KR20200044904A - 알칼리 금속 염화물 용액으로부터 전기분해 산물을 얻기 위한 장치 - Google Patents

알칼리 금속 염화물 용액으로부터 전기분해 산물을 얻기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 전기 화학 반응기를 포함하는, 알칼리 금속 염화물 용액으로부터 전기 분해 산물들을 얻기 위한 장치로서, 상기 반응기는 수력학적으로(hydraulically) 병렬로 연결되는 하나 이상의 모듈형 전기 화학 엘리먼트들 (셀들)에 의하여 대표되고, 반응기의 양극실 및 음극실은 상기 전기 화학 엘리먼트들의 전극들 사이에 동축으로 배치되는 튜브형, 다공성 세라믹 분리 벽에 의하여 분리되고, 상기 양극실의 입구는 염류 용액을 가압 공급하기 위한 장치에 연결되고 출구는 프레시워터 플로우와 양극 전기 화학 반응의 가스 산물의 혼합 장치에 연결되는 양극실 내의 특정 과압을 안정화시키기 위한 장치에 연결되고, 상기 전기 화학 반응기의 음극실은 음극액 회로의 콤포넌트이고, 상기 음극액 회로는 음극액으로부터 수소를 분리하기 위한 용량성 (볼륨) 분리기와, 상기 분리기의 리시빙 컨테이너로부터 과 음극액을 배출하기 위한 시설과, 순환 음극액을 냉각하기 위한 열교환기를 포함하고, 상기 장치는 pH 값을 조절하기 위한 목적으로 산화제 용액에 음극액을 첨가하기 위한 도시지 기구(dosage appratus)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 상기 음극액 회로는, 상기 열교환기, 상기 음극실 및 음극액으로부터 수소를 분리하기 위한 상기 용량성 (볼륨) 분리기를 통하여 음극액의 강제 순환을 연속적으로 얻는, 펌프 액체의 리턴 플로우를 위한 오버플로우 장치를 갖는 순환 펌프를 포함하고, 상기 펌프의 유입구에 연결된 상기 분리기의 리시빙 컨테이너가 상기 전기 화학 반응기보다 낮아, 상기 회로로부터 과 음극액의 배출을 위한 노즐 (사이드 튜브)의 위치에 의하여 결정되는, 상기 분리기의 리시빙 컨테이너 내의 음극액의 레벨이 상기 전기 화학 반응기의 음극실의 유입 노즐 (유입 노즐들)보다 낮게 위치하고, 음극액으로부터 수소의 분리를 위한 용량성 (볼륨) 분리기로부터 수소의 배출에서, 응축물 컬렉션 컨테이너가 도시지 펌프를 통하여, 가스 산화제 혼합물과 프레시 워터 플로우의 혼합 장치로의 프레시 워터 피드(feed)와 연결된 냉각 습기 분리기가 설치된다.

Description

알칼리 금속 염화물 용액으로부터 전기분해 산물을 얻기 위한 장치
본 발명은 화학 기술 분야에 관련된 것으로서, 특히 염소, 염소 화합물, 산소, 오존 및 하이드로퍼옥사이드 화합물을 만들기 위하여 알칼리 메탈 클로라이드 수용액의 전기 분해를 위한 장치에 관련되고, 의학, 식품 산업, 및 물의 처리 (정화) 및 살균에 사용될 수 있다.
소독액을 만드는 방법은, 다이어프램 방법을 사용하고 전기분해 머신들이 통합된 하이드롤릭 다이어프램(hydraulic diaphragm)을 사용하여 작동되는 전기분해 머신의 양극실(anode compartment) 내의 초기 용액의 처리를 통한 알칼리 메탈 클로라이드 용액의 양극 산화 (anodization)로부터의 산물에 기반하여 알려져 있다.
