KR20200048106A - 담수 생산을 위한 이차 전지 및 이를 포함하는 담수화 장치 - Google Patents

담수 생산을 위한 이차 전지 및 이를 포함하는 담수화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 담수 생산을 위한 이차 전지를 포함하는 담수화 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 담수 생산을 위한 이차 전지는 유기 전해질에 함침되는 애노드(anode)를 포함하는 음극부; 상기 음극부의 일측에 결합하며, 염용액(salt solution)이 주입되는 담수 생성부; 상기 담수 생성부의 일측에 결합하며, 해수(seawater)에 함침되는 제1 캐소드(cathode)를 포함하는 제1 양극부; 및 상기 음극부의 타측에 결합하며, 해수에 함침되는 제2 캐소드를 포함하는 제2 양극부;를 포함할 수 있다.

Description

담수 생산을 위한 이차 전지 및 이를 포함하는 담수화 장치{SECONDARY BATTERY FOR DESALINATED WATER PRODUCTION AND DESALINATED APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본 발명은 담수화 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 담수 생산을 위한 이차 전지를 포함하는 담수화 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지는 양극과 음극에 전기 화학 반응이 가능한 물질을 사용함으로써, 화학 에너지와 전기 에너지 간의 전환을 통해 충전과 방전이 가능한 전지를 의미한다. 이러한 전지 중 대표적인 예로는 양극 및 음극에서 리튬 이온이 인터칼레이션-디인터칼레이션될 때의 화학 전위의 변화에 의하여 전기 에너지를 생성하는 리튬 이차 전지가 있다. 다만, 리튬은 지구상에 한정된 양만이 존재하며 일반적으로 어려운 공정을 통해 수득되고 있다. 이에 전지의 제조를 위해 고비용과 고에너지가 사용되는 문제가 있어, 리튬을 대체할 수 있는 차세대 이자 전지가 필요한 실정이다.
이차 전지와 별도로 수질 오염이나 가뭄으로 인한 음용수 부족을 해결하기 위한 담수화 기술도 다양하게 연구되고 있다. 담수화 기술은 증발법, 역삼투법, 전기투석법, 및 정삼투법 등이 사용되고 있으며, 담수화에 필요한 에너지의 사용을 최소화하기 위한 연구가 진행되고 있다.
종래의 경우, 상술한 이차 전지와 담수화 장치가 각각 별도로 개발되어 개별적으로 설치되어 있어, 이들을 하나의 장치로 통합시켜 효율적으로 운영하기 위한 기술의 개발이 요구되고 있다.
[특허문헌 1] 한국등록특허 제10-0938344호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 담수 생산을 위한 이차 전지를 포함하는 담수화 장치 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 이차 전지의 충방전 반응을 통해 생성된 전력을 나노 필터부 및 역삼투 필터부의 가압 펌프를 구동하기 위해 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 이차 전지의 충전 과정을 통해 생성된 염소계 살균 물질을 이용하여 염용액을 살균할 수 있다.
또한, 본 발명은 이차 전지의 방전 과정을 통해 생성된 수산화나트륨을 이용하여 담수의 pH를 중성으로 조절할 수 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 담수 생산을 위한 이차 전지는 유기 전해질에 함침되는 애노드(anode)를 포함하는 음극부; 상기 음극부의 일측에 결합하며, 염용액(salt solution)이 주입되는 담수 생성부; 상기 담수 생성부의 일측에 결합하며, 해수(seawater)에 함침되는 제1 캐소드(cathode)를 포함하는 제1 양극부; 및 상기 음극부의 타측에 결합하며, 해수에 함침되는 제2 캐소드를 포함하는 제2 양극부;를 포함할 수 있다.
실시예에서, 담수화 장치는, 상기 이차 전지의 충전반응에서 생성된 염소계 살균 물질을 상기 이차 전지로부터 전달 받고, 상기 염소계 살균 물질을 이용하여 상기 이차 전지로 전달될 염용액을 살균하는 염소 살균부;를 더 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 담수화 장치는 상기 이차 전지의 충전반응에서 생성된 염소계 살균 물질을 상기 이차 전지로부터 전달 받고, 상기 염소계 살균 물질을 이용하여 상기 이차 전지로부터 전달된 염용액을 살균하는 염소 살균부;를 더 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 담수화 장치는, 상기 이차 전지로 전달될 염용액에서 2가 이온을 제거하기 위해 이용되는 가압 펌프를 포함하는 나노 필터부;를 더 포함하고, 상기 가압 펌프의 구동을 위한 전력은, 상기 이차 전지로부터 공급될 수 있다.
