어지고, 그 사이에 금속 스크린이 전극과 나란히 장착된다. 셀 내의 전극은 직렬로 직류 전원과 연결된다. 챔버의 전해조는 챔버 내의 캐소드 및 애노드의 레벨 위에 수평으로 배치된, 절연 재료로 된 배수로를 통해 상호 연결된다. 하우징의 상부 부분에는, 전해질 저장조와 연결된 전해질을 채우기 위한 개구와, 생성된 산수소 가스를 셀로부터 배출하기 위한 적어도 하나의 유출부가 형성된다. 산수소 발생기에는 셀 내의 전해질 레벨을 모니터링하기 위한 센서와, 전해질 온도를 모니터링하기 위한 센서가 설치된다. 또한 셀로부터 열을 제거하는 냉각 시스템이 제공된다. 산수소 발생기는 챔버 내의 전해질 레벨, 전압의 안정성, 전해질 온도, 전해질 셀의 정류, 저장조로부터 챔버로의 전해질의 공급, 발생된 산수소 가스의 양, 엔진 또는 연소실로의 가스의 공급의 조절, 및 미리 설정된 파라미터를 초과하여 산수소 발생기의 자동 중단을 제어 및 관리하는 마이크로프로세서 모듈을 구비한다.
금속 스크린은 직사각형 금속판이고, 상부 및 하부 단부에 개구가 형성되어 생성된 산수소 가스 및 각각 전해질을 금속 스크린을 통해 통과시키게 한다.
본 발명의 일 실시예에서, 전극의 작동면은 8 ㎠ 내지 12 ㎠이다.
본 발명의 다른 실시예에서, 생성된 산수소 가스를 셀로부터 배출하기 위한 유출부는 2mm 내지 3mm의 직경을 갖는다.
본 발명이 목적은 또한 산수소 발생기에서 물의 전기 화학적 분해에 의해 산수소 가스를 생성하는 방법을 적용함으로써 달성되는데, 산수소 발생기는 복수의 전해질 셀을 포함하는 전해조를 포함하고, 각 셀은 사이에 금속 스크린이 장착되는 복수의 교호의 애노드 및 캐소드가 내장되는 전해조를 형성하는 챔버로 이루어지고, 셀의 전해조는 전해질로 채워지고 서로 배수로를 통해 연결되어 모든 셀에 동일한 레벨을 갖는 공통 전해조를 형성하고, 셀의 전극은 직렬로 직류 전원과 연결되고, 산수소 발생기는 마이크로프로세서 모듈을 구비하고, 상기 방법은, 45 mA/㎠ 내지 55 mA/㎠의 전류 밀도에서 물의 전기 화학적 분해를 실행하는 단계와, 산소 및 수소로 이루어진 생성된 가스 혼합물을 전해조의 상부 부분에 형성된 적어도 하나의 유출부를 통해 나오게(draw) 하는 단계와, 전기 분해 공정 동안 셀을 냉각시키는 단계와, 마이크로프로세서 모듈에 의해 이하의 동작들, 즉, (a) 미리 설정된 전압값에 도달할 때 산수소 발생기를 기동하는 단계와; (b) 셀에 공급된 전압의 주파수 듀티 사이클을 변경함으로써 셀의 전압을 제어하고 전압을 안정화하는 단계와; (c) 전압이 강하할 때 산수소 발생기의 작동을 중단하는 단계와; (d) 시스템의 전류 흐름을 제어하고, 미리 설정된 값에 도달할 때 셀에 전압 공급을 중단하는 단계와; 시스템을 가로지른 전류를 자동으로 조절하고, 셀들 중 하나에 공급되는 전압의 펄스 및 폭 변조에 의해 그리고 시스템을 가로지른 전류 흐름의 계속적인 모니터링에 의해 안정화를 행하는 단계와; (e) 미리 설정된 값 이상으로 셀을 가로지른 전류 흐름 증가에 대한 알람 신호를 발생하는 단계와; (f) 센서에 의해 셀의 전해질의 온도를 제어하고, 미리 설정된 값에 도달할 때, 셀에 대한 전력 공급을 중단하는 단계와: 높은 온도에 대한 알람 신호를 발생하는 단계와; (g) 전해질 셀의 정류를 제어 및 관리하는 단계와; (h) 센서에 의해 전해질 레벨을 제어하고, 미리 설정된 최소 레벨에 도달하면 셀에 대한 전력 공급을 중단하는 단계와; 낮은 레벨에 대한 