이에 따라, 특허 RF No. 2148027, C02F1/46, 1999 (
Figure pct00001
2148027)에, 살균제의 제조 방법이 개시되어 있고, 그 제조를 위한 장치가 개시되어 있다. 음용수를 알칼리 화학 염화물 용액과 혼합함으로써 초기 용액을 준비하는 것을 기술하고, 다이어프램 방법을 사용하여 구동되는 메인 전기분해 기계의 양극실에서 얻어지고, 뒤 이어 다이어프램 방법을 사용하여 구동되는 보조 전기분해 기계의 양극실에서 얻어지는 초기 용액의 체계적인 트리트먼트(프로세싱)을 기술한다. 여기서, 두 전기분해 기계들의 음극실들은 보조 전해액 컨테이너(음극액 컨테이너)와 연결되고, 전기분해 기계의 전극실(electrode compartments)들 내의 대류 및 가스-리프트 커런트(gas-lift current)로 인하여 순환 방식으로 작동된다. 생산될 살균제 용액의 파라미터들은 초기 용액을 회로로부터의 음극액과 혼합함으로써 조절되는데, 회로는 메인 및 보조 전기분해 기계에 대하여 동일하다. 초기 용액으로알칼리 음극액을 도입하는 것은, 최종 산물인 살균제의 pH 값을 제어하는 것을 가능하게 한다. 보조 전기분해 기계의 0.1~1.4kg/cm2 범위의 세라믹 한회여과(ultrafiltration) 다이어프램에 대한 차압은, 양극실로부터 음극실로 양이온들을 통한 이온-선택성 (이온- 감응성) 차지 트랜스퍼를 얻는 다이어프램의 기공 공간 내에 차압을 생성한다. 세라믹 한회여과 다이어프램은, 차압에 의하여 구체화된 여과 필드와 중첩된 전기 필드에서 가동 중에 효과적이고 이온-선택적인 분리벽 (여기서는, 양이온-활성 막)이 된다. 본 기술 솔루션은, 타겟 솔루션의 pH 값을 뉴트럴 레인지 내로 유지함으로써 낮은 부식성(corrosiveness)을 갖는 용액을 제조하는 것을 가능하게 한다. 본 기술 솔루션의 일 단점은, 타켓 프로덕트 (살균제 용액) 내에, 양극실 내의 질적 저하 산물(degradation product)과 함께, 동반 물질(accompanying substances)(염화 나트륨)이, 장치의 프로세스 체인 내에서 초기 물질의 연속적인 액체 전환의 방법의 결과로 대략적으로 동일한 양으로 생성된다는 것이다.
공지의 솔루션의 일 단점은, 또한, 특히 음용수의 화학 조성이 변화됨에 따라 미네랄 함량이 변동을 거듭할 때, 시간이 지남에 따라 저절로 변화되는, 시스템의 오퍼레이팅 파라미터를 안정화시키기가 어렵다는 것에 있다. 메인 및 보조 전기분해 기계를 위한 공유의 음극액 순환 용기의 존재는, 스위치 온 때마다 또는 음극실로부터 양극실로 금속의 2가 양이온의 제어되지 않은 이동이 발생하는 시스템의 오퍼레이션 모드에 변화(전류의 세기, 유량의 변화)가 있을 때, 시스템의 오퍼레이션의 안정화를 위하여 많은 시간을 필요로 한다. 산화제 용액 내의 2가 금속 이온의 존재가 차아염소산의 분해(화학적 분해)를 촉진시키기 때문에, 이 현상은 얻어진 살균제의 살포자성 활동의 유지의 기간을 감소시킨다. 전기 화학 시스템이 정지 상태에 있을 때라도, 2가 금속들의 양이온 수산화물들은, 양극실 내의 희석 전해액을 갖는 농축 잿물(음극액)(피분석물)의 뮤츄얼, 트랜스-멤브레인 영향을 갖는 다이어프램의 기공 내에 디포짓된다. 이 현상은 또한, 시간이 지남에 따라 시스템의 오퍼레이팅 파라미터들의 장애를 야기하고, 산 용액으로 전기 화학 반응기의 음극실의 필요한 주기적인 정화를 야기한다.