실시예에서, 상기 담수화 장치는, 상기 이차 전지로부터 전달된 염용액에서 2가 이온을 제거하기 위해 이용되는 가압 펌프를 포함하는 나노 필터부;를 더 포함하고, 상기 가압 펌프의 구동을 위한 전력은, 상기 이차 전지로부터 공급될 수 있다.
실시예에서, 상기 2가 이온은, 칼슘 이온(Ca2+), 마그네슘 이온(Mg2+), 황산 이온(SO4 2-) 및 탄산 이온(CO3 2-) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 이차 전지는, 충방전 반응을 통해 상기 염용액으로부터 1가 이온을 제거할 수 있다.
실시예에서, 상기 1가 이온은, 염소 이온(Cl-) 및 나트륨 이온(Na+)을 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 담수화 장치는, 상기 이차 전지로 전달될 염용액에서 이온성 물질을 제거하기 위해 이용되는 가압 펌프를 포함하는 역삼투 필터부;를 더 포함하고, 상기 가압 펌프의 구동을 위한 전력은, 상기 이차 전지로부터 공급될 수 있다.
실시예에서, 상기 담수화 장치는, 상기 이차 전지로부터 전달된 염용액에서 이온성 물질을 제거하기 위해 이용되는 가압 펌프를 포함하는 역삼투 필터부;를 더 포함하고, 상기 가압 펌프의 구동을 위한 전력은, 상기 이차 전지로부터 공급될 수 있다.
실시예에서, 상기 담수화 장치는, 상기 역삼투 필터부로부터 상기 이온성 물질이 제거된 염용액을 전달 받는 제1 pH 중화부;를 더 포함하고, 상기 제1 pH 중화부는, 상기 이차 전지로부터 방전반응에서 생성된 수산화나트륨을 전달 받고, 상기 수산화나트륨을 이용하여 상기 이온성 물질이 제거된 염용액을 중화할 수 있다.
실시예에서, 상기 담수 생산을 위한 이차 전지는, 상기 제1 양극부로부터 충전반응에서 생성된 염화수소(HCl)를 전달받고, 상기 제2 양극부로부터 방전반응에서 생성된 수산화나트륨(NaOH)를 전달 받고, 상기 염화수소와 상기 수산화나트륨을 중화반응시켜 중화 수용액(neutralized water)을 생성하여 외부로 배출하는 제2 pH 중화부;를 더 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 제2 pH 중화부는, 상기 제1 양극부로부터 충전반응에서 생성된 염화수소(HCl) 및 염소계 살균 물질을 전달받고, 상기 배출된 중화 수용액은, 상기 염소계 살균 물질을 포함하여 선박 평형수로 사용될 수 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 구체적인 사항들은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술될 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, "통상의 기술자")에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 이차 전지의 충방전 반응을 통해 생성된 전력을 나노 필터부 및 역삼투 필터부의 가압 펌프를 구동하기 위해 사용함으로써, 담수화 공정에 필요한 전력을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 이차 전지의 충전 과정을 통해 생성된 염소계 살균 물질을 이용하여 염용액을 살균함으로써, 별도의 염소계 살균 물질을 공급하지 않고, 염용액을 살균할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 이차 전지의 방전 과정을 통해 생성된 수산화나트륨을 이용하여 담수의 pH를 중성으로 조절함으로써, 별도의 수산화나트륨을 공급하지 않고 pH 중성화를 수행하여 음용수를 제조할 수 있다.
본 발명의 효과들은 상술된 효과들로 제한되지 않으며, 본 발명의 기술적 특징들에 의하여 기대되는 잠정적인 효과들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 담수 생산을 위한 이차 전지를 포함하는 담수화 장치의 기능적 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 기능적 구성을 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다.