알람 신호를 발생하는 단계와; (i) 미리 설정된 레벨에 도달할 때 전해조를 보충하도록 전해질 전하를 제어하는 단계와; (j) 생성된 산수소 가스의 양을 제어하고, 엔진 또는 연소 챔버에 대한 산수소 가스의 공급을 조절하는 단계와; (k) 산수소 발생기의 작동 시간을 판독하고, 이 값을 비휘발성 메모리에 저장하고, 미리 설정된 값에 도달할 때 전해질 교체에 대한 신호를 발하는 단계를 행하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 산수소 발생기 및 산수소 가스 생성 방법의 장점은 다음과 같다: 셀들 각각에 금속 스크린을 사용함으로써 전극 사이에 암전류의 흐름을 방지하고, 이는 전해질의 온도를 상승시킬 위험 없이, 각 셀 내에서 복수의 전극 및 복수의 셀의 사용을 허용하고 전력 공급을 증가시킨다. 전극 작동면은 공급된 전력에 비해 더 크고, 이는 한편으로는 보다 낮은 전력 소비 그리고 다른 한편으로는 생성된 산수소 가스양의 증가를 발생시킨다. 단일의 셀 내의 전력 및 전압의 제어 및 안정화에 의해, 내연기관의 보드 공급(board supply)에 영향을 주고 또한 이를 억제하지(detain) 않고, 산수소 발생기의 최적의 효과적인 모드가 채용되게 된다. 그 결과, 본 발명에 따른 산수소 발생기는 알려진 발생기에 비해 효율이 증가하게 된다.
도 1은 본 발명에 다른 산수소 발생기의 정면도를 개략적으로 도시한다.
도 2는 산수소 발생기의 12개의 전해질 셀의 평면도를 개략적으로 도시한다.
도 1 및 도 2에 개략적으로 도시되는 산수소 발생기는, 사이에 절연 패널(17)이 배치되는 2개의 모듈(3.A, 3.B)로 그룹화되는 12개의 셀(1)로 이루어지는 전해조이다. 모듈(3.A, 3.B) 각각은, 각 열에 3개의 셀이 일련으로 배치된 6개의 셀(1)로 이루어진다. 모든 셀(1)은 (도면에 도시되지 않는) 밀봉 하우징에 의해 타이트하게 커버된다. 각 셀(1)은 13개의 전극(4) - 7개의 애노드(4.2) 및 6개의 캐소드(4.1) - 이 내장된 전해조를 형성하는 챔버(2)를 포함하고, 스테인리스강의 금속 스크린(5)이 전극(4) 사이에 장착된다. 셀(1)의 전극(4)은 스테인리스강 또는 니켈 또는 니켈 합금으로 제작된 판이고, 각 전극은 10 ㎠의 작동면을 구비한다. 전극(4)은 12V 전력 트러프(trough) 공급점(16, 18)을 갖는 DC 소스에 직렬로 연결된다. 각 챔버(2)의 전해조는 챔버(2)에서 캐소드 및 애노드의 레벨 위에 수평으로 배치된, 절연 재료로 제작되는 배수로(6)를 통해 인접하는 챔버의 전해조에 연결된다. 절연 패널(17)에서 (도시되지 않는) 배수로는 또는 모듈(3.A, 3.B)의 셀(1)을 연결하도록 설계된다. 밀봉된 하우징의 상부 벽에서, 유입부(7)는 셀을 전해질로 채우도록 형성되고, 유입부(7)는 펌프(10) 및 파이프(11)를 통해 저장조(8)에 연결된다. 생성된 산수소 가스를 일 챔버로부터 다른 챔버로 전달하기 위해 절연 재료로 제작된 가요성 관형의 요소(13), 생성된 산수소 가스의 셀로부터의 방출을 위해 유출부(12.2) 및 공통 유출부(12.1)가 제공된다. 산수소 발생기에는 산수소 발생기의 몸체 아래에 배치되는, 셀(1)로부터 열을 제거하도록 (도시되지 않는) 팬이 설치되고, 또한 전해질 레벨을 판독하기 위한 센서(14), 및 전해질의 온도를 모니터링하는 센서(15)가 설치된다. 셀은 절연 재료로 제작된 박스(19) 내에 내장된다.