기술적으로 그리고 달성되는 결과의 점에서, 프로토타입으로 선택된 특허 US 7,897,023 B2의 장치는 청구항의 장치와 가장 유사하다. 전술한 장치는 수력학적으로(hydraulically) 병렬적으로 연결된 하나 이상의 모듈라 전기 화학 엘리먼트들(셀들)에 의하여 대표되는 전기 화학 반응기를 포함하고, 반응기의 양극실 및 음극실은 셀들의 전극들 사이에서 동축으로 배치되는 튜브형, 다공성 세라믹 분리벽에 의하여 분리되고,양극실의 입구는 압력 하에서 염류 용액을 공급하기 위한 장치에 연결되고, 출구는 양극실 내에서 특정 과압을 안정화 시키기 위한 장치에 연결된다. 장치는 음극액 회로를 갖는데, 회로는 전기 화학 반응기의 음극실과, 음극액으로부터 수소를 분리하기 위한 용량성(capacitive) (부피) 분리기와, 회로로부터 과 음극액을 배출하기 위한 시설과, 순환 음극액을 냉각하기 위한 열교환기와, 전기 화학 양극 반응의 가스 산물을 프레시워터 플로우와 혼합하기 위한 장치를 포함한다. 위 장치는 또한 pH 값을 조절하기 위한 목적으로 산화제 용액에 음극액을 공급하기 위한 도우징(dosing) 장치를 포함할 수 있다.
이 장치의 단점은, 반응기 셀들의 전극실들 내의 음극액의 대류 및 가스-리프트 순환의 낮은 속도로 인하여 전자기 반응기의 레벨과 관련하여 커런트 밀도에 대한 로컬 밸류들 사이의 상당한 불균등에 있다. 분리되는 수소의 양이 상대적으로 작은 반응기의 저부에서, 커런트 밀도는, 분리 수소가 전류의 상당한 플로우 저항을 형성하는, 전극실의 상부보다 여러 배 크다.이 현상은, 반응기에 대한 허용되는 커런트 로드를 제한하는데, 그 결과 이는 감소된 커패시티로 가동되어야 한다. 반응기의 상부의 전기 저항의 확장으로 인하여, 음극실의 저부의 전해액은 과열되고, 그 결과 초기 염류 용액은 가열되며, 이는 세라믹 다이어프램을 통한 열전달의 결과 반응기의 양극실의 저부로 들어간다. 전기분해로, 이는 최종 산물에 데미지를 야기하는 염소산염의 형성을 증가시킨다. 장치가 간헐적으로 가동되면, 농축 수산화 나트륨 용액으로 대표되는 음극액과 양극실 내의 전해액 사이의 상호작용이 있다. 그 결과, 2가 금속들의 불용성 수산화물들이 다이어프램의 기공 공간에 형성되고, 반응기의 다이어프램의 기공들은 막히게 된다.
본 발명의 일 목적은, 반응기 용량을 증가시킴과 아울러, 이와 동시에 염화물 이온, 염소산염 및 알칼리 금속 양이온들의 형태의 보조 컴포넌트들의 함량을 저감시킴으로써, 최종 산물인 산화제의 살균제 용액을 품질을 증가시키는데 있다.
본 발명의 기술적 결과는 공지의 기술 솔루션과 달리, 상기 음극액 회로가, 상기 열교환기, 상기 음극실 및 음극액으로부터 수소를 분리하기 위한 상기 용량성 (볼륨) 분리기를 통하여 음극액의 강제 순환을 연속적으로 얻는, 펌프 액체의 리턴 플로우를 위한 오버플로우 장치를 갖는 순환 펌프를 포함하고, 상기 펌프의 유입구에 연결된 상기 분리기의 리시빙 컨테이너가 상기 전기 화학 반응기보다 낮아, 상기 회로로부터 과 음극액의 배출을 위한 노즐 (사이드 튜브)의 위치에 의하여 결정되는, 상기 분리기의 리시빙 컨테이너 내의 음극액의 레벨이 상기 전기 화학 반응기의 음극실의 유입 노즐 (유입 노즐들)보다 낮게 위치하고, 음극액으로부터 수소의 분리를 위한 용량성 (볼륨) 분리기로부터 수소의 배출에서, 응축물 컬렉션 컨테이너가 도시지 펌프를 통하여, 가스 산화제 혼합물과 프레시 워터 플로우의 혼합 장치로의 프레시 워터 피드(feed)와 연결된 냉각 습기 분리기가 배치된다는 사실에 기인하여 달성된다.
도 1은, 전극이 내부 쿨링을 갖지 않는 반응기를 갖는 장치의 구조를 보여준다.
도 2는 장치의 어셈블리들의 오픈 히트 레귤레이션 회로에 통합된 냉각 양극을 갖는 반응기를 갖는 장치의 구조를 보여준다.
장치는 동축으로 배치되는 전극들, 양극(2), 음극(3) 및 다이어프램(4)를 갖는 반응기(1)를 포함한다. 산화제의 양극 합성(anodic synthesis)의 프로세스 체인은 반응기(1)의 양극실(5)에 의하여 대표되는데, 이의 입구는 리턴 밸브(6)를 거쳐 과압 도시지 펌프(overpressure dosage pump)(7)의 출구에 연결되고, 과압 도시지 펌프의 입구는 순차적으로 초기 염류 용액(initial saline solution)을 갖는 컨테이너(9)에 담가진 필터(8)와 연결된다. 양극실(5)의 출구는 염류 용액의 전기화학적 양극 분해의 가스 산물을 위한 안정화 압력 레귤레이터(stabilization pressure regulator)(10)에 연결된다. 안정화 압력 레귤레이터(10)로의 양극 합성의 산물의 공급 라인 상에,압력 게이지(11)가 설치되고, 압력 게이지는 분리 엘리먼트(12)에 의하여 화학적 침윤 미디어(chemically aggressive media)로부터 보호된다.가스의 안정화 압력 레귤레이터(10)의 출구는 프레시 워터 플로우(freshwater flow)와 양극 합성의 가스 산물의 혼합 장치(13)의 입구에 연결된다.장치의 음극 회로는 음극실(14)에 의하여 형성되는데, 입구는 열교환기(15)의 음극액(catholyte)의 출구에 연결된다. 열교환기(15)의 음극액의 입구는 리턴 컨베이어 펌프(16)의 출구에 연결되는데, 리턴 컨베이어 펌프(16)는 장치가 셧 다운되거나 잠시 정지될 때 액체 리턴 흐름을 위한 오버플로우 장치(17)를 구비한다. 펌프(16)의 입구는 음극액으로부터 수소의 분리를 위한 분리기(18)의 리시빙 컨테이너의 하부 출구 노즐에 연결된다. 이 컨테이너는 컨테이너를 비우기 위한 하부 출구 노즐과, 과잉 음극액을 배출하기 위한 중앙 오버플로우 노즐과, 수소를 배출하기 위한 상부 노즐과, 전기화학 반응기(1)의 음극실(14)로부터의 수소를 음극액에 공급하기 위하여 음극실(14)의 출구에 연결되는 노즐을 갖는다. 수소의 배출 라인에는 습기 분리기(19)가 배치되고, 이 습기 분리기는 프리 하이드록실기를 주로 함유하는 수소로부터 응축수를 제거하도록 정해져 있다. 수소의 습기 분리기(19)의 응축 챔버의 출구는 도시지 펌프(20)을 통하여 프레시 워터 플로우와 가스 산화제의 혼합 장치(13)로의 냉각수의 피드(feed)에 연결된다.
다가 금속 이온이 제거된 프레시 워터가, 기계적 필터(21), 상시 폐쇄의 전자기 밸브(22), 기본 세팅에 따른 안정 압력 레귤레이터(23) 및 플로우 컨트롤러(24)를 통하여, 수소-습기 분리기(19)의 입구에서 장치에 안내된다. 수소-습기 분리기(19)를 떠난 후, 냉각수는 음극액 열교환기(19)의 입구로 안내되고, 그리고 나서 열교환기(15)의 출구로부터 프레시 워터 플로우와 양극 합성의 가스 산물들의 혼합 장치(13)의 입구로 이동한다.
도 2는 냉각 시스템의 추가적인 엘리먼트, 반응기(1)의 냉각 양극(2)을 보여주는데, 이는 수소-습기 분리기(19)와 음극액 열교환기(15)의 사이에서 냉각액을 위하여 배치된다.
본 장치는 다음과 같이 기능한다.
정화된 (연화된) 또는 증류된 물 및 화학적 퓨어 솔트(pure salt)를 갖는 염화 나트륨 초기 용액은 컨테이너(9)에 충전된다. 증류수가, 음극액으로부터 수소를 분리하기 위한 목적으로 수소 배출을 위한 노즐을 통하여 분리기(18)의 리시빙 컨테이너로 충전된다. 이는 단 한번 이루어지는 절차이고 장치를 처음 가동시킬 때에만 요구된다. 기계적 필터(21)의 입구의 워터 피드 노즐이 프레시 (드링킹) 워터 압력 라인에 연결된다. 상시 폐쇄 전자기 밸브(23)에 전압을 인가함으로써 장치가 스위치 온 된다. 장치를 통한 워터 플로우 볼륨은 기준 설정에 따른 안정 압력 레귤레이터(23)를 이용하여 조절되는데, 설정 값은 설정된다. 플로우 컨트롤러(24)를 통하여 흐르는 워터 플로우는, 플로우 컨트롤러를 트리거하고 펌프들(16, 20, 7) 및 전기화학 반응기(1)의 전류 공급 유닛(current supply unit)을 스위치 온한다. 양극실(5)을 염류 용액으로 충전한 후, 양극실의 압력은 기준 설정까지 안정 가스 압력 레귤레이터(10)을 이용하여 조절되는데,설정 값은 압력 게이지(11)을 사용하여 설정되고 제어된다. 음극 회로 내에서의 순환 중에, 증류수는 나트륨 이온 농도가 증가되는데, 이는 양극실을 채운 염류 용액으로부터 반응기(1)의 다공성 세라믹 다이어프램(4)을 통하여 선택된다. 반응기(1)의 양극실(5)에 도달한 염류 용액의 볼륨 플로우는, 양극실의 출구에서 오직 가스만이 얻어지도록 선택되는데, 이러한 가스는 무엇보다도 염소로 대표되고, 소량의 이산화염소, 산소 및 오존을 갖는다. 이 가스는 워터에 젖게(saturated)되는데, 이의 미세액적(microdroplets)은 과산화수소 및 추가적인 메타스테이블(metastable) 하이드로퍼옥사이드 화합물을 함유한다.
전기화학 반응기(1)에서, 양극실(2)에서의 분자 염소의 방출 및 음극실(3)에서의 수산화나트륨의 형성은 결정적인 리액션(decisive reatction)이다.
Figure pct00002
동시에, 낮은 커런트 일드(current yield)를 갖는 양극실에서, 염류 용액 및 양극과 가까운 분자 염소의 용해 중에 형성되는 염산으로부터 직접적으로 이산화염소의 합성 반응이 일어난다.
Figure pct00003
반응기의 양극실에서, 물의 직접적인 분해와 방출 산소의 산화를 통하여 오존이 생성된다.
Figure pct00004
활성 산소 화합물의 형성이 낮은 커런트 일드를 갖고 일어난다:
Figure pct00005
염화 나트륨 용액의 양극 산화의 가스 산물이 물에 용해될 때, 다음 식으로 표현될 수 있는 반응이 일반적으로 일어난다:
Figure pct00006
가장 중요한 항균제는 차아염소산이고, 용액 내에서 그 차아염소산의 양은 염산이 형성될 때 야기되는 리듀스드 pH 값(reduced pH value)에 의하여 제한되는 것으로 알려져 있다. pH 값은 예컨대, 잿물(lye), 즉 수산화나트륨을 첨가함으로서 변화될 수 있다. 그러나, 이는 데미징 산물(damaging products) (염화나트륨) 및 낮은 반응성을 갖는 산물(차아염소산 나트륨)의 형성을 야기한다. 차아염소산 나트륨은 약산(차아염소산)과 강알칼리(수산화나트륨)의 염이나, 차아염소산과 비교할 때 1/250~1/350의 항균 반응성을 갖는다.
Figure pct00007
전기 화학 반응기(1)의 음극실(14)에서 배출되는 수소로부터 물의 응축 중에 형성되는 프리 하이드록실기를 함유하는 물을 반응 존에 첨가함으로써, 차아염소산의 농도의 증가를 갖는 pH 값의 증가와 함께 차아염소산 나트륨의 형성을 방지할 수 있다.
Figure pct00008
수소-습기 분리기(19)로부터의 응축물은 펌프(20)의 도움을 받아 흐르는 물에 추가되는데, 펌프는, 과농축 차아염소산의 흐름에 기여하고 양극 합성의 가스 산물이 흐르는 프레시 워터에 용해될 때 혼합기(13) 내에서 형성되는, 얻어진 산물인 산화제 용액 내의 나트륨 이온의 농도의 유의미한 감소에 기여한다. 여기서, 생성된 산물의 pH 값은 5.0~6.5 범위 내에 있다.
밸브(22)의 폐쇄를 통하여 전기 화학 시스템이 정지될 때, 펌프들(7, 16, 20) 및 전기 화학 반응기의 전류 공급이 스위치 오프된다. 여기서, 음극액은 오버플로우 장치(17) 덕분에, 중력에 의하여 전극실(14)로부터 분리기(18)의 리시빙 컨테이너로 흐른다. 여기서, 분리기(18)의 리시빙 컨테이너로부터의 여분의 음극액은 리시빙 컨테이너의 상부의 오버플로우 노즐(D)를 통하여 배출 라인으로 배출된다. 3 미만의 pH 값을 갖는 양극실 내에 남아 있는 양극액은 과압력의 결과 다이어프램을 통하여 여과되고, 초기 염류 용액 내에 작은 양으로 발생할 수 있는 다가 금속들의 수산화 침전물을 용해한다. 장치가 다음에 가동될 때, 모든 전류 소비부들은 동시에 이전 셋 모드에서 작동 개시하는데,이들은 단지 몇 초 지속하는 프로세스 급속 안정화를 얻는다. 장치의 수송 중에, 컨테이너의 플로어에 배치된 밸브를 갖는 유출구 노즐(D)에 의하여 분리기(18)의 리시빙 컨테이너로부터 배출 라인으로 음극액이 배출된다.
특허 US 7,897,023 B2에 따라 제조된 프로토타입과 대비하여 장치가 테스트되었다. 비교 대상의 양 장치들은, 특허 GB 2479286 B (전기화학 셀 no. 5, 표 2)에 따른 전기화학 모듈라 엘리먼트로 대표되는 전기화학 반응기를 포함한다. 초기 염류 용액은 염화 나트륨 250 g/l를 포함하고; 초기 염류 용액 내의 염화물, 칼슘 및 황산 마그네슘의 양은 0.2 mg/l이었다. 초기 용액은 비교 대상 두 장치들의 가동 중에 사용되었다. 20℃의 외기 온도, 20℃의 초기 염류 용액의 온도, 15℃의 드링킹 수돗물의 온도 및 30℃의 전기화학 셀의 동일한 온도 하에서 테스트들이 수행되었다. 여기서, 장치의 프로토타입의 전기화학 반응기에 대한 전류의 세기는 6A 전압은 6V이었고, 새로운 기술 솔루션에 따른 장치에서는 16A 및 5V이었다. 따라서, 프로토타입에서 산화제의 일드(yield)는 6.0g/h이었고, 새로운 기술 솔루션에 따른 장치에서는 20.5g/h이었다. 12l/h의 속도로 프로토타입에서 생산된 산화제 용액은 pH 값 2.8 및 총 미네랄 함량 0.96 g/l의 산화제 농도 500mg/l를 가졌다. 산화제 용액의 합성 중에 형성되는 음극액의 투여량 추가(dosed addition)에 뒤따라, 용액의 미네랄 함량이 1.5g/l로 증가되고, 출구에서 pH 값은 6.0으로 증가하였다. 새로운 기술 솔루션에 따른 장치에서 41l/h의 속도로 생겨나는 산화제 용액은 500 mg/l의 산화제 농도 및 0.67 g/l의 총 미네랄 함량을 갖고 3.1의 pH 값을 가졌다. 수소-습기 분리기로부터 응축물이 혼합 장치(13)의 입구에 공급될 때, 미네랄 함량은 0.72g/l로 증가하였고, 산화제 용액의 pH 값은 6.0으로 증가하였다.
프로토타입 장치의 정지에 뒤이어 가동 상태를 얻기 위한 시간은 5분인데 반하여, 새로운 기술 솔루션에 따른 장치의 가동 상태를 얻기 위한 시간은 25초이었다. (도 2에 따라) 양극실로 냉각수가 공급될 때, 온도(30℃) 변화 없이 반응기에 대한 전류 세기는 20A에 도달하였고, 이는 최종 산물인 산화제 용액과 관련하여 장치의 용량이 위 파라미터들에서 시간당 52 리터로 대응되는 증가를 가져왔다.

Claims (2)

  1. 전기 화학 반응기를 포함하는, 알칼리 금속 염화물 용액으로부터 전기 분해 산물들을 얻기 위한 장치로서, 상기 반응기는 수력학적으로(hydraulically) 병렬로 연결되는 하나 이상의 모듈형 전기 화학 엘리먼트들 (셀들)에 의하여 대표되고, 반응기의 양극실 및 음극실은 상기 전기 화학 엘리먼트들의 전극들 사이에 동축으로 배치되는 튜브형, 다공성 세라믹 분리 벽에 의하여 분리되고, 상기 양극실의 입구는 염류 용액을 가압 공급하기 위한 장치에 연결되고 출구는 프레시워터 플로우와 양극 전기 화학 반응의 가스 산물의 혼합 장치에 연결되는 양극실 내의 특정 과압을 안정화시키기 위한 장치에 연결되고, 상기 전기 화학 반응기의 음극실은 음극액 회로의 콤포넌트이고, 상기 음극액 회로는 음극액으로부터 수소를 분리하기 위한 용량성 (볼륨) 분리기와, 상기 분리기의 리시빙 컨테이너로부터 과 음극액을 배출하기 위한 시설과, 순환 음극액을 냉각하기 위한 열교환기를 포함하고, 상기 장치는 pH 값을 조절하기 위한 목적으로 산화제 용액에 음극액을 첨가하기 위한 도시지 기구(dosage appratus)를 포함하고,
    상기 음극액 회로는, 상기 열교환기, 상기 음극실 및 음극액으로부터 수소를 분리하기 위한 상기 용량성 (볼륨) 분리기를 통하여 음극액의 강제 순환을 연속적으로 얻는, 펌프 액체의 리턴 플로우를 위한 오버플로우 장치를 갖는 순환 펌프를 포함하고, 상기 펌프의 유입구에 연결된 상기 분리기의 리시빙 컨테이너가 상기 전기 화학 반응기보다 낮아, 상기 회로로부터 과 음극액의 배출을 위한 노즐 (사이드 튜브)의 위치에 의하여 결정되는, 상기 분리기의 리시빙 컨테이너 내의 음극액의 레벨이 상기 전기 화학 반응기의 음극실의 유입 노즐 (유입 노즐들)보다 낮게 위치하고, 음극액으로부터 수소의 분리를 위한 용량성 (볼륨) 분리기로부터 수소의 배출에서, 응축물 컬렉션 컨테이너가 도시지 펌프를 통하여, 가스 산화제 혼합물과 프레시 워터 플로우의 혼합 장치로의 프레시 워터 피드(feed)와 연결된 냉각 습기 분리기가 설치된 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전기 화학 반응기의 양극은 냉각을 갖도록 설계되고, 수소로부터 습기 분리기의 열교환기에 뒤따라서 그리고 상기 회로의 음극액의 열교환기에 앞서 상기 장치의 엘리먼트들의 개방 냉각 회로 내에 배치되고, 냉각 회로를 떠나는 물은 프레시 워터 플로우와 산화제의 혼합 장치의 입구를 향하는 것을 특징으로 하는 장치.
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