청구범위에 개시된 발명의 다양한 특징들은 도면 및 상세한 설명을 고려하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 명세서에 개시된 장치, 방법, 제법 및 다양한 실시예들은 예시를 위해서 제공되는 것이다. 개시된 구조 및 기능상의 특징들은 통상의 기술자로 하여금 다양한 실시예들을 구체적으로 실시할 수 있도록 하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 개시된 용어 및 문장들은 개시된 발명의 다양한 특징들을 이해하기 쉽게 설명하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 담수 생산을 위한 이차 전지를 포함하는 담수화 장치를 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 담수화 장치에 의해 담수 처리되는 염용액(salt solution)은 나트륨 이온(Na+)과 염소 이온(Cl-)을 포함하는 다양한 용액을 의미하며, 예를 들어, 해수, 염수, 하수처리방류수 또는 염분 농축 폐수를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 담수 생산을 위한 이차 전지(130)를 포함하는 담수화 장치(100)의 기능적 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 담수화 장치(100)는 염소 살균부(110), 나노 필터부(120), 이차 전지(130), 역삼투 필터부(140) 및 제1 pH 중화부(150)를 포함할 수 있다.
염소 살균부(110)는 외부로부터 유입된 염용액을 살균할 수 있다. 구체적으로, 염소 살균부(110)는 이차 전지(130)로부터 염소계 살균 물질을 전달받아, 염소계 살균 물질을 이용하여 염용액을 살균할 수 있다. 예를 들어, 염소계 살균 물질은 ClO-, HOCl 및 Cl2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 염용액은 염소계 살균 물질과 함께 일정 시간 동안 염소 살균부(110) 내부에 보관되어, 염소계 살균 물질에 의해 살균될 수 있다.
나노 필터부(120)는 염소 살균부(110)로부터 살균된 염용액을 전달받아, 살균된 염용액에서 2가 이온을 제거할 수 있다. 구체적으로, 나노 필터부(120)에 설치된 가압 펌프(122)는 살균된 염용액을 가압하여 나노 여과막을 통해 2가 이온은 배제하고, 2가 이온이 배제된 염용액만 통과시킬 수 있다. 예를 들어, 2가 이온은 칼슘 이온(Ca2+), 마그네슘 이온(Mg2+), 황산 이온(SO4 2-) 및 탄산 이온(CO3 2-) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 경우, 가압 펌프(122)가 동작하기 위해 필요한 전기 에너지, 즉, 전력은 이차 전지(130)로부터 공급될 수 있다.
이차 전지(130)는 나노 필터부(120)로부터 2가 이온이 제거된 염용액을 전달 받아, 충방전 반응을 통해 염용액에서 1가 이온을 제거할 수 있다. 예를 들어, 1가 이온은 나트륨 이온(Na+) 및 염화 이온(Cl-)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 이차 전지(130)는 충전반응에서 생성된 HCl과 방전반응에서 생성된 NaOH를 pH 중화반응시킨 후, 외부로 배출함으로써 염용액에서 1가 이온을 제거할 수 있다. 즉, 후술되는 역삼투 필터부(140)를 통한 역삼투 공정은 1가 이온 제거 효율이 떨어지기 때문에, 역삼투압 공정 이전에 이차 전지(130)를 이용하여 1가 이온을 일차적으로 제거함으로써 담수화 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 방전반응을 통해, 이차 전지(130)는 충전된 전기 에너지를 나노 필터부(120)와 역삼투 필터부(140)에 공급할 수 있다. 즉, 이차 전지(130)에서 충전된 전기 에너지는 담수화 공정에서 필요한 전력, 즉, 나노 필터부(120)의 가압 펌프(122)와 역삼투 필터부(140)의 가압 펌프(142)를 구동하기 위한 전력으로 이용될 수 있다. 즉, 나노 필터부(120)의 가압 펌프(122)와 역삼투 필터부(140)의 가압 펌프(142)를 구동하기 위한 전력을 이차 전지(130)로부터 공급함으로써, 담수화 공정을 위해 소모되는 전기에너지 사용량을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에서, 이차 전지(130)는, 충전반응을 통해, 염소계 살균 물질을 생성한 후, 생성된 염소계 살균 물질을 염소 살균부(110)로 전달할 수 있다. 다른 실시예에서, 이차 전지(130)는, 방전반응을 통해, 수산화나트륨을 생성한 후, 생성된 수산화나트륨을 제1 pH 중화부(150)로 전달할 수 있다.
역삼투 필터부(140)는 이차 전지(130)로부터 1가 이온이 제거된 염용액을 전달 받아, 염용액에서 이온성 물질을 제거할 수 있다. 여기서, 이온성 물질은 염용액에 남아있는 미량의 1가 이온 및 2가 이온 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 역삼투 필터부(140)는 가압 펌프(142)를 이용하여 1가 이온이 제거된 염용액을 가압하여, 역삼투막을 통해 이온성 물질은 배제하고 이온성 물질이 제거된 염용액, 즉, 담수만을 통과시킬 수 있다.