(도시되지 않는) 다른 실시예에서, 26.7 V 축전지를 구비하는 대형 트럭용으로 의도되는 본 발명에 따른 산수소 발생기는 24개의 셀로 이루어지고, 전극의 총 개수는 312이다.
산수소 발생기는 챔버(2) 내의 전해질 레벨, 전압 및 전류 세기의 안정성, 전해질 온도, 전해질 셀(1)의 정류, 저장조(8)로부터 챔버로 전해질을 공급하기 위한 펌프, 발생된 산수소 가스의 양 및 엔진 또는 이를 구비하는 연소실로의 전력 공급의 조절, 및 미리 설정된 파라미터를 초과하여 발생기의 작동의 자동 중단을 제어 및 관리하는 마이크로프로세서 모듈(9)을 구비한다.
이 실시예에서, 마이크로프로세서 모듈(9)은 양쪽 모듈(3.A, 3.B)에 전력을 공급하는, 2개의 독립된 엑시트(exits)를 구비하는 디지털 제어 PWM 발생기이고, 4개의 라인 알파뉴메릭 LCD 디스플레이가 설치된다.
산수소 발생기는 다음과 같이 작동한다. 기동하기 전에, 발생기의 셀(1)은 소정의 레벨까지 전해질로 채워진다. 전해질은 2-10% 수산화칼륨(KOH)을 포함하는 물을 포함한다. 전기 분해가 내연기관의 축전지에 따라 12.8 V 또는 26.7 V의 공급 전압에서 그리고 55 A의 전류 세기에서 실행된다. 캐소드(4.1)에서의 물 분해의 결과, 산소가 방출되고, 애노드(4.2)에서는 수소가 방출된다. 이들 가스는 전해질 위의 공간으로 이동하고, 그에 따른 산수소 가스 혼합물(HHO 가스)이 유출부(12.1)를 통해 나오고 흡입 공기와 혼합되고, 내연기관으로 공급된다. 엑시트 유출부(12.1)의 크기는 3 mm보다 작아서 암전류의 통과를 방지한다.
PWM 신호의 작동 외에, 마이크로프로세서 모듈(9)은 이하의 소프트웨어 세트 기능을 행한다:
- 전압을 제어하고, 미리 설정된 값에 도달할 때 (내연기관 배터리에 따라 12.8 V 또는 26.7 V) 산수소 발생기의 작동을 개시. 이러한 기동은 1초와 5분 사이의 범위에서 설정될 수 있는 지연을 가지고 행해진다. 전압의 안정화는 셀로 공급되는 전압의 주파수 듀티 사이클의 교번(alternation)에 의해 행해진다.
- 전압이 미리 설정된 값(12.6 V or 26.4 V) 아래로 떨어질 때 산수소 발생기의 작동을 중단. 2개의 값 사이에 차이가 도입되어(히스테리시스), 안정된 작동 및 값 교번의 가능성을 제공한다.
- 시스템의 전류 흐름을 제어하고, 미리 설정된 값(80 A)에 도달하면 셀(1)에 전력 공급을 중단; 셀(1)을 통과하는 전류의 증가에 대한 알람 신호를 발생; 셀(1)을 통과하는 전류를 측정하고 시스템에 의해 소비되는 평균 전력을 계산. 이러한 정보는 영구적으로 표시된다. 시스템의 전류 흐름을 자동으로 조절 및 안정화하고, 안정화는 셀들 중 하나에 공급되는 전압의 폭 및 펄스 변조에 의해 그리고 시스템 도처에서의 전류의 계속적인 모니터링에 의해 행해진다. 안정화의 정확도는 5% 이하이다; 최대로 안정화된 전류는 80 A이다; 미리 설정된 값 이상의 셀을 가로지른 전류 흐름 증가를 위한 알람 신호를 발생;
- 센서(15)를 통해 셀(1)의 전해질의 온도를 제어하고 미리 설정된 값(55℃)에 도달하면 셀의 전력 공급을 중단; 높은 온도에 대한 알람 신호를 발생;
- 센서(14)에 의해 전해질 레벨을 제어하고 미리 설정된 최소값에 도달하면 셀(1)에 전력 공급을 중단; 낮은 레벨에 대해 알람 신호를 발생.
- 미리 설정된 값에 도달하면 전해질로 셀(1)을 보충하도록 펌프(10)를 작동. 최대 레벨에 도달하면 펌프(10)를 차단; 양 레벨은 전해질에 담겨진 센서(14)의 위치에 의해 결정된다.
- 발생기의 작동 시간을 판독하고 이 값을 비휘발성 메모리에 저장. 이 정보는 서비스 모드에서만 판독될 수 있다. 미리 설정된 값에 도달하면 전해질 교체에 대한 메시지가 표시된다. 이 메시지는 서비스 모드에서만 제거된다.
- 데이터베이스는 비휘발성 메모리에 저장된 시간의 함수로서 이하의 정보를 저장한다: 판독 날짜 및 시간; 시스템에 공급된 전압; 셀을 통과한 전류; 전해질 온도.
- 순간적인 작동 모드, 측정된 값들, 알람 이벤트 및 다른 파라미터들이 디스플레이 상에 시각화된다.
복수의 셀 및 각 셀에 복수의 전극을 채용함으로써 산수소 발생기가 보다 높은 전압에서 작동하게 할 수 있고, 동시에 전극들 사이에 암전류의 흐름을 방지한다. 이로써 발생되는 산수소 가스의 양이 증가하게 되고, 산수소 발생기의 효율이 증가된다.
내연기관에 사용되는 연료에 산수소 가스를 첨가함으로써, 연료의 보다 완전한 연소가 이루어져, 유해한 배출량을 상당히 감소시키고 휘발유, 디젤 또는 천연 가스를 연료로 하는 엔진의 효율을 향상시킨다.
본 발명에 따른 산수소 발생기는 산업에 사용되는 다양한 연소 장치에 적용될 수 있다.
상기 실시예들은 본 발명을 한정하지 않는다. 당업자는 청구범위 내에 있는 본 발명에 따른 산수소 발생기 및 산수소 가스를 획득하는 방법에 대한 다른 실시예들이 존재할 수 있다는 것을 인식할 것이다.