제1 pH 중화부(150)는 역삼투 필터부(140)로부터 이온성 물질이 제거된 담수를 전달 받을 수 있다. 또한, 제1 pH 중화부(150)는 이차 전지(130)로부터 수산화나트륨을 전달 받을 수 있다. 이후, 제1 pH 중화부(150)는 역삼투 필터부(140)를 통과하면서 pH가 낮아진 담수를 수산화나트륨과 반응시켜 pH 중화시킴으로써, 담수로부터 음용수를 제조할 수 있다. 즉, 역삼투 필터부(140)를 통과함에 따라 낮아진 pH를 중성화시키기 위해 필요한 수산화나트륨을 별도로 공급하지 않고, 이차 전지(130)로부터 공급함으로써 자원 절약 및 장비 유지비용을 절감할 수 있다.
도 1에 도시된 담수화 공정 순서는 일 예시일 뿐이고, 각 공정 순서는 다양한 실시예에 따라 변경될 수 있고, 일부 공정은 생략될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 담수화 공정은 염소 살균 공정, 나노 필터링 공정, 1가 이온 제거 공정, 역삼투압 공정 및 pH 중화 공정의 순서로 설명되어 있지만, 각 공정 순서는 변경될 수 있고, 일부 공정은 생략될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에서 담수화 장치(100)는 도 1에 설명된 구성들이 필수적인 것은 아니어서, 도 1에 설명된 구성들보다 많은 구성들을 가지거나, 또는 그보다 적은 구성들을 가지는 것으로 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(130)의 기능적 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참고하면, 이차 전지(130)는 제1 양극부(210), 담수 생성부(220), 음극부(230), 및 제2 양극부(240)를 포함할 수 있다.
제1 양극부(210)는 해수에 함침되는 제1 캐소드(cathode)와 해수가 담기는 수조를 포함한다. 일 실시예에서, 제1 양극부(220)는 나노 필터부(120)로부터 전달 받은 염용액에 함침되는 제1 캐소드와 상기 염용액이 담기는 수조를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 캐소드는 이차 전지(130)의 충전 시 제1 양극부(210)에서 이용되는 캐소드를 의미할 수 있다. 제1 캐소드는 카본 펠트, 카본 페이퍼, 카본 파이버, 금속 박막 또는 이들의 조합일 수 있는 양극 집전체 및 양극 집전체 상에 마련된 촉매층을 포함할 수 있다.
충전 시, 제1 양극부(210)에서는 전기 에너지를 충전하는 하기 <화학식 1> 및 <화학식 2> 중 적어도 하나의 반응이 발생할 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
일 실시예에서, 염화수소(HCl)는 제2 pH 중화부(250)로 전달될 수 있다.
또한, 충전 시, 제1 양극부(210)에서는 전기 에너지를 충전하고 염소계 살균 물질을 생성하는 하기 <화학식 3> 내지 <화학식 5> 중 적어도 하나의 반응이 발생할 수 있다.
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
이 경우, 염소계 살균 물질은 ClO-, HOCl 및 Cl2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 생성된 염소계 살균 물질은 염소 살균부(110)로 전달될 수 있다.
담수 생성부(220)에는 나노 필터부(120)로부터 전달된 2가 이온이 제거된 염용액이 담겨있으며, 이차 전지(130)의 충전반응에서 상기 염용액 내의 이온 상태로 존재하는 염소 이온(Cl-)은 음이온 교환막(AEM, Anion Exchange Membrane)(215)을 통과하여 제1 양극부(210)로 전달되고, 상기 염용액 내의 나트륨 이온(Na+)은 제1 고체 전해질(225)을 통과하여 음극부(230)로 전달됨으로써, 2가 이온이 제거된 염용액으로부터 1가 이온이 제거될 수 있다. 이후, 1가 이온이 제거된 염용액은 담수 생성부(220)로부터 역삼투 필터부(140)로 전달될 수 있다.
담수 생성부(220)와 제1 양극부(210) 사이에는, 담수 생성부(220)와 제1 양극부(210)를 분리하면서, 이차 전지(130)의 충전반응에서, 염소 이온을 통과시키는 음이온 교환막(215)이 위치할 수 있다.