1: 셀
2: 챔버
4: 전극
4.2: 애노드
4.1: 캐소드
5: 금속 스크린

Claims (5)

  1. 산수소 발생기에 있어서,
    상기 발생기는 밀봉된 하우징에 의해 커버되는 복수의 전해질 셀(1)로 이루어지는 전해조를 포함하고, 각 셀(1)은 복수의 교호의 애노드(4.2) 및 캐소드(4.1)가 내장되는 전해조를 형성하는 챔버(2)를 포함하고, 금속 스크린(5)이 전극(4) 사이에 나란히 장착되고, 셀(1) 내의 전극(4)은 직렬로 직류 전원과 연결되고, 챔버(2)의 전해조는 캐소드(4.1) 및 애노드(4.2)의 레벨 위에 수평으로 배치된, 절연 재료로 된 배수로(6)를 통해 상호 연결되고; 하우징의 상부 부분에는, 전해질 저장조(8)와 연결된 전해질로 셀(1)을 채우기 위한 개구(7)와, 생성된 산수소 가스를 셀(1)로부터 배출하기 위한 적어도 하나의 유출부(12.1)가 형성되고; 산수소 발생기에는 셀 내의 전해질 레벨을 모니터링하기 위한 센서와, 제공될 때, 전해질 온도를 모니터링하기 위한 센서와, 셀(1)로부터 열을 제거하는 냉각 시스템이 설치되고, 산수소 발생기는 챔버 내의 전해질 레벨, 전압의 안정성, 전해질 온도, 전해질 셀의 정류, 저장조로부터 챔버로의 전해질의 공급, 발생된 산수소 가스의 양 및 엔진 또는 연소실로의 산수소 가스의 공급의 조절, 및 미리 설정된 파라미터를 초과하여 발생기의 작동의 자동 중단을 제어 및 관리하는 마이크로프로세서 모듈(9)을 구비하는 것을 특징으로 하는 산수소 발생기.
  2. 제1항에 있어서, 금속 스크린(5)은 직사각형 금속판이고, 상부 및 하부 단부에 개구가 형성되어 생성된 산수소 및 각각 전해질을 금속 스크린을 통해 통과시키게 하는 것을 특징으로 하는 산수소 발생기.
  3. 제1항에 있어서, 전극(4)의 작동면은 8 ㎠ 내지 12 ㎠인 것을 특징으로 하는 산수소 발생기.
  4. 제1항에 있어서, 생성된 산수소 가스를 셀(1)로부터 배출하기 위한 유출부는 2mm 내지 3mm의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 산수소 발생기.
  5. 물의 전기 화학적 분해에 의해 산수소 가스를 생성하는 방법에 있어서,
    물의 전기 화학적 분해는 산수소 발생기에서 행해지고, 산수소 발생기는 복수의 전해질 셀을 포함하는 전해조를 포함하고, 각 셀(1)은 사이에 금속 스크린(5)이 장착되는 복수의 교호의 애노드(4.2) 및 캐소드(4.1)가 내장되는 전해조를 형성하는 챔버(2)로 이루어지고, 셀(1)의 전해조는 전해질로 채워지고 서로 배수로(6)를 통해 연결되어 모든 셀(1)에 동일한 레벨을 갖는 공통 전해조를 형성하고, 셀(1)의 전극(4)은 직렬로 직류 전원과 연결되고, 마이크로프로세서 모듈(9)이 산수소 발생기에 설치되며,
    45 mA/㎠ 내지 55 mA/㎠의 전류 밀도에서 물의 전기 화학적 분해를 실행하는 단계와,
    산소 및 수소로 이루어진 생성된 가스 혼합물을 전해조의 상부 부분에 형성된 적어도 하나의 유출부(12.1)를 통해 나오게(draw) 하는 단계와,
    전기 분해 공정 동안 셀을 냉각시키는 단계와,
    마이크로프로세서 모듈(9)에 의해 이하의 동작들, 즉,
    (a) 미리 설정된 전압값에 도달할 때 산수소 발생기를 기동하는 단계와;
    (b) 셀에 공급된 전압의 주파수 듀티 사이클을 변경함으로써 셀(1)의 전압을 제어하고 전압을 안정화하는 단계와;
    (c) 전압이 강하할 때 산수소 발생기의 작동을 중단하는 단계와;
    (d) 시스템의 전류 흐름을 제어하고, 미리 설정된 값에 도달할 때 셀에 전압 공급을 중단하는 단계와; 시스템을 가로지른 전류를 자동으로 조절하고, 셀들 중 하나에 공급되는 전압의 펄스 및 폭 변조에 의해 그리고 시스템을 가로지른 전류 흐름의 계속적인 모니터링에 의해 안정화를 행하는 단계와;
    (e) 미리 설정된 값 이상으로 셀을 가로지른 전류 흐름 증가에 대한 알람 신호를 발생하는 단계와;
    (f) 센서에 의해 셀의 전해질의 온도를 제어하고, 미리 설정된 값에 도달할 때, 셀에 대한 전력 공급을 중단하는 단계와: 높은 온도에 대한 알람 신호를 발생하는 단계와;
    (g) 전해질 셀의 정류를 제어 및 관리하는 단계와;
    (h) 센서에 의해 전해질 레벨을 제어하고, 미리 설정된 최소 레벨에 도달하면 셀에 대한 전력 공급을 중단하는 단계와; 낮은 레벨에 대한 알람 신호를 발생하는 단계와;
    (i) 미리 설정된 레벨에 도달할 때 전해조를 보충하도록 전해질 차지(charge)를 제어하는 단계와;
    (j) 생성된 산수소 가스의 양을 제어하고, 엔진 또는 연소 챔버에 대한 산수소 가스의 공급을 조절하는 단계와;
    (k) 산수소 발생기의 작동 시간을 판독하고, 이 값을 비휘발성 메모리에 저장하고, 미리 설정된 값에 도달할 때 전해질 교체에 대한 신호를 발하는 단계
    를 행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020177001131A 2014-06-27 2014-08-15 산수소 발생기 및 산수소 가스 생성 방법 KR101906741B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG111782 2014-06-27
BG111782A BG111782A (bg) 2014-06-27 2014-06-27 Оксиводороден генератор и метод за получаване на оксиводороден газ
PCT/BG2014/000030 WO2015196263A1 (en) 2014-06-27 2014-08-15 Oxyhydrogen generator and method for producing oxyhydrogen gas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170023075A true KR20170023075A (ko) 2017-03-02
KR101906741B1 KR101906741B1 (ko) 2018-10-10

Family

ID=51618945

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177001131A KR101906741B1 (ko) 2014-06-27 2014-08-15 산수소 발생기 및 산수소 가스 생성 방법

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20170211192A1 (ko)
EP (1) EP3161186B1 (ko)
JP (1) JP6423010B2 (ko)
KR (1) KR101906741B1 (ko)
CN (1) CN106460205B (ko)
BG (1) BG111782A (ko)
ES (1) ES2687973T3 (ko)
PL (1) PL3161186T3 (ko)
WO (1) WO2015196263A1 (ko)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9267428B2 (en) 2012-02-27 2016-02-23 Deec, Inc. Oxygen-rich plasma generators for boosting internal combustion engines
KR102437648B1 (ko) 2016-03-07 2022-08-29 하이테크 파워, 인크. 내연 엔진용 제 2 연료를 생성 및 분배하는 방법
WO2017191222A1 (en) * 2016-05-03 2017-11-09 Andrew Cassidy An oxyhydrogen gas fuelled power system and a control system and method for operating the same
NL2016761B1 (nl) * 2016-05-12 2017-11-27 Tieluk B V Gasmenger, warmwaterinstallatie en werkwijze voor het produceren van een gasmengsel
WO2018091258A1 (en) * 2016-11-18 2018-05-24 Hydrive Aps Method of cleaning an internal combustion engine and system therefore
US20190234348A1 (en) 2018-01-29 2019-08-01 Hytech Power, Llc Ultra Low HHO Injection
EP3670704A1 (en) * 2018-12-20 2020-06-24 Hymeth ApS Rack-mount box for a heat-emitting device
CN109915286A (zh) * 2019-04-23 2019-06-21 江苏博润通科技有限公司 车用氢氧发生器抑荡循环储液罐
DE102021200029A1 (de) * 2020-01-10 2021-07-15 Sms Group Gmbh Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff mittels eines Elektrolyseurs
US11885030B2 (en) * 2020-09-15 2024-01-30 Mattur Holdings, Inc. Hydroxy gas generator
US20230243049A1 (en) * 2020-12-02 2023-08-03 Tsuyoshi Funatsu Oxygen-hydrogen mixed gas generation device
CN113416964A (zh) * 2021-06-15 2021-09-21 纳诺科斯电子(北京)有限公司 一种吸入氢氧气体的发生装置
CN114990572B (zh) * 2022-05-31 2023-12-19 深圳市美深威科技有限公司 氢氧制备控制方法以及氢氧制气器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007133174A1 (en) * 2006-04-12 2007-11-22 Mesa Energy, Llc Hydrogen generator
US20100276279A1 (en) * 2008-11-17 2010-11-04 Etorus, Inc. Electrolytic hydrogen generating system
TR201205792U (tr) * 2011-05-18 2012-12-21 Hydrogenica Corporation Ltd. Braun gaz jeneratörü.