음극부(230)는 유기 전해질(예: TEGDME의 1M NaCF3SO3)에 함침되는 애노드(anode)를 포함할 수 있다. 애노드는 음극 집전체 및 음극 집전체 상에 위치하는 활물질층을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 활물질층으로써 나트륨 금속이 사용되었다. 일 실시예에서는 활물질층으로써 하드 카본(hard carbon, HC), 유기물계 재료, 또는 합금계 재료를 사용함으로써, Na 금속을 사용한 경우보다 충전 전력의 소모가 감소될 수 있다.
담수 생성부(220)와 음극부(230) 사이에는, 담수 생성부(220)와 음극부(230)를 분리하면서, 이차 전지(130)의 충전반응에서, 나트륨 이온을 통과시키는 제1 고체 전해질(예: 나시콘(NASICON))(220)이 위치할 수 있다.
제2 양극부(240)는 해수에 함침되는 제2 캐소드와 해수가 담기는 수조를 포함한다. 일 실시예에서, 제2 양극부(240)는 나노 필터부(120)로부터 전달 받은 염용액에 함침되는 제2 캐소드와 상기 염용액이 담기는 수조를 포함할 수 있다. 여기서, 제2 캐소드는 이차 전지(130)의 방전 시 제2 양극부(240)에서 이용되는 캐소드를 의미할 수 있다. 제2 캐소드는 카본 펠트, 카본 페이퍼, 카본 파이버, 금속 박막 또는 이들의 조합일 수 있는 양극 집전체 및 양극 집전체 상에 마련된 촉매층을 포함할 수 있다.
방전 시, 제2 양극부(240)에서는 전기 에너지를 공급하고 수산화나트륨(NaOH)을 생성하는 하기 <화학식 6> 및 <화학식 7> 중 적어도 하나의 반응이 발생할 수 있다.
Figure pat00006
Figure pat00007
일 실시예에서, 수산화나트륨은 제1 pH 중화부(150)로 전달될 수 있다.
다른 실시예에서, 수산화나트륨은 제2 pH 중화부(250)로 전달될 수 있다. 이 경우, 제2 pH 중화부(250)에서는 제1 양극부(210)로부터 전달된 염화수소와 제2 양극부(240)로부터 전달된 수산화나트륨이 pH 중화반응하여 하기 <화학식 8>과 같은 반응이 발생할 수 있다.
Figure pat00008
일 실시예에서, 제2 pH 중화부(250)는 중화 반응을 통해 생성된 중화 수용액(neutralized water)을 외부로 배출하는 배출관, 및 배출관에 장착된 개폐밸브를 더 포함하고, 또한 중화 수용액의 pH를 측정하는 센서를 더 포함할 수 있다. 여기서, 중화 수용액은 염화나트륨(NaCl)과 물(H2O)를 포함할 수 있다. 이 경우, 센서는 중화 수용액의 pH를 측정하여, pH 정보를 이차 전지(100)에 포함된 제어부에게 전송할 수 있다. 이후, 제어부는 중화 수용액의 pH 정보에 기반하여, 제2 pH 중화부(250)에서의 중화 수용액의 pH가 임계값 이상 되는 경우, 개폐밸브를 개방하여 배출관을 통해 중화 수용액을 배출하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 제2 pH 중화부(250)는, 제1 양극부(210)로부터 충전반응에서 생성된 염화수소(HCl)뿐만 아니라 염소계 살균 물질을 전달받을 수 있다. 이 경우, pH 중화반응을 거친 후 배출된 중화 수용액은 염소계 살균 물질을 포함할 수 있기 때문에 선박 평형수로 사용될 수 있다.
음극부(230)와 제2 양극부(240) 사이에는, 음극부(230)와 제2 양극부(240)를 분리하면서, 이차 전지(130)의 방전반응에서, 나트륨 이온을 통과시키는 제2 고체 전해질(예: NASICON)(235)이 위치할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에서 이차 전지(130)는 도 2에 설명된 구성들이 필수적인 것은 아니어서, 도 2에 설명된 구성들보다 많은 구성들을 가지거나, 또는 그보다 적은 구성들을 가지는 것으로 구현될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 통상의 기술자라면 본 발명의 본질적인 특성이 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능할 것이다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예들에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
100: 담수화 장치
110: 염소 살균부
120: 나노 필터부
122: 가압 펌프
130: 이차전지
140: 역삼투 필터부
142: 가압 펌프
150: 제1 pH 중화부
210: 제1 양극부
215: 음이온 교환막
220: 담수 생성부
225: 제1 고체 전해질
230: 음극부
235: 제2 고체 전해질
240: 제2 양극부
250: 제2 pH 중화부

Claims (13)

  1. 유기 전해질에 함침되는 애노드(anode)를 포함하는 음극부;
    상기 음극부의 일측에 결합하며, 염용액(salt solution)이 주입되는 담수 생성부;
    상기 담수 생성부의 일측에 결합하며, 해수(seawater)에 함침되는 제1 캐소드(cathode)를 포함하는 제1 양극부; 및
    상기 음극부의 타측에 결합하며, 해수에 함침되는 제2 캐소드를 포함하는 제2 양극부;
    를 포함하는,
    담수 생산을 위한 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이차 전지의 충전반응에서 생성된 염소계 살균 물질을 상기 이차 전지로부터 전달 받고,
    상기 염소계 살균 물질을 이용하여 상기 이차 전지로 전달될 염용액을 살균하는 염소 살균부;
    를 더 포함하는,
    담수화 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이차 전지의 충전반응에서 생성된 염소계 살균 물질을 상기 이차 전지로부터 전달 받고,
    상기 염소계 살균 물질을 이용하여 상기 이차 전지로부터 전달된 염용액을 살균하는 염소 살균부;
    를 더 포함하는,
    담수화 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이차 전지로 전달될 염용액에서 2가 이온을 제거하기 위해 이용되는 가압 펌프를 포함하는 나노 필터부;
    를 더 포함하고,
    상기 가압 펌프의 구동을 위한 전력은, 상기 이차 전지로부터 공급되는,
    담수화 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이차 전지로부터 전달된 염용액에서 2가 이온을 제거하기 위해 이용되는 가압 펌프를 포함하는 나노 필터부;
    를 더 포함하고,
    상기 가압 펌프의 구동을 위한 전력은, 상기 이차 전지로부터 공급되는,
    담수화 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 2가 이온은, 칼슘 이온(Ca2+), 마그네슘 이온(Mg2+), 황산 이온(SO4 2-) 및 탄산 이온(CO3 2-) 중 적어도 하나를 포함하는,
    담수화 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이차 전지는,
    충방전 반응을 통해 상기 염용액으로부터 1가 이온을 제거하는,
    담수화 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 1가 이온은, 염소 이온(Cl-) 및 나트륨 이온(Na+)을 포함하는,
    담수화 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 이차 전지로 전달될 염용액에서 이온성 물질을 제거하기 위해 이용되는 가압 펌프를 포함하는 역삼투 필터부;
    를 더 포함하고,
    상기 가압 펌프의 구동을 위한 전력은, 상기 이차 전지로부터 공급되는,
    담수화 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 이차 전지로부터 전달된 염용액에서 이온성 물질을 제거하기 위해 이용되는 가압 펌프를 포함하는 역삼투 필터부;
    를 더 포함하고,
    상기 가압 펌프의 구동을 위한 전력은, 상기 이차 전지로부터 공급되는,
    담수화 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 역삼투 필터부로부터 상기 이온성 물질이 제거된 염용액을 전달 받는 제1 pH 중화부;
    를 더 포함하고,
    상기 제1 pH 중화부는, 상기 이차 전지로부터 방전반응에서 생성된 수산화나트륨을 전달 받고,
    상기 수산화나트륨을 이용하여 상기 이온성 물질이 제거된 염용액을 중화하는,
    담수화 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 양극부로부터 충전반응에서 생성된 염화수소(HCl)를 전달받고,
    상기 제2 양극부로부터 방전반응에서 생성된 수산화나트륨(NaOH)를 전달 받고,
    상기 염화수소와 상기 수산화나트륨을 중화반응시켜 중화 수용액(neutralized water)을 생성하여 외부로 배출하는 제2 pH 중화부;
    를 더 포함하는,
    담수 생산을 위한 이차 전지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 pH 중화부는, 상기 제1 양극부로부터 충전반응에서 생성된 염화수소(HCl) 및 염소계 살균 물질을 전달받고,
    상기 배출된 중화 수용액은, 상기 염소계 살균 물질을 포함하여 선박 평형수로 사용되는,
    담수 생산을 위한 이차 전지.
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