US20130220240A1 (en) * 2012-02-27 2013-08-29 Deec, Inc. Oxygen-Rich Plasma Generators for Boosting Internal Combustion Engines

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2255741C3 (de) * 1971-12-23 1982-03-25 Solvay & Cie., 1050 Bruxelles Diaphragmenserienelektrolysevorrichtung
US4339321A (en) * 1980-12-08 1982-07-13 Olin Corporation Method and apparatus of injecting replenished electrolyte fluid into an electrolytic cell
JP3597619B2 (ja) * 1995-12-28 2004-12-08 有限会社徳島商科 次亜液生成用の塩水電解装置
US6187155B1 (en) * 1999-08-05 2001-02-13 Stuart Energy Systems Inc. Electrolytic cell separator assembly
US7470356B2 (en) * 2004-03-17 2008-12-30 Kennecott Utah Copper Corporation Wireless monitoring of two or more electrolytic cells using one monitoring device
US8021526B2 (en) * 2005-04-05 2011-09-20 G.B.D. Corp Household appliances which utilize an electrolyzer and electrolyzer that may be used therein
US7559978B2 (en) * 2005-09-19 2009-07-14 General Electric Company Gas-liquid separator and method of operation
US7850838B2 (en) * 2006-08-01 2010-12-14 Proton Energy Systems, Inc. Cold weather hydrogen generation system and method of operation
JP2008274378A (ja) * 2007-05-02 2008-11-13 Hydrogen Technology Applications Inc 燃料の添加物として使用できるクリーンな可燃性ガスに水を変換する方法およびその装置
CA2590487A1 (en) * 2007-05-30 2008-11-30 Kuzo Holding Inc. Multi-cell dual voltage electrolysis apparatus and method of using same
KR100907396B1 (ko) * 2007-09-07 2009-07-10 삼성에스디아이 주식회사 연료 카트리지, 이를 구비하는 직접 메탄올형 연료전지 및연료 카트리지를 이용하는 직접 메탄올형 연료전지의 퍼징방법
JP2009174043A (ja) * 2007-12-27 2009-08-06 Toshigoro Sato 水電解ガス発生装置
US8303798B2 (en) * 2009-05-11 2012-11-06 April R. Saldivar, legal representative Hydrogen generator designed for use with gas and diesel engines
US8449737B2 (en) * 2008-09-13 2013-05-28 David Thomas Richardson Hydrogen and oxygen generator having semi-isolated series cell construction
US20130149755A1 (en) * 2008-11-06 2013-06-13 Kiverdi ,Inc. Use of oxyhydrogen microorganisms for non-photosynthetic carbon capture and conversion of inorganic and/or c1 carbon sources into useful organic compounds
US20110203917A1 (en) * 2008-11-14 2011-08-25 Yehuda Shmueli System for the electrolytic production of hydrogen as a fuel for an internal combustion engine
US20100175941A1 (en) * 2009-01-14 2010-07-15 Mohammed Khodabakhsh Method and system for production of hydrogen
JP5438612B2 (ja) * 2010-07-09 2014-03-12 裕紹 辻 燃焼ガス発生装置
TWI551730B (zh) * 2010-11-17 2016-10-01 首威公司 電解器設備
BG1515U1 (bg) 2011-05-18 2011-12-30 Мирчо ТАБАКОВ Браун газ /нно/ генератор
DE102011107383A1 (de) * 2011-06-29 2013-01-03 Urs Kradolfer Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff mit hohem Wirkungsgrad un dessen Verwendungen
US8986518B2 (en) * 2012-01-18 2015-03-24 Cleanworld Fuels, LLC Cartridge-based, hydrogen on-demand generator
US8940243B1 (en) * 2013-08-26 2015-01-27 19th Space Energy, LLC Reforming chamber with constant electric discharge to generate hydrogen

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007133174A1 (en) * 2006-04-12 2007-11-22 Mesa Energy, Llc Hydrogen generator
US20100276279A1 (en) * 2008-11-17 2010-11-04 Etorus, Inc. Electrolytic hydrogen generating system
TR201205792U (tr) * 2011-05-18 2012-12-21 Hydrogenica Corporation Ltd. Braun gaz jeneratörü.
US20130220240A1 (en) * 2012-02-27 2013-08-29 Deec, Inc. Oxygen-Rich Plasma Generators for Boosting Internal Combustion Engines

Also Published As

Publication number Publication date
JP6423010B2 (ja) 2018-11-14
KR101906741B1 (ko) 2018-10-10
PL3161186T3 (pl) 2019-01-31
BG111782A (bg) 2016-01-29
US20170211192A1 (en) 2017-07-27
EP3161186A1 (en) 2017-05-03
EP3161186B1 (en) 2018-07-04
CN106460205A (zh) 2017-02-22
JP2017519108A (ja) 2017-07-13
ES2687973T3 (es) 2018-10-30
WO2015196263A1 (en) 2015-12-30
CN106460205B (zh) 2018-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101906741B1 (ko) 산수소 발생기 및 산수소 가스 생성 방법
US20120111734A1 (en) Water Electrolyzer System and Method
JP5960827B2 (ja) 内燃機関のためにオンデマンドで水素を発生させる水素補給システム
CN102282346A (zh) 电解氢生成系统
US20090205971A1 (en) Method and apparatus for producing combustible fluid
GB2457518A (en) Electrolytic gas generating apparatus for use with an i.c. engine
GB2510380A (en) Fuel systems and methods of operation
KR20170106253A (ko) 전류가 가시화되어 양적 측정이 가능한 쌍극전극 어셈블리를 사용한 전기화학전지 및 전기화학전지 관리시스템
CN107099812B (zh) 一种水电解装置及具有该装置的除碳助燃系统
CN206843594U (zh) 一种水电解装置及具有该装置的除碳助燃系统
WO2008140257A1 (en) A ratio controlling apparatus of generating oxygen/hydrogen mixed gas
KR20080059533A (ko) 수소 및 산소 발생장치
US9932891B2 (en) Engine system
US11708799B1 (en) System and method for producing hydrogen gas to supply internal combustion engines
WO2010109234A1 (en) Hydrogen fuel system
BG2128U1 (bg) Оксиводороден генератор
KR100660176B1 (ko) 물 전해 수소 발생장치
JP2010285679A (ja) ブラウンガス発生装置
US20100276278A1 (en) Modular electrolysis device
WO2010056799A2 (en) Electrolytic hydrogen generating system
KR101299716B1 (ko) 수소가스를 이용한 친환경 연료 절감장치
KR200204013Y1 (ko) 디지탈 수산화가스 보일러
CN218262777U (zh) 一种具备快速散热结构的氢氧发生器
JPWO2018173116A1 (ja) 発電装置及びその発電方法
El Soly et al. Experimental comparison of oxyhydrogen production rate using different designs of electrolyzers

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant