KR20200064068A - 탄소질 조성물의 가공 및 여과를 위한 방법, 디바이스 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
탄소질 조성물 가공용 방법, 디바이스 및 시스템이 본 출원에 제공된다. 가공은 산화된 형태의 탄소질 조성물의 제조(또는 합성 및/또는 환원된 형태의 산화된 탄소질 조성물의 제조(또는 합성)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들은 방법, 흑연으로 산화 그래핀 제조(또는 합성) 및/또는 산화 그래핀으로부터 환원된 산화 그래핀 제조 (또는 합성)을 위한 방법, 디바이스 및 시스템을 제공한다. 일부 실시예들은 산화 그래핀, 그래핀, 또는 환원된 산화 그래핀을 여과하기 위한 방법, 디바이스 및 시스템을 제공한다.
Description
상호 참조
본 출원은 2017 년 8 월 30 일에 출원된 미국 가특허 출원 번호 62/552,250의 이익을 주장하며, 이는 그 전문이 본 출원에 참조로 통합된다.
탄소질(carbonaceous) 조성물의 가공을 위한 방법, 디바이스 및 시스템이 본 출원에 제공된다. 특정 실시예에서, 가공(processing)은 산화된 형태의 탄소질 조성물의 제조 (또는 합성(synthesis) 및/또는 환원된 형태의 산화된 탄소질 조성물의 제조 (또는 합성)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들은 방법, 흑연으로 산화 흑연 제조(또는 합성) 및/또는 산화 흑연으로부터 환원된 산화 흑연 제조 (또는 합성)을 위한 방법, 디바이스 및 시스템을 제공한다. 배터리 및/또는 커패시터와 같은 에너지 저장 디바이스를 생성하기 위해 탄소질 조성물을 사용하기 위한 방법, 디바이스 및 시스템이 또한 제공된다.
일 양태에서, 본 출원에 개시된 장치이고, 상기 장치는 : 탱크로서, 상기 탱크는 탄소질 조성물을 포함하는, 상기 탱크; 상기 탱크에 장착된 믹서(mixer)로서, 상기 믹서는 상기 탱크와 유체 연통하는, 상기 믹서; 및 상기 믹서에 기계적으로 결합된 탱크 교반기(tank agitator)를 포함한다. 상기 탱크 교반기는 탱크에서 탄소질 조성물을 교반하여, 약 1 톤/년(tpy : tonne per year) 초과의 속도로 탄소질 조성물의 산화된 형태를 형성하도록 구성된다.
본 출원에 개시된 방법, 디바이스 및 시스템의 다른 목표 및 장점은 이하의 설명 및 첨부 도면과 함께 고려될 때 추가로 인식되고 이해될 것이다. 이하의 설명은 특정 실시예를 설명하는 특정 세부 사항을 함유하고 있지만, 이는 한정하는 것으로 해석되기 보다는 바람직한 실시예들의 예시로서 해석되어야 한다. 본 발명의 각각의 양태에 대해, 당업자에게 알려진 본 출원에서 제안된 많은 변형이 가능하다. 일부 실시예에서, 본 출원에 개시된 방법, 디바이스 및 시스템은 명시적으로 지칭되지 않은 다양한 변경 및 수정이 가능하다.
일부 양태에서, 진공 여과 시스템이 본 출원에 개시되고, 상기 진공 여과 시스템은 : a) 배수(drainage)를 허용하도록 구성된 표면을 포함하는 필터 지지체; b) 상기 표면 상에 배치된 여과 물질로서, 상기 여과 물질은 탄소질 조성물을 여과하기 위한 세공(pore)을 포함하는 상기 여과 물질; c) 상기 여과 물질 상에 상기 탄소질 조성물 또는 세척액 중 적어도 하나를 분배(dispense)하도록 위치된 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리(spray bar assembly); 및 d) 상기 탄소질 조성물의 여과를 향상시키기 위해 상기 필터 지지체에 부압(negative pressure)을 인가하도록 구성된 진공원을 포함한다. 일부 실시예에서, 표면은 헥스(hex) 스페이서 물질을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 필터 지지체는 상기 여과 물질에 대한 지지를 제공하는 헥스 스페이서 물질을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 여과 물질은 약 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2, 3, 4 또는 5 마이크론 이하의 중간 세공 크기를 갖는 세공을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 여과 물질은 하나 이상의 메쉬 필터 층(mesh filter layer)을 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 메쉬 필터 층은 금속이다. 일부 실시예에서, 상기 여과 물질은 여과 후 탄소질 조성물 또는 산화 그래핀의 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99.5% 또는 99.9% w/w를 보유하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 상기 여과 물질은 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10 개 필터 층을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 여과 물질은 4 개의 필터 층을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 상기 탄소질 조성물을 분배하기 위한 제 1 세트의 하나 이상의 개구(opening) 및 상기 세척액을 분배하기 위한 제 2 세트의 하나 이상의 개구를 포함한다. 일부 실시예에서, 세척액은 탈 이온수이다. 일부 실시예에서, 상기 하나 이상의 스프레이 바 어셈블리는 탄소질 조성물 및 세척액을 분배하기 위한 하나 이상의 개구의 세트를 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 개구는 탄소질 조성물 또는 세척액을 분배하기 위한 하나 이상의 노즐을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 적어도 2개의 위치 사이에서 조정 가능하다. 일부 실시예에서, 적어도 2 개의 위치는 상승 위치 및 하강 위치를 포함한다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 탄소질 조성물을 표면 상에 분배하기 위해 수평으로 이동 가능하다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 레일 시스템 상에서 수평으로 이동 가능하다. 일부 실시예에서, 각각의 스프레이 바 어셈블리는 진공 테이블 트레이(tray)의 길이를 따라 수평으로 이동 가능하다. 일부 실시예에서, 상기 필터 지지체는 배수를 허용하도록 구성된 표면을 제공하는 적어도 하나의 진공 테이블 트레이를 포함한다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 진공 테이블 트레이는 표면의 면적을 정의하는 수직 장벽(barrier)을 포함한다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 진공 테이블 트레이는 여과 물질을 포함한다. 일부 실시예에서, 필터 지지체는 탄소질 조성물을 표면 상에 균일하게 분배하기 위해 수평으로 이동 가능하다. 일부 실시예에서, 필터 지지체는 컨베이어 시스템 상에서 수평으로 이동 가능하다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 탄소질 조성물을 분배하기 위한 제 1 스프레이 바 및 세척액을 분배하기 위한 제 2 스프레이 바를 포함한다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 제 2 튜브 내부에 제 1 튜브를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 1 튜브는 세척액을 제 2 튜브로 분배하기 위해 위로 향하는 하나 이상의 개구를 포함하여, 제 2 튜브가 세척액을 여과 물질 상에 균일하게 분배할 수 있게 한다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10 개의 스프레이 바를 포함한다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 탄소질 조성물의 공급원에 유체 흐름 가능하게(fluidly) 결합된다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 세척액의 공급원에 유체 흐름 가능하게 결합된다. 일부 실시예에서, 세척액의 공급원은 스프레이 바 어셈블리가 세척액을 분배하게 하는 펌프를 포함한다. 일부 실시예에서, 탄소질 조성물은 산화 그래핀을 제조하기 위한 반응 시스템을 사용하여 생성된 반응 산물(reaction product)을 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 산물은 산화 그래핀 및 황산을 포함한다. 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 저압에서 탄소질 조성물을 여과 물질 상으로 분배한다. 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 탄소질 조성물을 여과 물질 상으로 고압으로 분배한다. 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 중력을 사용하여 탄소질 조성물을 분배한다. 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 세척액을 저압으로 분배한다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 진공 여과 시스템의 작동을 제어하기 위한 제어 유닛을 추가로 포함한다. 일부 실시예에서, 제어 유닛은 탄소질 조성물을 여과할 때 진공 여과 시스템의 자율 작동을 위해 구성된다. 일부 실시예에서, 제어 유닛은 임계 조건이 충족될 때까지 탄소질 조성물의 여과를 수행하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제어 유닛은 세척 프로토콜을 수행하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 탄소질 조성물의 배치 정제(batch purification)를 수행하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 탄소질 조성물의 연속 정제를 수행하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 필터 지지체로부터 액체 쓰루 플로우(flow-through)을 수용하기 위해 필터 지지체 아래에 배치된 드레인 팬(drainpan)을 추가로 포함한다. 일부 실시예에서, 드레인 팬은 진공 탱크에 유체 흐름 가능하게 결합되고, 진공 소스는 진공 탱크에 결합되고 진공 탱크 및 드레인 팬을 통해 필터 지지체에 부압을 인가한다. 일부 실시예에서, 진공원은 드레인 팬을 통해 필터 지지체에 부압을 인가한다. 일부 실시예에서, 드레인 팬은 액체 쓰루 플로우를 방출하기 위한 방출 밸브를 포함한다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 액체 쓰루 플로우를 수집하기 위한 진공 탱크를 추가로 포함한다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 탄소질 조성물의 pH를 측정하기 위한 pH 센서를 추가로 포함한다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 분리 가능하다. 일부 실시예에서, 필터 지지체는 분리 가능하다.
다른 양태에서, 진공 여과 시스템이 본 출원에 개시되고, 상기 진공 여과 시스템은 : a) 배수를 허용하는 홀(hole)을 갖는 스페이서 물질을 포함하는 진공 테이블 트레이; b) 상기 스페이서 물질 상에 배치된 여과 물질로서, 상기 여과 물질은 탄소질 조성물을 보유하기에 적절한 평균 세공 크기를 갖는 세공을 포함하는, 상기 여과 물질; 및 c) 상기 여과 물질 상에 상기 탄소질 조성물을 분배하도록 구성되고 상기 탄소질 조성물 상에 세척액을 분배하도록 구성된 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리로서, 상기 탄소질 조성물의 적어도 80% w/w가 여과 후 보유되는, 상기 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리를 포함한다.
다른 양태에서, 진공 여과 시스템을 이용하여 산화 그래핀(graphene oxide)을 포함하는 탄소질 조성물을 여과하는 방법이 본 출원에 개시되고, 상기 방법은 : a) 필터 지지체 및 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리의 표면상에 배치된 여과 물질을 포함하는 상기 진공 여과 시스템을 제공하는 단계; b) 상기 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리에 의해, 산화 그래핀을 포함하는 탄소질 조성물을 상기 여과 물질 상에 분배하는 단계; c) 상기 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리에 의해 상기 탄소질 조성물 상에 세척액을 분배하는 단계; 및 d) 상기 탄소질 조성물의 여과를 향상시키기 위해 상기 여과 물질에 흡착(suction)을 인가하는 단계로서, 상기 여과 물질은 상기 산화 그래핀을 보유하면서 여과액(filtrate)이 배수되게 하는, 상기 인가하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 헥스 스페이서 물질을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 필터 지지체는 상기 여과 물질에 대한 지지를 제공하는 헥스 스페이서 물질을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 여과 물질은 약 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8 0.9, 1, 2, 3, 4 또는 5 마이크론 이하의 중간 세공 크기를 갖는 세공을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 여과 물질은 하나 이상의 메쉬 필터 층(mesh filter layer)을 포함한다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 메쉬 필터 층은 금속이다. 일부 실시예에서, 상기 여과 물질은 여과 후 탄소질 조성물 또는 산화 그래핀의 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99.5% 또는 99.9% w/w를 보유하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 상기 여과 물질은 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10 개 필터 층을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 여과 물질은 4 개의 필터 층을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 상기 탄소질 조성물을 분배하기 위한 제 1 세트의 하나 이상의 개구(opening) 및 상기 세척액을 분배하기 위한 제 2 세트의 하나 이상의 개구를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 세척액은 탈 이온수이다. 일부 실시예에서, 상기 하나 이상의 스프레이 바 어셈블리는 탄소질 조성물 및 세척액을 분배하기 위한 하나 이상의 개구의 세트를 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 개구는 탄소질 조성물 또는 세척액을 분배하기 위한 하나 이상의 노즐을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 적어도 2개의 위치 사이에서 조정 가능하다. 일부 실시예에서, 적어도 2 개의 위치는 상승 위치 및 하강 위치를 포함한다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 탄소질 조성물을 표면 상에 분배하기 위해 수평으로 이동 가능하다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 레일 시스템 상에서 수평으로 이동 가능하다. 일부 실시예에서, 각각의 스프레이 바 어셈블리는 진공 테이블 트레이의 길이를 따라 수평으로 이동 가능하다. 일부 실시예에서, 상기 필터 지지체는 배수를 허용하도록 구성된 표면을 제공하는 적어도 하나의 진공 테이블 트레이를 포함한다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 진공 테이블 트레이는 표면의 면적을 정의하는 수직 장벽(barrier)을 포함한다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 진공 테이블 트레이는 여과 물질을 포함한다. 일부 실시예에서, 필터 지지체는 탄소질 조성물을 표면 상에 균일하게 분배하기 위해 수평으로 이동 가능하다. 일부 실시예에서, 필터 지지체는 컨베이어 시스템 상에서 수평으로 이동 가능하다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 탄소질 조성물을 분배하기 위한 제 1 스프레이 바 및 세척액을 분배하기 위한 제 2 스프레이 바를 포함한다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 제 2 튜브 내부에 제 1 튜브를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 1 튜브는 세척액을 제 2 튜브로 분배하기 위해 위로 향하는 하나 이상의 개구를 포함하여, 제 2 튜브가 세척액을 여과 물질 상에 균일하게 분배할 수 있게 한다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10 개의 스프레이 바를 포함한다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 탄소질 조성물의 공급원에 유체 흐름 가능하게 결합된다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 세척액의 공급원에 유체 흐름 가능하게 결합된다. 일부 실시예에서, 세척액의 공급원은 스프레이 바 어셈블리가 세척액을 분배하게 하는 펌프를 포함한다. 일부 실시예에서, 탄소질 조성물은 산화 그래핀을 제조하기 위한 반응 시스템을 사용하여 생성된 반응 산물을 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 산물은 산화 그래핀 및 황산을 포함한다. 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 저압에서 탄소질 조성물을 여과 물질 상으로 분배한다. 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 탄소질 조성물을 여과 물질 상으로 고압으로 분배한다. 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 중력을 사용하여 탄소질 조성물을 분배한다. 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 세척액을 저압으로 분배한다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 진공 여과 시스템의 작동을 제어하기 위한 제어 유닛을 추가로 포함한다. 일부 실시예에서, 제어 유닛은 탄소질 조성물을 여과할 때 진공 여과 시스템의 자율 작동을 위해 구성된다. 일부 실시예에서, 제어 유닛은 임계 조건이 충족될 때까지 탄소질 조성물의 여과를 수행하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제어 유닛은 세척 프로토콜을 수행하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 탄소질 조성물의 배치 정제를 수행하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 탄소질 조성물의 연속 정제를 수행하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 필터 지지체로부터 액체 쓰루 플로우를 수용하기 위해 필터 지지체 아래에 배치된 드레인 팬을 추가로 포함한다. 일부 실시예에서, 드레인 팬은 진공 탱크에 유체 흐름 가능하게 결합되고, 진공 소스는 진공 탱크에 결합되고 진공 탱크 및 드레인 팬을 통해 필터 지지체에 부압을 인가한다. 일부 실시예에서, 진공원은 드레인 팬을 통해 필터 지지체에 부압을 인가한다. 일부 실시예에서, 드레인 팬은 액체 쓰루 플로우를 방출하기 위한 방출 밸브를 포함한다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 액체 쓰루 플로우를 수집하기 위한 진공 탱크를 추가로 포함한다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 탄소질 조성물의 pH를 측정하기 위한 pH 센서를 추가로 포함한다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 분리 가능하다. 일부 실시예에서, 필터 지지체는 분리 가능하다.
다른 양태에서, 탄소계 전극 시트(carbon-based electrode sheet)를 생산하기 위해 고체 기판에 그래핀을 포함하는 탄소질 조성물을 분배하기 위한 시스템이 본 출원에 개시되고, 상기 시스템은 : a) 고체 기판에 맞물리는 표면을 갖는 제 1 롤러(roller)로서, 상기 롤러의 회전은 경로를 따라 상기 고체 기판을 전진시키는, 상기 제 1 롤러; b) 상기 롤러가 상기 경로를 따라 상기 고체 기판을 전진시킬 때 상기 고체 기판으로 상기 탄소질 조성물을 분배하기 위해 상기 경로를 따라 위치된 프린트 어셈블리; 및 c) 상기 고체 기판 및 상기 탄소질 조성물을 탄소계 전극 시트의 수평 스트립으로 절단하는 상기 경로를 따라 위치된 일련의 커터를 포함하는 제 2 롤러를 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템은 탄소질 조성물을 건조시키기 위해 탄소질 조성물을 수용한 후 고체 기판에 열을 제공하는 가열원을 추가로 포함한다. 일부 실시예에서, 탄소질 조성물은 그래핀 및 리튬화(lithiated) 금속 화합물을 포함하는 슬러리(slurry)이다. 일부 실시예에서, 탄소질 조성물은 바인더(binder) 및 용매 중 적어도 하나를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 프린트 어셈블리는 연속 스와스(swath)로서 탄소질 조성물을 고체 기판 상에 분배한다.
일 양태에서, 반응 시스템이 본 출원에 설명되고, 상기 반응 시스템은 : (a) 탄소질 조성물을 포함하는 반응 용기로서, 상기 용기는 (i) 상기 용기에 장착된 반응 믹서로서, 상기 반응 믹서는 상기 용기와 유체 연통하는, 상기 반응 믹서, 및 (ii) 상기 반응 믹서에 기계적으로 결합된 반응 교반기로서, 상기 반응 교반기는 상기 용기의 상기 탄소질 조성물을 교반하도록 구성된, 상기 반응 교반기를 포함하고; (b) 탱크를 포함하되, 상기 탱크는 (i) 상기 탱크에 장착된 탱크 믹서로서, 상기 탱크 믹서는 상기 탱크와 유체 연통하는, 상기 탱크 믹서, 및 (ii) 상기 탱크 믹서에 기계적으로 결합된 탱크 교반기를 포함하고, 상기 교반기는 상기 조성물이 상기 탱크로 전달된 후 상기 탱크에 상기 탄소질 조성물을 교반하도록 구성되고; 상기 반응 시스템은 상기 반응 용기로부터 상기 탱크로 상기 탄소질 조성물을 전달하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 반응 용기 내에 배치된 센서를 포함한다. 추가의 실시예에서, 센서는 온도, pH 또는 염 농도를 측정한다. 일부 실시예에서, 시스템은 탱크 내에 배치된 센서를 포함한다. 추가의 실시예에서, 센서는 온도, pH 또는 염 농도를 측정한다. 일부 실시예에서, 시스템은 15 ℃ 이하의 반응 온도를 유지하기 위해 하나 이상의 반응물을 반응 용기에 첨가하는 속도를 조정한다. 일부 실시예에서, 시스템은 반응이 끝난 후 반응 용기 내부의 온도 (즉, 반응 온도)가 주위 온도로 상승하게 한다. 일부 실시예에서, 시스템은 반응 용기 내부의 온도를 조정 한다 (예를 들어, 온도를 올리거나 내린다). 일부 실시예에서, 시스템은 반응 용기 내부의 반응 온도를 감소시키도록 구성된 하나 이상의 냉각 코일을 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템은 시스템에 의해 수행되는 반응을 규제하기 위한 제어 유닛을 포함한다. 추가 실시예에서, 제어 유닛은 반응 온도를 규제한다. 추가 실시예에서, 제어 유닛은 반응 용기 내부의 탄소질 조성물의 온도를 규제한다. 추가 실시예에서, 제어 유닛은 탄소질 조성물이 탱크 전달된 후 탄소질 조성물의 온도를 규제한다. 추가 실시예에서, 제어 유닛은 반응 용기로 하나 이상의 물질을 첨가하는 속도를 제어함으로써 온도를 규제한다. 또 다른 추가 실시예에서, 하나 이상의 물질은 탄소질 조성물, 과망간산 칼륨, 황산, 물, 과산화수소, 및 얼음으로 이루어진 리스트에서 선택된다. 일부 실시예에서, 반응 용기는 탄소질 조성물을 수용하기 위한 취수구(intake)를 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 용기는 과망간산 칼륨을 수용하기 위한 취수구를 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 용기는 황산을 수용하기 위한 취수구를 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 용기는 용기로의 환기를 수용하기 위한 포트를 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 용기는 용기로부터 환기를 방출하기 위한 포트를 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템은 반응 믹서와 반응 용기를 서로를 향하여 그리고 서로 멀리 이동 시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 반응 믹서를 반응 용기 내로 낮추도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 반응 용기를 반응 용기로부터 멀어지게 상승 시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 반응 용기를 반응 믹서로부터 멀어지게 낮추도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 반응 용기를 반응 믹서를 향해 상승 시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 반응 믹서는 반응 용기에 대해 이동할 수 있도록 슬라이드 상에 구성된다. 일부 실시예에서, 반응 믹서는 반응 용기의 세척을 용이하게 하기 위해 반응 용기로부터 멀어지게 슬라이딩되도록 구성된다. 일부 실시예에서, 반응 믹서는 반응 믹서가 반응 용기 내로 낮아질 때 반응 용기를 밀봉하기 위한 커버를 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 믹서는 반응 믹서 블레이드이고, 반응 믹서 블레이드는 반응 용기의 측면의 5 인치 내에 있는 에지를 갖는다. 일부 실시예에서, 반응 믹서는 반응 용기의 내측 표면과 맞물린 스크레이퍼(scraper)를 포함하고, 스크레이퍼는 내측 표면에 부착된 물질을 스크레이핑하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 스크레이퍼는 스크레이퍼 블레이드이다. 추가의 실시예에서, 스크레이퍼는 반응 믹서에 부착된다. 추가 실시예에서, 스크레이퍼는 반응 용기의 내측 표면과 비스듬히 결합되며, 스크레이퍼의 상부는 교반기의 반응 믹서 블레이드의 회전 방향으로 스크레이퍼의 바닥 부분보다 앞서 있다. 일부 실시예에서, 반응 믹서는 반응 용기에 달라붙는 물질을 제거하도록 구성된 스크레이퍼 블레이드를 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 용기는 적어도 약 20 갤런의 체적을 갖는다. 일부 실시예에서, 반응 용기는 적어도 약 60 갤런의 체적을 갖는다. 일부 실시예에서, 탱크는 적어도 약 500 갤런의 체적을 갖는다. 일부 실시예에서, 탱크는 적어도 약 1,600 갤런의 체적을 갖는다. 일부 실시예에서, 반응 용기는 밸브를 포함하고, 반응 용기는 밸브를 통해 탱크와 유체 연통된다. 추가 실시예에서, 시스템은 반응 용기에서 수행되는 반응을 급냉하기 위해 탄소질 조성물이 반응 용기로부터 탱크로 전달되도록 밸브를 개방하도록 구성된다. 추가 실시예에서, 반응 용기는 탱크보다 높게 위치되며, 밸브를 개방하면 반응 용기 내의 탄소질 조성물이 탱크 내로 배수될 수 있다. 일부 실시예에서, 반응 교반기는 분당 최대 약 60 회전수의 속도로 구동된다. 일부 실시예에서, 탱크는 적어도 약 200 갤런의 체적을 갖는다. 일부 실시예에서, 탱크는 (i) 적어도 약 200 갤런의 액체, (ii) 적어도 약 300 파운드 얼음, 또는 (iii) 액체 및 적어도 약 300 파운드 얼음을 홀딩하거나 함유한다. 일부 실시예에서, 탱크는 과산화수소를 수용하기 위한 취수구를 포함한다. 일부 실시예에서, 탱크는 탱크의 내부 공간으로 과산화수소를 분배하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 탱크는 분쇄된 얼음을 수용하기 위한 취수구를 포함한다. 일부 실시예에서, 탱크는 분쇄된 얼음을 탱크의 내부 공간으로 분배하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 탱크 믹서는 탱크의 상부에 장착된다. 일부 실시예에서, 탱크 믹서는 탱크 교반기를 탱크 믹서에 기계적으로 결합하는 샤프트(shaft)를 포함한다. 일부 실시예에서, 탱크 믹서는 탱크에 대해 움직일 수 있도록 슬라이드 상에 구성된다. 일부 실시예에서, 탱크 믹서는 탱크의 세척을 용이하게 하기 위해 탱크로부터 멀어지도록 슬라이딩된다. 일부 실시예에서, 시스템은 복수의 탱크 교반기를 포함한다. 일부 실시예에서, 탱크 교반기는 분당 최대 약 60 회전수의 속도로 구동된다. 일부 실시예에서, 탱크 교반기는 교반기 블레이드를 포함한다. 추가 실시예에서, 교반기 블레이드는 탱크의 모든 측면 및 바닥으로부터 적어도 약 ½ 인치의 간극을 갖는 2 열의 4 개의 블레이드를 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템은 (i) 탱크 믹서와 탱크 교반기 사이의 변속기, 상기 변속기는 탱크 교반기를 작동 시키도록 구성되거나, 또는 (ii) 탱크 교반기를 작동 시키도록 구성된 모터를 포함하며, 상기 모터는 탱크 믹서로부터 분리된다. 일부 실시예에서, 시스템은 배치(batch) 당 약 10kg 초과의 속도로 산화된 형태의 탄소질 조성물을 형성한다. 일부 실시예에서, 시스템은 배치 당 약 50kg 초과의 속도로 산화된 형태의 탄소질 조성물을 형성한다. 일부 실시예에서, 시스템은 하나 이상의 추가 반응 용기를 포함한다. 추가 실시예에서, 시스템은 적어도 2 개의 반응 용기를 포함한다. 추가 실시예에서, 시스템은 적어도 3 개의 반응 용기를 포함한다. 추가 실시예에서, 시스템은 적어도 4 개의 반응 용기를 포함한다. 또 다른 추가 실시예에서, 탱크는 적어도 4 개의 반응 용기의 적어도 결합된 체적의 체적을 갖는다. 또 다른 추가 실시예에서, 탱크는 적어도 4 개의 반응 용기의 결합된 체적의 적어도 2배의 체적을 갖는다. 추가 실시예에서, 시스템은 적어도 8 개의 반응 용기를 포함한다. 또 다른 추가 실시예에서, 탱크는 적어도 4 개의 반응 용기의 적어도 결합된 체적의 체적을 갖는다. 또 다른 추가 실시예에서, 탱크는 적어도 8 개의 반응 용기의 적어도 결합 체적의 적어도 2 배의 체적을 갖는다. 일부 실시예에서, 탄소질 조성물은 흑연을 포함한다. 일부 실시예에서, 탄소질 조성물은 흑연 피드 스탁(feedstock)을 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템은 탄소질 조성물을 산화 그래핀으로 가공하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 탄소질 조성물을 가공하도록 구성되며, 여기서, 가공된 탄소질 조성물은 약 10mV/s의 스캔 속도에서 적어도 약 100 mF/㎠의 피크 정전 용량을 갖는 전극을 포함하는 커패시터를 제조하는데 있어서 다운 스트림 사용에 적절하다. 일부 실시예에서, 시스템은 탄소질 조성물을 가공하도록 구성되며, 여기서 가공된 탄소질 조성물은 약 10mV/s의 스캔 속도에서 적어도 약 150 mF/㎠의 피크 정전 용량을 갖는 전극을 포함하는 커패시터를 제조하는데 있어서 다운 스트림 사용에 적절하다. 일부 실시예에서, 시스템은 탄소질 조성물을 가공하도록 구성되며, 여기서 가공된 탄소질 조성물은 약 10mV/s의 스캔 속도에서 적어도 약 200 mF/㎠의 피크 정전 용량을 갖는 전극을 포함하는 커패시터를 제조하는데 있어서 다운 스트림 사용에 적절하다. 일부 실시예에서, 시스템은 반응 용기에서 탄소질 조성물을 포함하는 제 1 반응을 수행하고 탱크에서 제 1 반응을 급냉(quench)하도록 구성된다. 추가 실시예에서, 시스템은 탄소질 조성물, 황산 및 과망간산 칼륨 중 하나 이상을 첨가함으로써 제 1 반응을 수행하도록 구성된다. 추가 실시예에서, 시스템은 과산화수소 및 얼음 중 하나 이상을 첨가함으로써 제 1 반응을 급냉시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 수냉식 유닛을 포함한다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 물을 저장하기 위한 내부 공간을 포함한다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 반응 용기 및/또는 탱크에 유체 흐름 가능하게 결합된다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 수냉식 유닛의 내부로부터 열 이득 및/또는 열 손실을 감소시키도록 절연된다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 냉각수, 얼음 및/또는 얼음물을 포함한다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 물을 저장하고 타겟 온도 미만으로 물을 유지하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 냉장되거나 냉장 유닛에 결합된다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 탄소질 조성물의 온도를 감소시키기 위해 물을 반응 믹서 및/또는 탱크에 분배하도록 구성된다. 임의의 선행하는 실시예의 시스템을 사용하여 탄소질 조성물을 가공하는 방법이 본 출원에 개시된다.
일 양태에서, 반응 시스템이 본 출원에 개시되고, 상기 반응 시스템은 : (a) 흑연을 포함하는 반응 용기로서, 상기 용기는 : (i) 상기 용기에 장착된 반응 믹서로서, 상기 반응 믹서는 상기 용기와 유체 연통하는, 상기 반응 믹서; 및 (ii) 상기 반응 믹서에 기계적으로 결합된 반응 교반기로서, 상기 반응 교반기는 상기 용기의 상기 흑연을 교반하도록 구성되고 산화 그래핀으로의 흑연의 변환을 가능하게 하도록 구성된, 상기 반응 교반기를 포함하고; (b) 탱크를 포함하되, 상기 탱크는 : (i) 상기 탱크에 장착된 탱크 믹서로서, 상기 탱크 믹서는 상기 탱크와 유체 연통하는, 상기 탱크 믹서; 및 (ii) 상기 탱크 믹서에 기계적으로 결합된 탱크 교반기를 포함하고, 상기 교반기는 상기 조성물이 상기 탱크로 전달된 후 상기 탱크의 상기 산화 그래핀을 교반하도록 구성되고; 상기 반응 시스템은 상기 반응 용기로부터 상기 탱크로 상기 산화 그래핀을 전달하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 수냉식 유닛을 포함한다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 물을 저장하기 위한 내부 공간을 포함한다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 반응 용기 및/또는 탱크에 유체 흐름 가능하게 결합된다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 수냉식 유닛의 내부로부터 열 이득 및/또는 열 손실을 감소시키도록 절연된다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 냉각수, 얼음 및/또는 얼음물을 포함한다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 물을 저장하고 타겟 온도 미만으로 물을 유지하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 냉장되거나 냉장 유닛에 결합된다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 탄소질 조성물의 온도를 감소시키기 위해 물을 반응 믹서 및/또는 탱크에 분배하도록 구성된다.
일 양태에서, 본 출원에 개시된 반응 필터는, (a) 드럼 어셈블리; (b) 드럼 어셈블리의 내부 내에 배치된 스프레이 바 어셈블리를 포함하고, 상기 스프레이 바 어셈블리는 (i) 세척액을 분배하기 위한 제 1 세트의 하나 이상의 개구; 및 (ii) 탄소질 조성물을 분배하기 위한 제 2 세트의 하나 이상의 개구를 포함하고; 상기 드럼 어셈블리는 회전하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 탄소질 조성물을 저압으로 분배한다. 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 탄소질 조성물의 공급원에 결합된다. 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 중력을 사용하여 탄소질 조성물을 분배한다 (예를 들어, 탄소질 조성물은 스프레이 바 어셈블리를 통해 유동하고 중력을 통해 하나 이상의 개구 밖으로 유동하며 능동적으로 펌핑되지 않는다). 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 세척액을 고압으로 분배한다. 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 세척액의 공급원에 결합되며, 소스는 스프레이 바 어셈블리가 세척액을 분배할 수 있도록 세척액을 가압하기 위한 펌프를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 세척액은 탈 이온수이다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 반응 필터의 작동을 제어하는 제어 유닛을 추가로 포함한다. 추가 실시예에서, 제어 유닛은 적어도 하나의 세척 사이클을 수행할 때 반응 필터의 자율 작동을 위해 구성된다. 추가 실시예에서, 제어 유닛은 임계 조건이 충족될 때까지 하나 이상의 세척 사이클을 수행하도록 구성된다. 추가 실시예에서, 제어 유닛은 세척 프로토콜을 수행하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 드럼 어셈블리는 드럼 메쉬(drum mesh)를 포함한다. 추가 실시예에서, 드럼 메쉬는 드럼 마이크론 필터에 구조적 지지를 제공하도록 구성된다. 추가 실시예에서, 드럼 메쉬는 약 2 인치 이하의 세공 크기를 포함한다. 추가 실시예에서, 드럼 메쉬는 약 0.5 인치의 세공 크기를 포함한다. 일부 실시예에서, 드럼 어셈블리는 드럼 마이크론 필터를 포함한다. 추가 실시예에서, 드럼 마이크론 필터는 복수의 층을 포함한다. 추가 실시예에서, 드럼 마이크론 필터는 약 2 개의 층 내지 약 10 개의 층을 포함한다. 추가 실시예에서, 드럼 마이크론 필터는 약 2 개의 층 내지 약 6 개의 층을 포함한다. 추가 실시예에서, 드럼 마이크론 필터는 약 4 개의 층을 포함한다. 추가 실시예에서, 드럼 마이크론 필터는 여과 후 탄소질 조성물의 적어도 95% w/w을 보유하기에 적절한 세공 크기를 갖는 세공을 포함한다. 추가 실시예에서, 드럼 마이크론 필터는 약 1 마이크론의 직경을 갖는 세공을 포함한다. 추가 실시예에서, 드럼 마이크론 필터는 약 1 마이크론 이하의 직경을 갖는 세공을 포함한다. 추가 실시예에서, 드럼 마이크론 필터는 약 2 마이크론 이하의 직경을 갖는 세공을 포함한다. 추가 실시예에서, 드럼 마이크론 필터는 약 3 마이크론 이하의 직경을 갖는 세공을 포함한다. 추가 실시예에서, 드럼 마이크론 필터는 약 5 마이크론 이하의 직경을 갖는 세공을 포함한다. 추가 실시예에서, 드럼 마이크론 필터는 약 10 마이크론 이하의 직경을 갖는 세공을 포함한다. 일부 실시예에서, 드럼 어셈블리는 드럼 메쉬 및 드럼 마이크론 필터를 포함하고, 드럼 메쉬 및 드럼 마이크론 필터는 각각 중첩 솔기(overlapping seam)를 가지며, 중첩 솔기는 서로 중첩되지 않도록 위치된다. 일부 실시예에서, 드럼 어셈블리는 하나 이상의 드럼 스티프너 링(drum stiffener ring)을 포함한다. 일부 실시예에서, 드럼 어셈블리는 적어도 하나의 드럼 스티프너를 포함한다. 일부 실시예에서, 드럼 어셈블리는 중량을 최소화하도록 구성되며, 드럼 어셈블리는 탄소질 조성물에 여과를 제공하기에 충분한 내구성을 유지한다. 일부 실시예에서, 드럼 어셈블리는 하나 이상의 드럼 베어링 플레이트를 포함한다. 추가 실시예에서, 적어도 하나의 드럼 베어링 플레이트는 스프레이 바 어셈블리를 회전하게 하지 않고 회전하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 드럼 어셈블리는 적어도 하나의 드럼 프레임을 포함한다. 추가 실시예에서, 적어도 하나의 드럼 프레임은 드럼 어셈블리를 회전시키기 위한 회전력을 수용하도록 구성된다. 추가 실시예에서, 반응 필터는 드럼 어셈블리에 회전력을 제공하도록 구성된 구동 샤프트를 포함한다. 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 세척액의 공급원으로부터 세척액을 수용하기 위한 제 1 취수구를 포함한다. 추가 실시예에서, 세척액은 세척액의 공급원으로부터 스프레이 바 어셈블리의 제 1 취수구로 펌핑된다. 추가 실시예에서, 제 1 취수구는 세척액을 수용하기 위해 세척액의 공급원과 유체 연통되는 도관과 결합되도록 구성된다. 또 다른 추가 실시예에서, 제 1 취수구는 도관과 효율적으로 결합 및 결합 해제되도록 구성된다. 또 다른 추가 실시예에서, 제 1 취수구는 빠른 연결 해제 피팅과 결합하도록 구성되며, 여기서 빠른 연결 해제 피팅은 제 1 취수구를 밀봉한다. 추가 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 탄소질 조성물의 공급원으로부터 탄소질 조성물을 수용하기 위한 제 2 취수구를 포함한다. 또 다른 추가 실시예에서, 탄소질 조성물은 공급원으로부터 스프레이 바 어셈블리의 제 2 취수구로 펌핑된다. 또 다른 추가 실시예에서, 제 2 취수구는 탄소질 조성물을 수용하기 위한 탄소질 조성물의 공급원과 유체 연통되는 도관과 결합되도록 구성된다. 또 다른 추가 실시예에서, 제 2 취수구는 도관과 효율적으로 결합 및 결합 해제되도록 구성된다. 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 하나 이상의 스프레이 바를 포함하고, 하나 이상의 개구의 제 1 세트 및 제 2 세트는 하나 이상의 스프레이 바 상에 위치된다. 추가 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 제 1 세트의 하나 이상의 개구 및 제 2 세트의 하나 이상의 개구를 포함하는 스프레이 바를 포함한다. 추가 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 제 1 세트의 하나 이상의 개구를 포함하는 제 1 스프레이 바 및 제 2 세트의 하나 이상의 개구를 포함하는 제 2 스프레이 바를 포함한다. 또 다른 추가 실시예에서, 하나 이상의 개구의 제 1 세트 및 제 2 세트는 스프레이 팁을 포함한다. 또 다른 추가 실시예에서, 각각의 스프레이 팁은 적어도 30 도의 앵글 스프레이에서 세척액을 분무하도록 구성된다. 또 다른 추가 실시예에서, 각각의 스프레이 팁은 적어도 50의 앵글 스프레이로 세척액을 분무하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 탄소질 조성물을 정제하기에 충분한 압력으로 세척액을 드럼 어셈블리의 내부로 분무하도록 구성된다. 추가 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 세척액을 적어도 50 PSI의 압력으로 드럼 어셈블리의 내부로 분무하도록 구성된다. 추가 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 세척액을 적어도 100 PSI 의 압력으로 드럼 어셈블리의 내부로 분무하도록 구성된다. 추가 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 적어도 150 PSI의 압력에서 세척액을 드럼 어셈블리의 내부로 분무하도록 구성된다. 추가 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 적어도 200 PSI의 압력에서 세척액을 드럼 어셈블리의 내부로 분무하도록 구성된다. 추가 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 적어도 150 PSI의 압력에서 세척액을 드럼 어셈블리의 내부로 분무하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 드럼 어셈블리는 탄소질 조성물을 세척하기 위한 롤링 위치 및 탄소질 조성물을 언로딩 하기 위한 언로딩 위치를 포함한다. 추가 실시예에서, 드럼 어셈블리는 언로딩 동안 드럼 어셈블리를 수용하도록 구성된 드럼 크래들 용접부(drum cradle weldment)를 포함하며, 드럼 어셈블리는 드럼 크래들 용접부 상에 롤링된다. 또 다른 추가 실시예에서, 드럼 크래들 용접부는 드럼 어셈블리를 고정시키기 위한 하나 이상의 부착 메커니즘을 포함한다. 또 다른 추가 실시예에서, 드럼 크래들 용접부는 드럼 크래들 용접부로부터 연장되고 장치에 결합된 샤프트를 포함하고, 드럼 크래들 용접부는 장치에 대해 샤프트의 축을 중심으로 회전하도록 구성된다. 또 다른 추가 실시예에서, 드럼 크래들 용접부는 드럼 크래들 용접부의 회전을 방지하기 위한 락킹 메커니즘을 포함하고, 락킹 메커니즘은 드럼 크래들 용접부의 회전을 허용하도록 해제(releasable)될 수 있다. 일부 실시예에서, 드럼 어셈블리는 드럼 스티프너를 포함한다. 일부 실시예에서, 드럼 어셈블리는 드럼 스티프너 링을 포함한다. 일부 실시예에서, 드럼 어셈블리는 하나 이상의 세척 사이클 동안 상이한 속도로 회전하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 드럼 어셈블리는 적어도 300 rpm의 속도로 회전하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 드럼 어셈블리는 적어도 500 rpm의 속도로 회전하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 구동 샤프트를 포함하고, 구동 샤프트는 드럼 어셈블리에 회전력을 전달하기 위해 드럼 어셈블리와 맞물린다. 추가 실시예에서, 구동 샤프트는 구동 샤프트를 작동시키는 모터에 기계적으로 결합된다. 추가 실시예에서, 구동 샤프트는 드럼 어셈블리와 직접 컨택하는 하나 이상의 구동 휠을 포함하고, 하나 이상의 구동 휠은 드럼 어셈블리에 회전력을 전달하도록 구성된다. 또 다른 추가 실시예에서, 드럼 어셈블리는 하나 이상의 드럼 프레임을 포함하고, 각각의 드럼 프레임은 구동 휠을 수용하도록 구성된 외부 표면을 따라 홈을 포함한다. 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 환원된 형태의 탄소질 조성물을 홀딩하는 탱크에 유체 흐름 가능하게 결합되며, 여기서 탄소질 조성물은 스프레이 바 어셈블리를 통해 펌핑되어 드럼 어셈블리로 분배된다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 드럼 어셈블리로부터 폐수액(waste liquid)을 수집하기 위해 드럼 어셈블리 아래에 배치된 드레인 팬을 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 드럼 어셈블리로부터의 폐수액의 특성을 측정하도록 구성된 센서를 포함한다. 추가 실시예에서, 특성은 pH, 온도, 전도도 및 염 농도로부터 선택된다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 드럼 어셈블리 내의 탄소질 조성물을 연간 약 100kg 초과의 속도로 여과하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 건조 후 탄소질 조성물의 적어도 1kg의 배치에 대해 적어도 95% w/w 의 순도를 획득하기 위해 탄소질 조성물을 여과하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 탄소질 조성물의 적어도 1kg의 배치에 대해 적어도 200 mS/cm의 전도도를 획득하도록 탄소질 조성물을 여과하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 빠른 분리 및 재 부착을 위해 구성된다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 하나 이상의 탄소질 조성물의 배치 당 세척 사이클을 수행하도록 구성된다. 추가 실시예에서, 반응 필터는 수동 입력 필요 없이 하나 이상의 세척 사이클을 수행하도록 자동화된다. 추가 실시예에서, 반응 필터는 미리 정의된 세척 프로토콜에 따라 하나 이상의 세척 사이클을 수행한다. 추가 실시예에서, 반응 필터는 임계 조건이 충족될 때까지 하나 이상의 세척 사이클을 수행한다. 또 다른 추가 실시예에서, 임계 조건은 pH, 온도, 전도도 및 염 농도로부터 선택된다. 일부 실시예에서, 세척 사이클은 드럼 어셈블리의 내부로 탄소질 조성물을 분배하는 단계, 드럼 어셈블리의 내부로 세척액을 분배하는 단계 및 드럼 어셈블리를 회전시키는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 하나 이상의 임계 조건이 충족될 때까지 세척 사이클을 수행하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 탄소질 조성물은 환원된 형태의 산화 그래핀을 포함한다. 일부 실시예에서, 탄소질 조성물은 rGO를 포함한다. 일부 실시예에서, 탄소질 조성물은 그래핀을 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 탄소질 조성물을 여과하도록 구성되며, 여기서 여과된 탄소질 조성물은 약 10mV/s 스캔 속도에서 적어도 약 100mF/㎠ 피크 정전 용량을 갖는 전극을 포함하는 커패시터를 제조하는데 있어서 다운 스트림 사용에 적절하다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 탄소질 조성물을 여과하도록 구성되며, 여기서 여과된 탄소질 조성물은 약 10mV/s 스캔 속도에서 적어도 약 150mF/㎠ 피크 정전 용량을 갖는 전극을 포함하는 커패시터를 제조하는데 있어서 다운 스트림 사용에 적절하다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 탄소질 조성물을 여과하도록 구성되며, 여기서 여과된 탄소질 조성물은 약 10mV/s 스캔 속도에서 적어도 약 200mF/㎠ 피크 정전 용량을 갖는 전극을 포함하는 커패시터를 제조하는데 있어서 다운 스트림 사용에 적절하다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 세척액 및 탄소질 조성물이 하나 이상의 세척 사이클 동안 빠져 나가지 않도록 실질적으로 봉입된다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 크래들 피벗 어셈블리를 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 드럼 크래들 어셈블리를 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 아이들러 샤프트(idler shaft)를 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 구동 슈라우드(drive shroud)를 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 드럼 샤프트 지지체를 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 모터 마운트 플레이트를 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 프레임 용접부를 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 리드 용접부(lid weldment)를 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 드레인 팬 용접부를 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 크래들 피벗 용접부를 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 드럼 롤 가이드를 포함한다. 일부 실시예에서, 반응은 드럼 브레이스(drum brace)를 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 드럼 크래들 용접부를 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 드럼 엔드 캡 어셈블리(drum end cap assembly)를 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 스프레이 바 베어링 허브를 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 드럼 베어링 플레이트를 포함한다. 일부 실시예에서, 반응 필터는 드럼 샤프트 마운트를 포함한다. 다른 양태에서, 임의의 선행하는 실시예의 반응 필터를 이용하여 탄소질 조성물을 여과하는 방법이 본 출원에 개시된다.
또 다른 양태에서, 장치가 본 출원에 개시되고, 상기 장치는 : 탱크로서, 상기 탱크는 탄소질 조성물을 포함하는, 상기 탱크; 상기 탱크에 장착된 믹서로서, 상기 탱크와 유체 연통하는, 상기 믹서; 및 상기 믹서에 기계적으로 결합된 탱크 교반기를 포함하며, 상기 탱크 교반기는 탱크의 탄소질 조성물을 교반하여, 약 1 톤/년(tpy) 초과의 속도로 산화된 형태의 탄소질 조성물을 형성하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 탱크는 적어도 약 100 갤런의 체적을 갖는다. 일부 실시예에서, 탱크는 유체를 홀딩하거나 함유한다. 일부 실시예에서, 유체는 탄소질 조성물을 포함한다. 일부 실시예에서, 탱크는 (i) 적어도 약 100 갤런의 액체, (ii) 적어도 약 150 파운드의 얼음, 또는 (iii) 액체 및 적어도 약 150 파운드 의 얼음을 홀딩하거나 함유한다. 일부 실시예에서, 탱크는 (i) 적어도 하나의 입구(inlet), (ii) 적어도 하나의 출구 또는(iii) 적어도 하나의 입구 및 적어도 하나의 출구를 포함한다. 추가 실시예에서, 탱크는 탱크의 상부에 있는 제 1 입구 및 탱크의 후면의 바닥 왼쪽 에지에 있는 제 2 입구를 포함한다. 추가 실시예에서, 탱크는 탱크의 중앙 단부의 상부에 제 1 출구 및 바닥에 제 2 출구를 포함한다. 일부 실시예에서, 믹서는 믹서 보울(mixer bowl)을 포함한다. 추가 실시예에서, 믹서 보울은 믹서 보울과 실질적으로 동일 평면에(flush with) 장착된 버터플라이 밸브를 포함하고, 여기서 믹서는 버터플라이 밸브를 통해 탱크와 유체 연통된다. 일부 실시예에서, 믹서는 탱크의 상부에 장착된다. 일부 실시예에서, 믹서는 탱크 교반기를 믹서에 기계적으로 결합하는 샤프트를 포함한다. 추가 실시예에서, 샤프트는 구동 샤프트를 포함한다. 일부 실시예에서, 믹서는 탱크에 대해 움직일 수 있도록 슬라이드 상에 구성된다. 추가 실시예에서, 탱크의 세척을 용이하게 하기 위해 믹서가 탱크로부터 멀어지도록 슬라이딩된다. 일부 실시예에서, 디바이스는 복수의 탱크 교반기를 포함한다. 일부 실시예에서, 탱크 교반기는 믹서의 전방 부착물로부터 떨어진 구동 샤프트로 구동된다. 일부 실시예에서, 탱크 교반기는 적어도 분당 약 60 회전수의 파워/주파수로 구동된다. 일부 실시예에서, 탱크 교반기는 교반기 블레이드를 포함한다. 추가 실시예에서, 교반기 블레이드는 탱크의 모든 측면 및 바닥으로부터 적어도 약 ½ 인치의 간극을 갖는 2 열의 4 개의 블레이드를 포함한다. 일부 실시예에서, 교반기 블레이드 중 하나 이상의 최상단 블레이드는 탱크의 상부로부터 적어도 약 6 인치, 탱크의 각각의 측면으로부터 적어도 약 1/2 인치이다. 일부 실시예에서, 디바이스는 (i) 믹서와 탱크 교반기 사이의 변속기, 탱크 교반기를 작동 시키도록 구성된, 상기 변속기, 또는 (ii) 탱크 교반기를 작동 시키도록 구성된 모터를 추가로 포함하고, 상기 모터는 믹서로부터 분리된다. 추가 실시예에서, 장치는 기어 박스를 포함한다. 일부 실시예에서, 장치는 믹서와 전기 통신하는 전원을 포함한다. 일부 실시예에서, 탄소질 조성물의 산화된 형태는 약 2 tpy 초과의 속도로 형성된다. 일부 실시예에서, 탄소질 조성물의 산화된 형태는 약 5 tpy 초과의 속도로 형성된다. 다른 양태에서, 임의의 선행하는 실시예의 장치를 이용하여 탄소질 조성물을 가공하는 방법이 본 출원에 개시된다. 일부 실시예에서, 시스템은 수냉식 유닛을 포함한다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 물을 저장하기 위한 내부 공간을 포함한다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 반응 용기 및/또는 탱크에 유체 흐름 가능하게 결합된다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 수냉식 유닛의 내부로부터 열 이득 및/또는 열 손실을 감소시키도록 절연된다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 냉각수, 얼음 및/또는 얼음물을 포함한다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 물을 저장하고 타겟 온도 미만으로 물을 유지하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 냉장되거나 냉장 유닛에 결합된다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 탄소질 조성물의 온도를 감소시키기 위해 물을 반응 믹서 및/또는 탱크에 분배하도록 구성된다.
본 발명의 신규한 특징은 첨부된 청구 범위에 구체적으로 기재되어 있다. 보다 나은 본 발명의 특징 및 이점에 대한 이해는 예시적인 실시예들을 개시하는 이하의 상세한 설명을 참조함으로써 얻어질 것이고, 여기서 본 발명의 원리들이 이용되고, 및 첨부된 도면 또는 도면(또한, 본 출원에 " 도" 및 "도면들") :
도 1은 2 개의 용기를 포함하는 시스템의 개략도이다.
도 2는 2 개의 용기를 포함하는 다른 시스템의 개략도이다.
도 3a 및 도 3b는 탱크 교반기 및 관련 컴포넌트의 개략도를 도시한다.
도 4는 믹서 보울 및 관련 컴포넌트의 개략도를 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 탱크 및 관련 컴포넌트를 개략적으로 도시한다.
도 6은 흑연으로부터 산화 흑연을 제조 (또는 합성)하는 방법을 개략적으로 도시한다.
도 7은 정전 용량 대 반응 시간의 측정의 예를 도시한다.
도 8은 정전 용량 대 반응 시간의 측정의 다른 예를 도시한다.
도 9는 정전 용량 대 반응 시간의 측정의 또 다른 예를 도시한다.
도 10은 도 9의 샘플로 구성된 이중층 디바이스의 CV(cyclic voltammetry) 스캔을 도시한다.
도 11a 및 도 11b는 CV(cyclic voltammetry) 스캔의 비교를 제공한다.
도 12는 다수의 염산(HCl) 세척의 함수로서 정전 용량을 도시한다.
도 13a, 도 13b 및 도 13c는 프레임 어셈블리 (예를 들어, GSRF-0100)의 실시예를 도시한다.
도 14a 및 도 14b는 크래들 피벗 어셈블리 (예를 들어, GSRF-0106)의 실시예를 도시한다.
도 15는 드럼 크래들 어셈블리 (예를 들어, GSRF-0104)의 실시예를 도시한다.
도 16a 및 16b는 드럼 크래들 어셈블리 (예를 들어, GSRF-0108)의 실시예를 도시한다.
도 16c 및 도 16d는 드럼 어셈블리의 다른 실시예를 도시한다.
도 17은 아이들러 샤프트 및 구동 샤프트 (예를 들어, GSRF-0011)의 실시예를 도시한다.
도 18은 구동 슈라우드 (예를 들어, GSRF-0012)의 실시예를 도시하고;
도 19a 및 도 19b는 드럼 샤프트 지지체 (예를 들어, GSRF-0013)의 실시예를 도시한다.
도 20은 모터 마운트 플레이트 (예를 들어, GSRF-0014)의 실시예를 도시한다.
도 21a, 도 21b 및 도 21c는 프레임 용접부 (예를 들어, GSRF-0101)의 실시예를 도시한다.
도 22는 리드 용접부 (예를 들어, GSRF-0102)의 실시예를 도시한다.
도 23은 드레인 팬 용접부 (예를 들어, GSRF-0103)의 실시예를 도시한다.
도 24는 리드 스톱(lid stop) (예를 들어, GSRF-0015)의 실시예를 도시한다.
도 25a 및 도 25b는 크래들 피벗 용접부 (예를 들어, GSRF-0105)의 실시예를 도시한다.
도 26a 및 도 26b는 드럼 롤 가이드 및 드럼 브레이스 (예를 들어, GSRF-0010)의 실시예를 도시한다.
도 27은 드럼 크래들 용접부 (예를 들어, GSRF-0107)의 실시예를 도시한다.
도 28a, 도 28b 및 도 28c는 스프레이 바 어셈블리 (예를 들어, GSRF-0109)의 실시예를 도시한다.
도 29a 및 29b는 드럼 엔드 캡 어셈블리 (예를 들어, GSRF-0110)의 실시예를 도시한다.
도 30a, 도 30b, 도 30c 및 도 30d는 드럼 프레임 (예를 들어, GSRF-0001)의 실시예를 도시한다.
도 31은 드럼 스티프너(drum stiffer) (예를 들어, GSRF-0002)의 실시예를 도시한다.
도 32는 드럼 스티프너 링 (예를 들어, GSRF-0003)의 실시예를 도시한다.
도 33은 드럼 메쉬 (예를 들어, GSRF-0004)의 실시예를 도시한다.
도 34는 드럼 마이크론 필터 (예를 들어, GSRF-0009)의 실시예를 도시한다.
도 35는 스프레이 바 (예를 들어, GSRF-0005)의 실시예를 도시한다.
도 36은 드럼 베어링 플레이트 (예를 들어, GSRF-0006)의 실시예를 도시한다.
도 37은 유체 측면 상의 스프레이 바 베어링 허브 (예를 들어, GSRF-0007)의 실시예를 도시한다.
도 38은 유체 측면 상의 드럼 샤프트 마운트 (예를 들어, GSRF-0008)의 실시예를 도시한다.
도 39는 아이들러 측면의 스프레이 바 베어링 허브의 실시예 (예를 들어, GSRF-0007)를 도시한다.
도 40은 아이들러 측면 상의 드럼 샤프트 마운트 (예를 들어, GSRF-0008)의 실시예를 도시한다.
도 41a 및 도 41b는 rGO/그래핀 제 2 반응 필터의 실시예를 도시한다.
도 42는 도 41a-41b 및 도 43a-43f의 rGO/그래핀 제 2 반응 필터를 사용한 언로딩 절차를 도시한다.
도 43a, 도 43b, 도 43c, 도 43d, 도 43e 및 도 43f는 rGO/그래핀 2 반응 필터 (예를 들어, GSRF-1000)의 예를 도시한다.
도 44는 확장 가능한 반응기의 실시예 및 확장 가능한 반응기를 사용하는 절차의 실시예를 도시한다.
도 45는 전방 및 후방의 후드 용접부를 갖는 어셈블리 커버 (예를 들어, GSRF-0111, GSRF-0112)의 실시예를 도시한다.
도 46a는 제 1 반응 시스템의 보울 리프트 락(bowl lift lock)의 실시예를 도시한다.
도 46b 및 도 46c는 제 1 반응 믹서 어셈블리의 실시예들을 도시한다.
도 46d는 제 1 반응 시스템 믹서 어셈블리의 리드 또는 커버의 실시예를 도시한다.
도 46e는 제 1 반응 시스템 믹서 어셈블리의 다른 실시예를 도시한다.
도 46f는 제 1 반응 믹서 어셈블리 및 제 1 반응 탱크를 포함하는 제 1 반응 시스템의 실시예를 도시한다.
도 46g는 제 1 반응 시스템의 다른 실시예를 도시한다.
도 46h는 제 1 반응 시스템 믹서 어셈블리의 리드 또는 커버 및 믹서의 실시예를 도시한다.
도 46i는 제 1 반응 시스템 믹서 어셈블리의 리드 또는 커버 및 믹서의 실시예를 추가 도면을 도시한다.
도 46j는 제 1 반응 시스템의 실시예를 도시한다.
도 47은 제 1 반응 시스템, 탈 이온수 홀딩 탱크, 산 홀딩 탱크, 제 2 반응 시스템, 및 제 2 반응 필터의 실시예를 도시한다.
도 48은 리프트 캐리지 스키드 플레이트(lift carriage skid plate) (예를 들어, GFRC-0001)의 실시예를 도시한다.
도 49는 보울 리프트 락 스페이서(bowl lift lock spacer) (예를 들어, GFRC-0002)의 실시예를 도시한다.
도 50은 리프트 모터 마운트 플레이트 (예를 들어, GFRC-0004)의 실시예를 도시한다.
도 51은 리프트 엘보우 스페이서 플레이트 (예를 들어, GFRC-0005)의 실시예를 도시한다.
도 52는 믹서 센서 브라켓 (예를 들어, GFRC-0006)의 실시예를 도시한다.
도 53은 탱크 모터 마운트 (예를 들어, GFRC-0008)의 실시예를 도시한다.
도 54는 믹서 토크 브라켓 (예를 들어, GFRC-0009)의 실시예를 도시한다.
도 55는 믹서 스프레이 바 (예를 들어, GFRC-0010)의 실시예를 도시한다.
도 56은 탱크 믹서 샤프트 (예를 들어, GFRC-0011)의 실시예를 도시한다.
도 57은 탱크 믹서 블레이드 (예를 들어, GFRC-0012)의 실시예를 도시한다.
도 58은 보울 마운트 플레이트 (예를 들어, GFRC-0013)의 실시예를 도시한다.
도 59는 캐리지 스위치 마운트 플레이트 (예를 들어, GFRC-0014)의 실시예를 도시한다.
도 60은 제 1 반응 믹서 블레이드 (예를 들어, GFRC-0016)의 실시예를 도시한다.
도 61은 제 1 반응 스크레이퍼 블레이드 마운트 (예를 들어, GFRC-0017)의 실시예를 도시한다.
도 62는 제 1 반응 스크레이퍼 블레이드 샤프트 (예를 들어, GFRC-0018)의 실시예를 도시한다.
도 63은 제 1 반응 스크레이퍼 블레이드 홀더 (예를 들어, GFRC-0019)의 실시예를 도시한다.
도 64는 제 1 반응 패들 샤프트 (예를 들어, GFRC-0020)의 실시예를 도시한다.
도 65는 제 1 반응 패들 캡 (예를 들어, GFRC-0021)의 실시예를 도시한다.
도 66은 제 1 반응 믹서 구동 샤프트 (예를 들어, GFRC-0022)의 실시예를 도시한다.
도 67은 제 1 반응 패들 스톱 (예를 들어, GFRC-0024)의 실시예를 도시한다.
도 68a 및 도 68b는 제 1 반응 프레임 용접부 (예를 들어, GFRC-0101)의 실시예를 도시한다.
도 69a 및 도 69b는 리프트 캐리지 용접부 (예를 들어, GFRC-0102)의 실시예를 도시한다.
도 70은 리프트 캐리지 브레이스 (예를 들어, GFRC-0103)의 실시예를 도시한다.
도 71은 리프트 캐리지 (예를 들어, GFRC-0104)의 실시예를 도시한다.
도 72는 제 1 반응 상부 플레이트 (예를 들어, GFRC-0105)의 실시예를 도시한다.
도 73은 믹서 모터 마운트 (예를 들어, GFRC-0108)의 실시예를 도시한다.
도 74는 1000 갤런 탱크 믹서 패들 (예를 들어, GFRC-0109)의 실시예를 도시한다.
도 75는 150 갤런 탱크 믹서 패들 (예를 들어, GFRC-0110)의 실시예를 도시한다.
도 76a 및 도 76b는 제 1 반응 프레임 쉘프(reaction frame shelf) (예를 들어, GFRC-0111)의 실시예를 도시한다.
도 76c는 얼음 오거 피드(ice auger feed)(4703) 및 과망간산 칼륨 오거 피드(4705)을 갖는 제 1 반응 프레임 쉘프의 실시예를 도시한다.
도 77a 및 도 77b는 제 1 반응 패들 어셈블리 (예를 들어, GFRC-0112)의 실시예를 도시한다.
도 78은 진공 여과 장치에 사용된 드레인 팬(예를 들어, VAC-0010)을 도시한다.
도 79는 진공 여과 장치에 사용되는 진공 테이블 트레이 메쉬(예를 들어, VAC-0011)를 도시한다.
도 80은 진공 여과 장치에 사용되는 트레이 측면 (예를 들어, VAC-0012)를 도시한다.
도 81은 진공 여과 장치에 사용되는 트레이 베이스 플레이트 (예를 들어, VAC-0013)를 도시한다.
도 82는 진공 여과 장치에 사용되는 베어링 플레이트 (예를 들어, VAC-0014)를 도시한다.
도 83은 진공 여과 장치에 사용되는 모터 마운트 플레이트 (예를 들어, VAC-0015)를 도시한다.
도 84는 진공 여과 장치에 사용되는 레일 거싯(rail gusset)(예를 들어, VAC-0016)을 도시한다.
도 85는 진공 여과 장치에 사용된 풋 플레이트(예를 들어, VAC-0017)를 도시한다.
도 86a 및 도 86b는 진공 여과 장치에 사용되는 진공 테이블 프레임 및 전기 시스템(예를 들어, VAC-0105)를 도시한다.
도 86c는 진공 여과 장치의 조정 가능한 액추에이터 및 근접 센서를 도시한다.
도 86d는 진공 테이블 트레이를 제 위치에 클램핑하기 위한 조절가능한 메커니즘을 도시한다.
도 87은 진공 여과 장치에 사용되는 진공 테이블 트레이 (예를 들어, VAC-0102)를 도시한다.
도 87b는 진공 여과 장치에 사용되는 스프레이 바 스티프너를 도시한다.
도 87c는 스프레이 바 어셈블리에 사용된 스프레이 바를 도시한다.
도 87d는 진공 여과 장치에 사용되는 스프레이 바 어셈블리를 도시한다.
도 88a 및 도 88b는 진공 여과 장치 (예를 들어, VAC-1000)를 도시한다.
도 88c는 진공 여과 장치에 사용되는 진공 탱크를 도시한다.
도 88d는 진공 테이블 트레이에 사용되는 메쉬 지지체를 도시한다.
도 89는 기판 또는 필름을 코팅하는 방법을 도시한다.
도 90은 기판 절단 및/또는 분열시키는 장치를 도시한다.
도 91은 슬러리 혼합 장치를 도시한다.
도 92는 슬러리의 점도 측정을 도시한다.
도 93은 슬러리 및 진공 필터 혼합을 위한 장치를 도시한다.
도 94는 필름 기판을 코팅하기 위한 장치를 도시한다.
도 95는 필름 기판을 롤링하기 위한 장치를 도시한다.
도 96은 필름 기판을 롤링하기 위한 장치를 도시한다.
도 97은 필름 기판을 도시한다.
도 98은 필름 기판을 도시한다.
도 99는 필름 기판을 슬러리로 코팅하기 위한 장치를 도시한다.
도 100은 슬러리 코팅된 필름의 스트립을 절단하기 위한 장치를 도시한다.
도 101은 슬러리 코팅된 필림의 예시적인 스트립을 도시한다.
도 102는 필름 기판으로부터 분리된 슬러리 층을 갖는 슬러리 코팅된 필름의 예시적인 스트립을 도시한다.
도 103은 배터리 젤리 롤(battery jelly roll) (예를 들어, 권선 기계(winding machine))을 제조하기 위한 장치를 도시한다.
도 104는 셀을 도시한다.
도 105는 배터리 캔 (예를 들어, 스폿 용접기)에 애노드를 부착하기 위한 장치를 도시한다.
도 106은 예시적인 셀 재킷(cell jacket)을 도시한다.
도 107은 셀 재킷 및 탭(tab)을 도시한다.
도 108은 예시적인 에너지 저장 디바이스를 도시한다.
도 109는 에너지 저장 디바이스를 위한 테스트 리그(test rig)를 도시한다.
도 1은 2 개의 용기를 포함하는 시스템의 개략도이다.
도 2는 2 개의 용기를 포함하는 다른 시스템의 개략도이다.
도 3a 및 도 3b는 탱크 교반기 및 관련 컴포넌트의 개략도를 도시한다.
도 4는 믹서 보울 및 관련 컴포넌트의 개략도를 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 탱크 및 관련 컴포넌트를 개략적으로 도시한다.
도 6은 흑연으로부터 산화 흑연을 제조 (또는 합성)하는 방법을 개략적으로 도시한다.
도 7은 정전 용량 대 반응 시간의 측정의 예를 도시한다.
도 8은 정전 용량 대 반응 시간의 측정의 다른 예를 도시한다.
도 9는 정전 용량 대 반응 시간의 측정의 또 다른 예를 도시한다.
도 10은 도 9의 샘플로 구성된 이중층 디바이스의 CV(cyclic voltammetry) 스캔을 도시한다.
도 11a 및 도 11b는 CV(cyclic voltammetry) 스캔의 비교를 제공한다.
도 12는 다수의 염산(HCl) 세척의 함수로서 정전 용량을 도시한다.
도 13a, 도 13b 및 도 13c는 프레임 어셈블리 (예를 들어, GSRF-0100)의 실시예를 도시한다.
도 14a 및 도 14b는 크래들 피벗 어셈블리 (예를 들어, GSRF-0106)의 실시예를 도시한다.
도 15는 드럼 크래들 어셈블리 (예를 들어, GSRF-0104)의 실시예를 도시한다.
도 16a 및 16b는 드럼 크래들 어셈블리 (예를 들어, GSRF-0108)의 실시예를 도시한다.
도 16c 및 도 16d는 드럼 어셈블리의 다른 실시예를 도시한다.
도 17은 아이들러 샤프트 및 구동 샤프트 (예를 들어, GSRF-0011)의 실시예를 도시한다.
도 18은 구동 슈라우드 (예를 들어, GSRF-0012)의 실시예를 도시하고;
도 19a 및 도 19b는 드럼 샤프트 지지체 (예를 들어, GSRF-0013)의 실시예를 도시한다.
도 20은 모터 마운트 플레이트 (예를 들어, GSRF-0014)의 실시예를 도시한다.
도 21a, 도 21b 및 도 21c는 프레임 용접부 (예를 들어, GSRF-0101)의 실시예를 도시한다.
도 22는 리드 용접부 (예를 들어, GSRF-0102)의 실시예를 도시한다.
도 23은 드레인 팬 용접부 (예를 들어, GSRF-0103)의 실시예를 도시한다.
도 24는 리드 스톱(lid stop) (예를 들어, GSRF-0015)의 실시예를 도시한다.
도 25a 및 도 25b는 크래들 피벗 용접부 (예를 들어, GSRF-0105)의 실시예를 도시한다.
도 26a 및 도 26b는 드럼 롤 가이드 및 드럼 브레이스 (예를 들어, GSRF-0010)의 실시예를 도시한다.
도 27은 드럼 크래들 용접부 (예를 들어, GSRF-0107)의 실시예를 도시한다.
도 28a, 도 28b 및 도 28c는 스프레이 바 어셈블리 (예를 들어, GSRF-0109)의 실시예를 도시한다.
도 29a 및 29b는 드럼 엔드 캡 어셈블리 (예를 들어, GSRF-0110)의 실시예를 도시한다.
도 30a, 도 30b, 도 30c 및 도 30d는 드럼 프레임 (예를 들어, GSRF-0001)의 실시예를 도시한다.
도 31은 드럼 스티프너(drum stiffer) (예를 들어, GSRF-0002)의 실시예를 도시한다.
도 32는 드럼 스티프너 링 (예를 들어, GSRF-0003)의 실시예를 도시한다.
도 33은 드럼 메쉬 (예를 들어, GSRF-0004)의 실시예를 도시한다.
도 34는 드럼 마이크론 필터 (예를 들어, GSRF-0009)의 실시예를 도시한다.
도 35는 스프레이 바 (예를 들어, GSRF-0005)의 실시예를 도시한다.
도 36은 드럼 베어링 플레이트 (예를 들어, GSRF-0006)의 실시예를 도시한다.
도 37은 유체 측면 상의 스프레이 바 베어링 허브 (예를 들어, GSRF-0007)의 실시예를 도시한다.
도 38은 유체 측면 상의 드럼 샤프트 마운트 (예를 들어, GSRF-0008)의 실시예를 도시한다.
도 39는 아이들러 측면의 스프레이 바 베어링 허브의 실시예 (예를 들어, GSRF-0007)를 도시한다.
도 40은 아이들러 측면 상의 드럼 샤프트 마운트 (예를 들어, GSRF-0008)의 실시예를 도시한다.
도 41a 및 도 41b는 rGO/그래핀 제 2 반응 필터의 실시예를 도시한다.
도 42는 도 41a-41b 및 도 43a-43f의 rGO/그래핀 제 2 반응 필터를 사용한 언로딩 절차를 도시한다.
도 43a, 도 43b, 도 43c, 도 43d, 도 43e 및 도 43f는 rGO/그래핀 2 반응 필터 (예를 들어, GSRF-1000)의 예를 도시한다.
도 44는 확장 가능한 반응기의 실시예 및 확장 가능한 반응기를 사용하는 절차의 실시예를 도시한다.
도 45는 전방 및 후방의 후드 용접부를 갖는 어셈블리 커버 (예를 들어, GSRF-0111, GSRF-0112)의 실시예를 도시한다.
도 46a는 제 1 반응 시스템의 보울 리프트 락(bowl lift lock)의 실시예를 도시한다.
도 46b 및 도 46c는 제 1 반응 믹서 어셈블리의 실시예들을 도시한다.
도 46d는 제 1 반응 시스템 믹서 어셈블리의 리드 또는 커버의 실시예를 도시한다.
도 46e는 제 1 반응 시스템 믹서 어셈블리의 다른 실시예를 도시한다.
도 46f는 제 1 반응 믹서 어셈블리 및 제 1 반응 탱크를 포함하는 제 1 반응 시스템의 실시예를 도시한다.
도 46g는 제 1 반응 시스템의 다른 실시예를 도시한다.
도 46h는 제 1 반응 시스템 믹서 어셈블리의 리드 또는 커버 및 믹서의 실시예를 도시한다.
도 46i는 제 1 반응 시스템 믹서 어셈블리의 리드 또는 커버 및 믹서의 실시예를 추가 도면을 도시한다.
도 46j는 제 1 반응 시스템의 실시예를 도시한다.
도 47은 제 1 반응 시스템, 탈 이온수 홀딩 탱크, 산 홀딩 탱크, 제 2 반응 시스템, 및 제 2 반응 필터의 실시예를 도시한다.
도 48은 리프트 캐리지 스키드 플레이트(lift carriage skid plate) (예를 들어, GFRC-0001)의 실시예를 도시한다.
도 49는 보울 리프트 락 스페이서(bowl lift lock spacer) (예를 들어, GFRC-0002)의 실시예를 도시한다.
도 50은 리프트 모터 마운트 플레이트 (예를 들어, GFRC-0004)의 실시예를 도시한다.
도 51은 리프트 엘보우 스페이서 플레이트 (예를 들어, GFRC-0005)의 실시예를 도시한다.
도 52는 믹서 센서 브라켓 (예를 들어, GFRC-0006)의 실시예를 도시한다.
도 53은 탱크 모터 마운트 (예를 들어, GFRC-0008)의 실시예를 도시한다.
도 54는 믹서 토크 브라켓 (예를 들어, GFRC-0009)의 실시예를 도시한다.
도 55는 믹서 스프레이 바 (예를 들어, GFRC-0010)의 실시예를 도시한다.
도 56은 탱크 믹서 샤프트 (예를 들어, GFRC-0011)의 실시예를 도시한다.
도 57은 탱크 믹서 블레이드 (예를 들어, GFRC-0012)의 실시예를 도시한다.
도 58은 보울 마운트 플레이트 (예를 들어, GFRC-0013)의 실시예를 도시한다.
도 59는 캐리지 스위치 마운트 플레이트 (예를 들어, GFRC-0014)의 실시예를 도시한다.
도 60은 제 1 반응 믹서 블레이드 (예를 들어, GFRC-0016)의 실시예를 도시한다.
도 61은 제 1 반응 스크레이퍼 블레이드 마운트 (예를 들어, GFRC-0017)의 실시예를 도시한다.
도 62는 제 1 반응 스크레이퍼 블레이드 샤프트 (예를 들어, GFRC-0018)의 실시예를 도시한다.
도 63은 제 1 반응 스크레이퍼 블레이드 홀더 (예를 들어, GFRC-0019)의 실시예를 도시한다.
도 64는 제 1 반응 패들 샤프트 (예를 들어, GFRC-0020)의 실시예를 도시한다.
도 65는 제 1 반응 패들 캡 (예를 들어, GFRC-0021)의 실시예를 도시한다.
도 66은 제 1 반응 믹서 구동 샤프트 (예를 들어, GFRC-0022)의 실시예를 도시한다.
도 67은 제 1 반응 패들 스톱 (예를 들어, GFRC-0024)의 실시예를 도시한다.
도 68a 및 도 68b는 제 1 반응 프레임 용접부 (예를 들어, GFRC-0101)의 실시예를 도시한다.
도 69a 및 도 69b는 리프트 캐리지 용접부 (예를 들어, GFRC-0102)의 실시예를 도시한다.
도 70은 리프트 캐리지 브레이스 (예를 들어, GFRC-0103)의 실시예를 도시한다.
도 71은 리프트 캐리지 (예를 들어, GFRC-0104)의 실시예를 도시한다.
도 72는 제 1 반응 상부 플레이트 (예를 들어, GFRC-0105)의 실시예를 도시한다.
도 73은 믹서 모터 마운트 (예를 들어, GFRC-0108)의 실시예를 도시한다.
도 74는 1000 갤런 탱크 믹서 패들 (예를 들어, GFRC-0109)의 실시예를 도시한다.
도 75는 150 갤런 탱크 믹서 패들 (예를 들어, GFRC-0110)의 실시예를 도시한다.
도 76a 및 도 76b는 제 1 반응 프레임 쉘프(reaction frame shelf) (예를 들어, GFRC-0111)의 실시예를 도시한다.
도 76c는 얼음 오거 피드(ice auger feed)(4703) 및 과망간산 칼륨 오거 피드(4705)을 갖는 제 1 반응 프레임 쉘프의 실시예를 도시한다.
도 77a 및 도 77b는 제 1 반응 패들 어셈블리 (예를 들어, GFRC-0112)의 실시예를 도시한다.
도 78은 진공 여과 장치에 사용된 드레인 팬(예를 들어, VAC-0010)을 도시한다.
도 79는 진공 여과 장치에 사용되는 진공 테이블 트레이 메쉬(예를 들어, VAC-0011)를 도시한다.
도 80은 진공 여과 장치에 사용되는 트레이 측면 (예를 들어, VAC-0012)를 도시한다.
도 81은 진공 여과 장치에 사용되는 트레이 베이스 플레이트 (예를 들어, VAC-0013)를 도시한다.
도 82는 진공 여과 장치에 사용되는 베어링 플레이트 (예를 들어, VAC-0014)를 도시한다.
도 83은 진공 여과 장치에 사용되는 모터 마운트 플레이트 (예를 들어, VAC-0015)를 도시한다.
도 84는 진공 여과 장치에 사용되는 레일 거싯(rail gusset)(예를 들어, VAC-0016)을 도시한다.
도 85는 진공 여과 장치에 사용된 풋 플레이트(예를 들어, VAC-0017)를 도시한다.
도 86a 및 도 86b는 진공 여과 장치에 사용되는 진공 테이블 프레임 및 전기 시스템(예를 들어, VAC-0105)를 도시한다.
도 86c는 진공 여과 장치의 조정 가능한 액추에이터 및 근접 센서를 도시한다.
도 86d는 진공 테이블 트레이를 제 위치에 클램핑하기 위한 조절가능한 메커니즘을 도시한다.
도 87은 진공 여과 장치에 사용되는 진공 테이블 트레이 (예를 들어, VAC-0102)를 도시한다.
도 87b는 진공 여과 장치에 사용되는 스프레이 바 스티프너를 도시한다.
도 87c는 스프레이 바 어셈블리에 사용된 스프레이 바를 도시한다.
도 87d는 진공 여과 장치에 사용되는 스프레이 바 어셈블리를 도시한다.
도 88a 및 도 88b는 진공 여과 장치 (예를 들어, VAC-1000)를 도시한다.
도 88c는 진공 여과 장치에 사용되는 진공 탱크를 도시한다.
도 88d는 진공 테이블 트레이에 사용되는 메쉬 지지체를 도시한다.
도 89는 기판 또는 필름을 코팅하는 방법을 도시한다.
도 90은 기판 절단 및/또는 분열시키는 장치를 도시한다.
도 91은 슬러리 혼합 장치를 도시한다.
도 92는 슬러리의 점도 측정을 도시한다.
도 93은 슬러리 및 진공 필터 혼합을 위한 장치를 도시한다.
도 94는 필름 기판을 코팅하기 위한 장치를 도시한다.
도 95는 필름 기판을 롤링하기 위한 장치를 도시한다.
도 96은 필름 기판을 롤링하기 위한 장치를 도시한다.
도 97은 필름 기판을 도시한다.
도 98은 필름 기판을 도시한다.
도 99는 필름 기판을 슬러리로 코팅하기 위한 장치를 도시한다.
도 100은 슬러리 코팅된 필름의 스트립을 절단하기 위한 장치를 도시한다.
도 101은 슬러리 코팅된 필림의 예시적인 스트립을 도시한다.
도 102는 필름 기판으로부터 분리된 슬러리 층을 갖는 슬러리 코팅된 필름의 예시적인 스트립을 도시한다.
도 103은 배터리 젤리 롤(battery jelly roll) (예를 들어, 권선 기계(winding machine))을 제조하기 위한 장치를 도시한다.
도 104는 셀을 도시한다.
도 105는 배터리 캔 (예를 들어, 스폿 용접기)에 애노드를 부착하기 위한 장치를 도시한다.
도 106은 예시적인 셀 재킷(cell jacket)을 도시한다.
도 107은 셀 재킷 및 탭(tab)을 도시한다.
도 108은 예시적인 에너지 저장 디바이스를 도시한다.
도 109는 에너지 저장 디바이스를 위한 테스트 리그(test rig)를 도시한다.
탄소질 조성물 가공용 방법, 디바이스 및 시스템이 본 출원에 제공된다. 특정 실시예에서, 가공(processing)은 산화된 형태의 탄소질 조성물의 제조(또는 합성(synthesis) 및/또는 환원된 형태의 산화된 탄소질 조성물의 제조(또는 합성)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들은 방법, 흑연으로 산화 흑연 제조(또는 합성) 및/또는 산화 흑연으로부터 환원된 산화 흑연 제조 (또는 합성)을 위한 방법, 디바이스 및 시스템을 제공한다. 본 출원에 설명된 본 개시의 다양한 양태는 후술되는 임의의 특정 애플리케이션이나 임의의 다른 유형의 제조, 합성 또는 가공 설정에 적용 가능하다. 특정 실시예에서, 다른 제조, 합성, 가공 물질은 본 출원에 설명된 특징에서 동등하게 유익하다. 특정 실시예에서, 본 출원의 방법, 디바이스, 및 시스템은 바람직하게는 다양한 형태의 비 탄성질 조성물의 제조 (또는 합성)에 적용된다. 특정 실시예에서, 본 출원에 설명되는 주제는 독립적인 방법, 디바이스 또는 시스템, 또는 제조 또는 물질 (예를 들어, 화학 물질) 가공 시스템의 일부로 적용된다. 본 출원에 설명된 주제의 상이한 양태는 개별적으로, 총괄하여 또는 서로 조합되어 이해될 수 있음이 이해될 것이다.
본 출원에 개시된 주제의 양태는 물질의 제조 (또는 합성) 또는 가공을 위한 시스템(하나 이상의 디바이스를 포함)에 관한 것이다. 특정 실시예에서, 시스템은 산화된 형태의 탄소질 조성물을 제조하는데 사용된다.
본 출원에 개시된 주제의 다른 양태는 반응 시스템에 관한 것으로, 상기 반응 시스템은 : (a) 탄소질 조성물을 포함하는 반응 용기로서, 상기 용기는 (i) 상기 용기에 장착된 반응 믹서로서, 상기 반응 믹서는 상기 용기와 유체 연통하는, 상기 반응 믹서; 및 (ii) 상기 반응 믹서에 기계적으로 결합된 반응 교반기로서, 상기 반응 교반기는 상기 용기에 상기 탄소질 조성물을 교반하도록 구성된, 상기 반응 교반기를 포함하고; (b) 탱크를 포함하되, 상기 탱크는 (i) 상기 탱크에 장착된 탱크 믹서로서, 상기 탱크 믹서는 상기 용기와 유체 연통하는, 상기 탱크 믹서; 및 (ii) 상기 탱크 믹서에 기계적으로 결합된 탱크 교반기를 포함하고, 상기 교반기는 상기 조성물이 상기 탱크로 전달된 후 상기 탱크에 상기 탄소질 조성물을 교반하도록 구성되고; 상기 반응 시스템은 상기 반응 용기로부터 상기 탱크로 상기 탄소질 조성물을 전달하도록 구성된다.
본 출원에 개시된 주제의 다른 양태는 반응 필터에 관한 것으로, 상기 반응 필터는 (a) 드럼 어셈블리; (b) 드럼 어셈블리의 내부에 배치된 스프레이 바 어셈블리로서, 상기 스프레이 바 어셈블리는 (i) 세척액을 분배하기 위한 제 1 세트의 하나 이상의 개구; 및 (ii) 탄소질 조성물을 분배하기 위한 제 2 세트의 하나 이상의 개구;를 포함하고, 상기 드럼 어셈블리는 회전하도록 구성된다.
본 출원에 개시된 주제의 다른 양태는 반응 필터에 관한 것으로, 상기 반응 필터는 (a) 드럼 어셈블리; (b) 드럼 어셈블리의 내부에 배치된 스프레이 바 어셈블리를 포함하고, 상기 스프레이 바 어셈블리는 세척액 및 탄소질 조성물을 분배하도록 구성되고; 상기 드럼 어셈블리는 회전하도록 구성된다.
본 출원에 개시된 주제의 다른 양태는 장치로서, 상기 장치는 : 탱크로서, 상기 탱크는 탄소질 조성물을 포함하는, 상기 탱크; 상기 탱크에 장착된 믹서로서, 상기 탱크와 유체 연통하는, 상기 믹서; 및 상기 믹서에 기계적으로 결합된 탱크 교반기를 포함하며, 상기 탱크 교반기는 탱크의 탄소질 조성물을 교반하여, 약 1 톤/년(tpy) 초과의 속도로 산화된 형태의 탄소질 조성물을 형성하도록 구성된다.
본 출원에 개시된 주제의 다른 양태는 진공 여과 시스템에 관한 것으로, 상기 진공 여과 시스템은 : a) 배수(drainage)를 허용하도록 구성된 표면을 포함하는 필터 지지체; b) 상기 표면 상에 배치된 여과 물질로서, 상기 여과 물질은 탄소질 조성물을 여과하기 위한 세공(pore)을 포함하는 상기 여과 물질; c) 상기 여과 물질 상에 상기 탄소질 조성물 또는 세척액 중 적어도 하나를 분배하도록 위치된 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리(spray bar assembly); 및 d) 상기 탄소질 조성물의 여과를 향상시키기 위해 상기 필터 지지체에 부압(negative pressure)을 인가하도록 구성된 진공원을 포함한다.
본 출원에 개시된 주제의 다른 양태는 진공 여과 시스템에 관한 것으로, 상기 진공 여과 시스템은 : a) 배수를 허용하는 홀(hole)을 갖는 스페이서 물질을 포함하는 진공 테이블 트레이; b) 상기 스페이서 물질 상에 배치된 여과 물질로서, 상기 여과 물질은 탄소질 조성물을 보유하기에 적절한 평균 세공 크기를 갖는 세공을 포함하는, 상기 여과 물질; 및 c) 상기 여과 물질 상에 상기 탄소질 조성물을 분배하도록 구성되고 상기 탄소질 조성물 상에 세척액을 분배하도록 구성된 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리로서, 상기 탄소질 조성물의 적어도 80% w/w가 여과 후 보유되는, 상기 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리를 포함한다.
본 출원에 개시된 주제의 다른 양태는 진공 여과 시스템을 이용하여 산화 그래핀을 포함하는 탄소질 조성물 여과의 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 : a) 필터 지지체 및 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리 상에 배치된 여과 물질을 포함하는 상기 진공 여과 시스템을 제공하는 단계; b) 상기 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리에 의해, 산화 그래핀을 포함하는 탄소질 조성물을 상기 여과 물질 상에 분배하는 단계; 및 c) 상기 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리에 의해 상기 탄소질 조성물 상에 세척액을 분배하는 단계; 및 d) 상기 탄소질 조성물의 여과를 향상시키기 위해 상기 여과 물질에 흡착(suction)을 인가하는 단계로서, 상기 여과 물질은 상기 산화 그래핀을 보유하면서 여과액(filtrate)이 배수되게 하는, 상기 인가하는 단계를 포함한다.
본 출원에 개시된 주제의 다른 양태는 탄소계 전극 시트(carbon-based electrode sheet)를 생산하기 위해 고체 기판에 그래핀을 포함하는 탄소질 조성물을 분배하기 위한 시스템에 관한 것으로, 상기 시스템은 : a) 고체 기판에 맞물리는 표면을 갖는 제 1 롤러(roller)로서, 상기 롤러의 회전은 경로를 따라 상기 고체 기판을 전진하는, 상기 제 1 롤러; b) 상기 롤러가 상기 경로를 따라 상기 고체 기판을 전진할 때 상기 고체 기판으로 상기 탄소질 조성물을 분배하기 위해 상기 경로를 따라 위치된 프린트 어셈블리; 및 c) 상기 고체 기판 및 상기 탄소질 조성물을 탄소계 전극 시트의 수평 스트립으로 절단하는 상기 경로를 따라 위치된 일련의 커터를 포함하는 제 2 롤러를 포함한다.
본 출원에서 사용되는, "약"이라는 숫자는 해당 숫자를 포함하고 해당 숫자에 걸쳐 해당 숫자의 플러스 또는 마이너스 10% 범위를 의미한다. "약" 범위는 범위의 하한보다 10% 작고, 범위의 상한보다 10% 더 큰 범위로 연장된 범위를 지칭한다.
이제 도면에 대한 참조가 이루어질 것이다. 그 안의 도면 및 특징은 반드시 척도에 맞게 도시된 것은 아님을 이해할 것이다.
도 1은 2 개의 용기(vessel)를 포함하는 시스템(100)의 개략도이다. 특정 실시예에서, 시스템(100)은 제 1 반응 (예를 들어, 탄소질 조성물의 산화)을 수행하는데 사용된다. 특정 실시예에서, 시스템은 제 2 반응(예를 들어, 탄소질 조성물 환원)을 수행하는데 사용된다. 특정 실시예에서, 시스템은 제 1 용기 (예를 들어, 반응이 일어나는 반응 챔버 또는 반응 용기)(101) 및 제 2 용기 (예를 들어, 반응이 급냉되는 탱크 또는 믹서 탱크)(102)를 포함한다. 특정 실시예에서, 제 1 용기(101)는 개방 또는 폐쇄 (예를 들어, 밀봉)된다. 특정 실시예에서, 제 1 용기는 반응 챔버 (예를 들어, 반응 용기 또는 반응 보울)을 포함한다. 특정 실시예에서, 제 1 용기는 믹서 보울을 포함한다. 특정 실시예에서, 제 1 용기는 혼합 및/또는 반응하는 물질 또는 조성물을 함유한다. 제 1 용기 (예를 들어, 제 1 반응 용기, 반응 보울 등)에 대한 본 출원의 모든 설명은 믹서 보울 (또는 믹서)에 적용 가능 하며, 그 반대도 마찬가지이다. 특정 실시예에서, 믹서 또는 믹서 시스템(103)은 제 1 용기의 내용물 (예를 들어, 믹서 보울의 내용물)을 섞거나 또는 혼합한다. 일 예에서, 믹서는 20 쿼트(quart) 믹서이다. 특정 실시예에서, 믹서(103)는 제 1 용기의 내용물 (예를 들어, 믹서 보울의 내용물)을 섞거나 또는 혼합하는 하나 이상의 믹서 교반기(104)를 포함한다. 특정 실시예에서, 믹서(103)는 모터(미도시)를 포함한다. 특정 실시예에서, 모터는 믹서 교반기(104)를 구동시킨다. 특정 실시예에서, 믹서 교반기는 샤프트(105), 패들(paddle), 블레이드(blade) 또는 다른 교반기(106)를 포함한다. 특정 실시예에서, 모터는 본 명세서의 다른 곳에 설명된 시스템(100)의 다른 컴포넌트에 추가로 결합된다. 특정 실시예에서, 믹서(103)는 팬(107), 옵션의 신선한 공기 취수구(108) 및/또는 하나 이상의 제어부(109)를 포함한다. 특정 실시예에서, 전원(미도시)은 믹서(103)와 전기적으로 통신한다. 특정 실시예에서, 믹서(103)는 제 1 용기 (예를 들어, 믹서 보울)(101)(즉, 믹서 보울은 믹서 시스템의 일부이다)를 포함한다. 특정 실시예에서, 옵션의 신선한 공기 취수구(108)는 예를 들어, 부식성 가스 (예를 들어, 믹서(103) 또는 시스템(100)의 임의의 다른 엘리먼트내 부식성 가스)로부터 모터를 보호하기 위해 공기를 빨아들인다. 특정 실시예에서, 신선한 공기 취수구(108)는 특정 실시예에서 제공되지 않는다 (예를 들어, 모터가 유압 모터인 경우 일부 경우들에서 신선한 공기가 사용되지 않을 수 있음). 특정 실시예에서, 모터는 믹서 교반기(104) 및/또는 시스템(100)의 다른 컴포넌트를 적절히 구동시킬 수 있는 임의의 적절한 모터이다. 특정 실시예에서, 모터는 유압 모터, 전기 모터 또는 다른 모터이다.
특정 실시예에서, 믹서는 유체 (예를 들어, 고체, 액체, 또는 기체)를 포함한다(예를 들어, 홀드 또는 함유한다). 특정 실시예에서, 믹서는 액체 (예를 들어, 황산), 고체 (예를 들어, 흑연), 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 특정 실시예에서, 믹서의 내용물은 적절한 온도 예컨대, 예를 들어, 약 0℃, 1℃, 2℃, 3℃, 4℃, 6℃, 8℃, 10℃, 15℃, 20℃, 25℃, 30℃, 35℃, 40℃, 45℃, 50℃, 55℃, 60℃, 65℃, 70℃, 75℃, 80℃, 85℃, 90℃, 95℃, 또는 100℃ 이하에서 유지된다. 일 예에서, 믹서의 내용물은 약 0 ℃로 유지된다. 다른 예에서, 믹서의 내용물은 약 15 ℃ 미만으로 유지된다. 특정 실시예에서, 믹서에서 혼합물의 반응 온도 및/또는 반응 시간이 제어된다. 특정 실시예에서, 반응 시간 및/또는 반응 온도는 적절한 값 미만으로 유지된다 (예를 들어, 믹서의 내용물이 약 0 ℃의 온도 또는 약 15 ℃ 미만의 온도에서 유지되도록). 특정 실시예에서, 반응 온도는, 예를 들어, 믹서 보울 주위의 튜브 또는 코일을 냉각시킴으로써, 믹서 보울을 온도 제어되는 욕조에 (예를 들어, 서모스탯 제어 욕조 또는 빙욕(ice bath))에 침지시킴으로써, 다른 냉각 방법 또는 이들의 임의의 조합에 의해 감소된다. 특정 실시예에서, 냉각 코일/튜브는 냉각수를 순환시킨다. 특정 실시예에서, 냉각수의 유량은 온도를 감소시키기 위해 증가된다. 특정 실시예에서, 냉각수의 온도는 온도를 감소시키기 위하여 감소되었다. 특정 실시예에서, 반응 온도 및/또는 반응 시간은 믹서 보울의 내용물에 하나 이상의 반응물의 첨가 속도를 변화시킴으로써 변한다 (예를 들어, 온도는 발열 반응으로 되는 반응물이 첨가되는 속도를 줄임으로써 감소된다). 특정 실시예에서, 믹서 보울의 내용물은 약 7, 6, 5, 4, 또는 3.5 이하의 pH에 있다. 특정 실시예에서, 믹서 보울의 내용물은 약 7.0, 6.9, 6.8, 6.7, 6.6, 6.5, 6.4, 6.3, 6.2, 6.1, 6.0, 5.9, 5.8, 5.7, 5.6, 5.5, 5.4, 5.3, 5.2, 5.1, 5.0, 4.9, 4.8, 4.7, 4.6, 4.5, 4.4, 4.3, 4.2, 4.1, 4.0, 3.9, 3.8, 3.7, 3.6, 3.5, 3.4, 3.3, 3.2, 3.1, 3.0, 2.9, 2.8, 2.7, 2.6, 2.5, 2.4, 2.3, 2.2, 2.1, 2.0, 1.9, 1.8, 1.7, 1.6, 1.5, 1.4, 1.3, 1.2, 1.1, 1.0, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 또는 약 0.1 이하의 pH에 있다. 특정 실시예에서, 믹서 보울의 내용물은 약 3 내지 약 7의 pH를 갖는다. 특정 실시예에서, 믹서 보울의 내용물은 적어도 약 3의 pH를 갖는다. 특정 실시예에서, 믹서 보울의 내용물은 약 7이하의 pH를 갖는다. 특정 실시예에서, 믹서 보울의 내용물은 약 3 내지 약 3.5, 약 3 내지 약 4, 약 3 내지 약 4.5, 약 3 내지 약 5, 약 3 내지 약 5.5, 약 3 내지 약 6, 약 3 내지 약 6.5, 약 3 내지 약 7, 약 3.5 내지 약 4, 약 3.5 내지 약 4.5, 약 3.5 내지 약 5, 약 3.5 내지 약 5.5, 약 3.5 내지 약 6, 약 3.5 내지 약 6.5, 약 3.5 내지 약 7, 약 4 내지 약 4.5, 약 4 내지 약 5, 약 4 내지 약 5.5, 약 4 내지 약 6, 약 4 내지 약 6.5, 약 4 내지 약 7, 약 4.5 내지 약 5, 약 4.5 내지 약 5.5, 약 4.5 내지 약 6, 약 4.5 내지 약 6.5, 약 4.5 내지 약 7, 약 5 내지 약 5.5, 약 5 내지 약 6, 약 5 내지 약 6.5, 약 5 내지 약 7, 약 5.5 내지 약 6, 약 5.5 내지 약 6.5, 약 5.5 내지 약 7, 약 6 내지 약 6.5, 약 6 내지 약 7, 또는 약 6.5 내지 약 7의 pH를 갖는다. 특정 실시예에서, 믹서 보울은 적어도 약 0.1 갤런, 0.2 갤런, 0.5 갤런, 1 갤런, 2 갤런, 3 갤런, 4 갤런, 5 갤런, 6 갤런, 7 갤런, 8 갤런, 9 갤런, 10 갤런, 15 갤런, 25 갤런, 50 갤런, 75 갤런, 80 갤런, 85 갤런, 90 갤런, 100 갤런, 250 갤런, 500 갤런, 750 갤런, 1,000 갤런, 5,000 갤런, 10,000 갤런, 15,000 갤런, 25,000 갤런, 50,000 갤런, 100,000 갤런, 150,000 갤런, 200,000 갤런, 1,000 입방 미터, 5,000 입방 미터, 10,000 입방 미터, 50,000 입방 미터, 100,000 입방 미터, 또는 500,000 입방 미터의 체적을 갖는다.
특정 실시예에서, 믹서 교반기는 약 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195, 200, 205, 210, 215, 220, 225, 230, 235, 240, 245, 또는 250 분당 회전수(rpm) 이상의 파워/주파수에서 구동된다. 특정 실시예에서, 믹서 교반기는 최대 약 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195, 200, 205, 210, 215, 220, 225, 230, 235, 240, 245, 또는 250 분당 회전수 (rpm) 파워/주파수에서 구동된다. 특정 실시예에서, 믹서 교반기는 약 20 rpm 내지 약 300 rpm의 파워/주파수로 구동된다. 특정 실시예에서, 믹서 교반기는 적어도 약 20 rpm의 파워/주파수로 구동된다. 특정 실시예에서, 믹서 교반기는 최대 약 300 rpm의 파워/주파수로 구동된다. 특정 실시예들에서, 믹서 교반기는 약 20 rpm 내지 약 60 rpm, 약 20 rpm 내지 약 100 rpm, 약 20 rpm 내지 약 150 rpm, 약 20 rpm 내지 약 200 rpm, 약 20 rpm 내지 약 250 rpm, 약 20 rpm 내지 약 300 rpm, 약 60 rpm 내지 약 100 rpm, 약 60 rpm 내지 약 150 rpm, 약 60 rpm 내지 약 200 rpm, 약 60 rpm 내지 약 250 rpm, 약 60 rpm 내지 약 300 rpm, 약 100 rpm 내지 약 150 rpm, 약 100 rpm 내지 약 200 rpm, 약 100 rpm 내지 약 250 rpm, 약 100 rpm 내지 약 300 rpm, 약 150 rpm 내지 약 200 rpm, 약 150 rpm 내지 약 250 rpm, 약 150 rpm 내지 약 300 rpm, 약 200 rpm 내지 약 250 rpm, 약 200 rpm 내지 약 300 rpm, 또는 약 250 rpm 내지 약 300 rpm의 파워/주파수에서 구동된다. 일 예에서, 믹서 교반기는 적어도 약 60, 100 또는 200 분당 회전수의 파워/주파수에서 구동된다.
특정 실시예에서, 믹서 시스템은 리본 믹서, V 블렌더, 연속 프로세서, 원추형 스크류 믹서, 스크류 믹서, 더블 콘 믹서, 고 점도 믹서, 역 회전 믹서, 이중 또는 삼중 샤프트 믹서, 진공 믹서, 분산 믹서, 패들 믹서, 제트 믹서, 드럼 믹서, 오거(auger) 믹서, 수직 믹서, 로터리 믹서, 터빈 믹서, 근접 간극(close-clearance) 믹서 및 고 전단(high shear) 믹서 중 하나 이상의 유형을 포함한다.
특정 실시예에서, 제 2 용기(102)는 개방 또는 폐쇄 (예를 들어, 밀봉)된다. 특정 실시예에서, 제 2 용기는 탱크를 포함한다. 특정 실시예에서, 제 2 용기의 본 출원의 설명은 탱크에 적용 가능하고, 그 반대도 마찬가지이다. 특정 실시예에서, 탱크는 탱크 교반기(110)로 교반되는 물질 또는 조성물을 포함한다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 탱크는 탱크 교반기로 교반되는 탄소질 조성물을 포함한다. 일 예에서, 탱크는 100 갤런 빙욕을 포함하고 빙욕 교반기(ice bath agitator)에 의해 교반된다. 특정 실시예에서, 탱크 교반기는 샤프트(111) 및 하나 이상의 교반 블레이드(112)를 포함한다. 특정 실시예에서, 샤프트는 교반기가 탱크의 내용물을 움직이게 하고 및/또는 냉각 향상시키도록 (예를 들어, 최대화) 구동된다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 샤프트는 탱크 내 얼음을 통해 산화 흑연 유동을 유지하도록 구동된다. 특정 실시예에서, 샤프트(111)는 베어링(115)을 통해 제 2 용기에 결합된다. 특정 실시예에서, 시스템은 복수의 탱크 교반기를 포함한다. 특정 실시예에서, 시스템은 적어도 하나, 둘, 셋, 넷, 다섯, 여섯, 일곱, 여덟, 아홉, 또는 열개의 탱크 교반기를 포함한다.
특정 실시예에서, 탱크는 유체 (예를 들어, 고체, 액체, 또는 기체)를 포함한다(예를 들어, 홀드 또는 함유한다). 특정 실시예에서, 믹서는 액체 (예를 들어, 물, 액체 반응 혼합물), 고체 (예를 들어, 얼음), 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 특정 실시예에서, 탱크의 내용물은 적절한 온도 예컨대, 예를 들어, 약 0℃, 1℃, 2℃, 3℃, 4℃, 6℃, 8℃, 10℃, 15℃, 20℃, 25℃, 30℃, 35℃, 40℃, 45℃, 50℃, 55℃, 60℃, 65℃, 70℃, 75℃, 80℃, 85℃, 90℃, 95℃, 또는 100℃ 이하에서 유지된다. 일 예에서, 탱크의 내용물은 약 0℃로 유지된다. 특정 실시예에서, 탱크의 내용물은 약 3, 4, 5, 6, 7, 8,9, 또는 10 이상의 pH에 있다. 특정 실시예에서, 탱크의 내용물은 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4.0, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9, 5.0, 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, 5.8, 5.9, 6.0, 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, 6.6, 6.7, 6.8, 6.9, 7.0, 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.5, 7.6, 7.7, 7.8, 7.9, 8.0, 8.1, 8.2, 8.3, 8.4, 8.5, 8.6, 8.7, 8.8, 8.9, 9.0, 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 9.6, 9.7, 9.8, 9.9, 또는 10.0 이상의 pH에 있다. 특정 실시예에서, 믹서 보울의 내용물은 약 3 내지 약 7의 pH를 갖는다. 특정 실시예에서, 믹서 보울의 내용물은 적어도 약 3의 pH를 갖는다. 특정 실시예에서, 믹서 보울의 내용물은 약 7이하의 pH를 갖는다. 특정 실시예에서, 믹서 보울의 내용물은 약 3 내지 약 3.5, 약 3 내지 약 4, 약 3 내지 약 4.5, 약 3 내지 약 5, 약 3 내지 약 5.5, 약 3 내지 약 6, 약 3 내지 약 6.5, 약 3 내지 약 7, 약 3.5 내지 약 4, 약 3.5 내지 약 4.5, 약 3.5 내지 약 5, 약 3.5 내지 약 5.5, 약 3.5 내지 약 6, 약 3.5 내지 약 6.5, 약 3.5 내지 약 7, 약 4 내지 약 4.5, 약 4 내지 약 5, 약 4 내지 약 5.5, 약 4 내지 약 6, 약 4 내지 약 6.5, 약 4 내지 약 7, 약 4.5 내지 약 5, 약 4.5 내지 약 5.5, 약 4.5 내지 약 6, 약 4.5 내지 약 6.5, 약 4.5 내지 약 7, 약 5 내지 약 5.5, 약 5 내지 약 6, 약 5 내지 약 6.5, 약 5 내지 약 7, 약 5.5 내지 약 6, 약 5.5 내지 약 6.5, 약 5.5 내지 약 7, 약 6 내지 약 6.5, 약 6 내지 약 7, 또는 약 6.5 내지 약 7의 pH를 갖는다. 특정 실시예에서, 믹서 보울은 적어도 약 1 갤런, 2 갤런, 5 갤런, 10 갤런, 25 갤런, 50 갤런, 75 갤런, 100 갤런, 250 갤런, 500 갤런, 750 갤런, 1,000 갤런, 2,000 갤런, 3,000 갤런, 4,000 갤런, 5,000 갤런, 5,500 갤런, 6,000 갤런, 7,000 갤런, 8,000 갤런, 9,000 갤런, 10,000 갤런, 15,000 갤런, 25,000 갤런, 50,000 갤런, 100,000 갤런, 150,000 갤런, 200,000 갤런, 1,000 입방 미터, 5,000 입방 미터, 10,000 입방 미터, 50,000 입방 미터, 100,000 입방 미터, 500,000 입방 미터, 1 백만 입방 미터, 1.5 백만 입방 미터, 2 백만 입방 미터, 2.5 백만 입방 미터, 또는 3 백만 입방 미터의 체적을 갖는다. 특정 실시예에서, 탱크는 적어도 약 1 갤런 내지 약 200,000 갤런의 체적을 갖는다. 특정 실시예에서, 탱크는 적어도 약 1 갤런의 체적을 갖는다. 특정 실시예들에서, 탱크는 적어도 많아야 약 200,000 갤런의 체적을 갖는다. 특정 실시예들에서, 탱크는 적어도 약 1 갤런 내지 약 5 갤런, 약 1 갤런 내지 약 10 갤런, 약 1 갤런 내지 약 25 갤런, 약 1 갤런 내지 약 50 갤런, 약 1 갤런 내지 약 100 갤런, 약 1 갤런 내지 약 250 갤런, 약 1 갤런 내지 약 500 갤런, 약 1 갤런 내지 약 1,000 갤런, 약 1 갤런 내지 약 10,000 갤런, 약 1 갤런 내지 약 100,000 갤런, 약 1 갤런 내지 약 200,000 갤런, 약 5 갤런 내지 약 10 갤런, 약 5 갤런 내지 약 25 갤런, 약 5 갤런 내지 약 50 갤런, 약 5 갤런 내지 약 100 갤런, 약 5 갤런 내지 약 250 갤런, 약 5 갤런 내지 약 500 갤런, 약 5 갤런 내지 약 1,000 갤런, 약 5 갤런 내지 약 10,000 갤런, 약 5 갤런 내지 약 100,000 갤런, 약 5 갤런 내지 약 200,000 갤런, 약 10 갤런 내지 약 25 갤런, 약 10 갤런 내지 약 50 갤런, 약 10 갤런 내지 약 100 갤런, 약 10 갤런 내지 약 250 갤런, 약 10 갤런 내지 약 500 갤런, 약 10 갤런 내지 약 1,000 갤런, 약 10 갤런 내지 약 10,000 갤런, 약 10 갤런 내지 약 100,000 갤런, 약 10 갤런 내지 약 200,000 갤런, 약 25 갤런 내지 약 50 갤런, 약 25 갤런 내지 약 100 갤런, 약 25 갤런 내지 약 250 갤런, 약 25 갤런 내지 약 500 갤런, 약 25 갤런 내지 약 1,000 갤런, 약 25 갤런 내지 약 10,000 갤런, 약 25 갤런 내지 약 100,000 갤런, 약 25 갤런 내지 약 200,000 갤런, 약 50 갤런 내지 약 100 갤런, 약 50 갤런 내지 약 250 갤런, 약 50 갤런 내지 약 500 갤런, 약 50 갤런 내지 약 1,000 갤런, 약 50 갤런 내지 약 10,000 갤런, 약 50 갤런 내지 약 100,000 갤런, 약 50 갤런 내지 약 200,000 갤런, 약 100 갤런 내지 약 250 갤런, 약 100 갤런 내지 약 500 갤런, 약 100 갤런 내지 약 1,000 갤런, 약 100 갤런 내지 약 10,000 갤런, 약 100 갤런 내지 약 100,000 갤런, 약 100 갤런 내지 약 200,000 갤런, 약 250 갤런 내지 약 500 갤런, 약 250 갤런 내지 약 1,000 갤런, 약 250 갤런 내지 약 10,000 갤런, 약 250 갤런 내지 약 100,000 갤런, 약 250 갤런 내지 약 200,000 갤런, 약 500 갤런 내지 약 1,000 갤런, 약 500 갤런 내지 약 10,000 갤런, 약 500 갤런 내지 약 100,000 갤런, 약 500 갤런 내지 약 200,000 갤런, 약 1,000 갤런 내지 약 10,000 갤런, 약 1,000 갤런 내지 약 100,000 갤런, 약 1,000 갤런 내지 약 200,000 갤런, 약 10,000 갤런 내지 약 100,000 갤런, 약 10,000 갤런 내지 약 200,000 갤런, 또는 약 100,000 갤런 내지 약 200,000 갤런의 체적을 갖는다. 특정 실시예에서, 탱크는 고체 (예를 들어, 얼음), 액체, 또는 이들의 조합을 홀드 또는 함유한다. 특정 실시예에서, 탱크는 적어도 약 1 파운드 (lb), 25 lb, 50 lb, 75 lb, 100 lb, 150 lb, 200 lb, 100 킬로그램(kg), 250 kg, 500 kg, 750 kg, 1 톤(t), 5 t, 10 t, 25 t, 50 t, 100 t, 250 t, 500 t, 750 t, 1 킬로 톤(kt), 2 kt, 5 kt, 10 kt, 20 kt, 50 kt, 100 kt, 200 kt, 500 kt, 1 메가 톤(Mt), 1.5 Mt, 2 Mt, 2.5 Mt, 또는 3 Mt의 고체 (예를 들어, 얼음) 또는 고체-액체 혼합물을 함유한다. 일례에서, 탱크는 적어도 약 100 갤런의 체적을 갖는다. 특정 실시예에서, 100 갤런 탱크는 폭이 약 22 인치 미만(프레임 포함)이고 약 2 피트 깊이이다. 특정 실시예에서, 탱크는 유체를 포함한다. 특정 실시예에서, 유체는 탄소질 조성물을 포함한다. 특정 실시예에서, 탱크는 적어도 약 100 갤런의 액체, 적어도 약 150 파운드의 얼음 또는 액체 및/적어도 약 150 파운드의 얼음을 홀드 또는 함유한다. 특정 실시예에서, 액체는 물을 함유한다. 특정 실시예에서, 탱크는 적어도 하나의 입구 및/또는 적어도 하나의 출구를 포함한다. 특정 실시예에서, 입구(들) 및 출구(들)은 수형(male) 철 파이프 크기 (IPS) 스레드를 포함한다.
특정 실시예에서, 제 1 용기(101)는 제 2 용기(102)와 유체 연통된다. 특정 실시예에서, 제 1 용기는 제 1 용기로부터 제 2 용기로 유체 전달을 허용하도록 개방, 폐쇄 또는 적절하게 조절될 수 있는 밸브 (예를 들어, 버터플라이 밸브)(113)를 포함한다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 믹서 보울은 믹서 보울과 실질적으로 동일 평면에 장착된 버터플라이 밸브를 포함하고, 믹서 (예를 들어, 믹서 보울)은 버터플라이 밸브를 통해 탱크와 유체 연통된다. 특정 실시예에서, 버터플라이 밸브 (또는 유사한 기능을 갖는 다른 유형의 밸브)는 보호 코팅 (예를 들어, 최대 약 800℉의 온도를 견딜 수 있는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)계 코팅, 또는 에틸렌 및 클로로트리플루오로에틸렌의 공중합체, 예를 들어, ECTFE 코팅)을 갖는다.
특정 실시예에서, 제 2 용기는 하나 이상의 밸브 (예를 들어, 입구 밸브(들) 및/또는 출구 밸브(들))을 포함한다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 제 2 용기는 추가 정제를 위한 다른 탱크로 제품 (예를 들어, 산화 흑연)를 배수하는데 이용되는 출구를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제 2 용기는 배수 시스템 (또는, 배수 영역)(117)을 포함한다. 배수 시스템은 배수 밸브(118)를 포함한다.
특정 실시예에서, 믹서(103)는 탱크의 상부에 장착된다. 특정 실시예에서, 시스템 (예를 들어, 믹서)는 탱크 교반기(110)를 믹서(103)에 기계적으로 결합하는 샤프트를 포함한다. 특정 실시예에서, 샤프트는 구동 샤프트를 포함한다. 특정 실시예에서, 탱크 교반기는 구동 샤프트가 믹서의 전방 부착부로부터 떨어져 구동된다. 특정 실시예에서, 믹서는 전원 (예를 들어, 110 VAC)에 의해 전력 공급된다. 특정 실시예에서, 전원은 믹서에 결합되어 시스템의 모든 컴포넌트에 전력을 공급한다. 특정 실시예에서, 시스템은 믹서와 교반기 탱크 사이에 변속기(transmission)을 포함한다. 특정 실시예에서, 변속기는 탱크 교반기를 정지, 시작 및/또는 조절하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 믹서 및 탱크 교반기는 하나 이상의 기어 (예를 들어, 직각 기어)(114)를 통해 결합된다. 특정 실시예에서, 믹서 및 탱크 교반기는 기어박스에 의해 결합된다. 대안적으로, 특정 실시예에서, 시스템은상 탱크 교반기를 정지, 시작 및/또는 조절하도록 구성된 개별 모터를 포함한다. 특정 실시예에서, 개별 모터는 믹서와 동일한 전원으로부터 전력을 공급 받는다. 특정 실시예에서, 개별 모터는 믹서와 동일한 전원으로부터 전력을 공급받지 못한다 (예를 들어, 추가 전원이 제공된다).
특정 실시예에서, 탱크 교반기는 약 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195, 200, 205, 210, 215, 220, 225, 230, 235, 240, 245, 또는 250 분당 회전수(rpm) 이상의 파워/주파수에서 구동된다. 특정 실시예에서, 탱크 교반기는 약 20 rpm 내지 약 300 rpm의 파워/주파수로 구동된다. 특정 실시예에서, 탱크 교반기는 적어도 약 20rpm의 파워/주파수로 구동된다. 특정 실시예에서, 탱크 교반기는 최대 약 300 rpm의 파워/주파수로 구동된다. 특정 실시예에서, 탱크 교반기는 약 20 rpm 내지 약 60 rpm, 약 20 rpm 내지 약 100 rpm, 약 20 rpm 내지 약 150 rpm, 약 20 rpm 내지 약 200 rpm, 약 20 rpm 내지 약 250 rpm, 약 20 rpm 내지 약 300 rpm, 약 60 rpm 내지 약 100 rpm, 약 60 rpm 내지 약 150 rpm, 약 60 rpm 내지 약 200 rpm, 약 60 rpm 내지 약 250 rpm, 약 60 rpm 내지 약 300 rpm, 약 100 rpm 내지 약 150 rpm, 약 100 rpm 내지 약 200 rpm, 약 100 rpm 내지 약 250 rpm, 약 100 rpm 내지 약 300 rpm, 약 150 rpm 내지 약 200 rpm, 약 150 rpm 내지 약 250 rpm, 약 150 rpm 내지 약 300 rpm, 약 200 rpm 내지 약 250 rpm, 약 200 rpm 내지 약 300 rpm, 또는 약 250 rpm 내지 약 300 rpm의 파워/주파수에서 구동된다. 일 예에서, 탱크 교반기는 적어도 약 60, 100 또는 200 분당 회전수의 파워/주파수에서 구동된다.
특정 실시예에서, 혼합 (예를 들어, 믹서 및/또는 탱크에서)은 비 기계적 수단 (예를 들어, 가스 주입, 회전 드럼, 자기 교반 막대 또는 다른 수단)을 통해 달성된다. 일부 실시예에서, 시스템(100)은 필터(미도시)을 포함한다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 탱크는 (예를 들어, 배수 밸브(118)와 유체 연통하는 다이어프램 펌프를 통해) 탱크 혼합물의 하나 이상의 성분을 분리 시키거나 정제하도록 구성된 필터에 결합된다. 특정 실시예에서, 필터는 예를 들어, 최종 산물 (예를 들어, 탄소질 조성물의 산화된 형태), 침전(들), 및/또는 다른 성분 (예를 들어, 유출수)가 분리되는 것을 허용한다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 나머지는 별개의 용기에서 중화되고, 여기서 필터는 침전물 및/또는 유출수를 보유 또는 함유하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 필터는 하나 이상의 산 및/또는 염을 제거하여 탱크 혼합물 (예를 들어, 산화된 형태의 탄소질 조성물, 예를 들어, GO와 같은 산화된 형태의 흑연을 포함하는 탱크 혼합물)을 중성 및/또는 환원된 탱크 혼합물이 되게 한다. 특정 실시예에서, 필터는 하나 이상의 유형의 필터(예? 들어, 산의 제거, 염의 제거, 감소, 및/또는 다른 여과 또는 가공 목적을 위해)를 포함한다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 필터 (예를 들어, 본 출원의 다른 곳에서 더 상세하게 설명된 제 1 반응을 위한 필터)는 하나의 필터, 또는 2 이상의 상이한 유형의 필터를 이용하여(예를 들어, 여과/제거는 제 1 필터에 의해 수행되고, 감소는 제 2 필터에 의해 수행하거나, 둘 모두의 필터는 동일하거나 상이한 정도로 여과/제거 및 감소를 수행한다) 탱크 혼합물을 중성 및/또는 환원된 탱크 혼합물로 하기 위해 산(들) 및 염(들)을 제거한다.
특정 실시예에서, 시스템(100)의 적어도 일부는 이동 가능하다. 특정 실시예에서, 믹서(103)는 탱크(102)에 결합되고, 탱크(102)는 캐스터(116)로 구성된다. 특정 실시예에서, 믹서는 탱크에 대해 움직일 수 있도록 슬라이드 상에 구성된다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 믹서 슬라이드 들 및/또는 다른 것은 탱크의 세척을 용이하게 하기 위해 뒤로 이동한다. 특정 실시예에서, 믹서 보울은 믹서의 나머지와 함께 또는 별도로 움직일 수 있도록 (예를 들어, 슬라이드) 구성된다.
특정 실시예에서, 믹서 보울, 탱크, 또는 둘 모두는 관심의 조성물 (예를 들어, 산화된 형태로 변환될 탄소질 조성물)을 함유한다. 특정 실시예에서, 조성물은 믹서 보울, 탱크, 또는 둘 모두에 함유된다. 일부 실시예에서, 조성물은 먼저 믹서 보울에 함유되어 나중에 탱크로 전송된다. 특정 실시예에서, 탱크는 반응물, 희석제, 및/또는 온도 조절 욕조 (예를 들어, 고정된 온도에서 상 변화를 진행하는 혼합물)을 함유한다. 일부 실시예에서, 믹서 보울 및 탱크의 내용물은 상호 작용하지만 (예를 들어, 열 전달을 통해) 결합되거나 혼합 되지는 않는다. 특정 실시예에서, 결합되거나 혼합될 때 믹서 보울 및 탱크 내용물은 서로 반응한다. 특정 실시예에서, 결합되거나 혼합될 때 믹서 보울 및 탱크의 내용물은 서로 반응하지 않는다 (예를 들어, 내용물 혼합되지만 반응하지 않음). 특정 실시예에서, 반응은 레독스 반응(redox reaction)을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 특정 실시예에서, 다른 유체가 믹서 보울 및/또는 탱크에 도입된다 (예를 들어, 기체 반응물이 믹서 보울 및/또는 탱크에 첨가됨). 특정 실시예에서, 시스템(100)은 기체-고체, 기체-액체, 고체-액체, 기체-기체, 액체-액체 및/또는 고체-고체 혼합 및/또는 반응이 가능하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 이런 혼합 및/또는 반응은 믹서 보울, 탱크, 믹서 보울 및 탱크에서 믹서 보울의 내용물과 탱크의 내용물을 혼합함으로써 발생한다.
일 예에서, 탄소질 조성물은 흑연을 포함하고, 탄소질 조성물의 산화된 형태는 산화 흑연 또는 산화 그래핀을 포함한다. 탱크의 내용물은 약 0 ℃의 온도로 유지되고 믹서 보울의 내용물은 약 15 ℃ 미만의 온도로 유지된다. 특정 실시예에서, 믹서 보울의 내용물은 (예를 들어, 본원의 다른 곳에 설명된 바와 같이) 혼합 및/또는 반응한다. 특정 실시예에서, 탱크의 내용물은 (예를 들어, 본원의 다른 곳에 설명된 바와 같이) 혼합 및/또는 반응한다. 특정 실시예에서, 믹서 보울 및 탱크의 내용물은 (예를 들어, 본원의 다른 곳에 설명된 바와 같이) 서로 혼합 및/또는 반응한다.
도 2는 2 개의 용기를 포함하는 다른 시스템(200)의 개략도이다. 특정 실시예에서, 시스템(200)은 제 1 반응 (예를 들어, 탄소질 조성물의 산화)을 수행하는데 사용된다. 특정 실시예에서, 시스템은 제 2 반응(예를 들어, 탄소질 조성물 환원)을 수행하는데 사용된다. 특정 실시예에서, 시스템은 제 1 용기 (예를 들어, 반응 챔버 및/또는 믹서 보울)(201) 및 제 2 용기 (예를 들어, 탱크)(202)를 포함한다. 특정 실시예에서, 믹서(203)는, 제어부(209)를 사용하여 작동되고 샤프트(205) 및 패들을 갖는 믹서 교반기(204), 블레이드, 또는 다른 교반기(206)는 제 1 용기(201)의 내용물을 교반 또는 혼합시킨다. 특정 실시예에서, 믹서는 탱크 (예를 들어, 탱크의 상부)에 장착된다. 특정 실시예에서, 믹서 보울(201)은 버터플라이 밸브(213)를 통해 탱크(202)와 유체 연통한다 (예를 들어, 100 갤런 탱크 시스템에서, 믹서 보울은 보울과 동일 평면상에 장착된 3 인치 버터플라이 밸브를 포함한다). 특정 실시예에서, 믹서 보울은 홀더, 브레이스(brace), 또는 브라켓(223)으로 제 위치에 홀딩된다. 특정 실시예에서, 믹서는 하나 이상의 탱크 교반기 (예를 들어, 100 갤런 탱크 교반기)에 결합된 샤프트를 포함한다. 특정 실시예에서, 믹서는 변속기 (예를 들어, 기어 또는 기어 박스)(214)를 통해 탱크 교반기(210)에 기계적으로 결합된다. 특정 실시예에서, 변속기는 탱크 교반기를 정지, 시작 및/또는 조절하도록 정렬된다. 특정 실시예에서, 탱크 교반기는 샤프트(211) 및 하나 이상의 교반 블레이드(212)를 포함한다. 일부 실시예에서, 믹서는 적어도 샤프트(211)의 일부를 포함한다. 특정 실시예에서, 탱크 교반기는 믹서에서 떨어져 구동된다. 특정 실시예에서, 탱크 교반기는 구동 샤프트와 함께 믹서로부터 떨어져 (예를 들어, 믹서의 전방 부착부로부터 떨어져) 구동된다. 특정 실시예에서, 탱크 교반기 (예를 들어, 100 갤런 탱크의 탱크 교반기)는 예를 들어, 탱크(202)의 모든 측면 및 바닥으로부터 적어도 약 ½ 인치 간극을 갖는 2열의 4 개 블레이드를 포함한다. 특정 실시예에서, 탱크 교반기의 상부 블레이드는 탱크의 상부로부터 적어도 약 6인치이고 탱크의 측면으로부터 적어도 약 ½ 인치이다. 특정 실시예에서, 탱크의 바닥에 설치된 안정기 브라켓(223)은 탱크의 기계적으로 지지 또는 안정화하도록 구성된다.
특정 실시예에서, 탱크(202)는 하나 이상의 출구 (예를 들어, 물 출구)(219)를 포함한다. 특정 실시예에서, 출구 (예를 들어, 배수)(219) (예를 들어, 일부 실시예에서 단일 출구)는 탱크 (예를 들어, 탱크로부터 탱크 혼합물 및/또는 물을 배수)에서 배수한다. 특정 실시예에서, 출구(219)는 필터 또는 필터 시스템(221)으로 배수된다. 일부 실시예에서, 탱크는 2개의 출구(예를 들어, 100 갤런 탱크는 2개의 1.5 인치 출구를 포함할 수 있다)를 포함할 수 있다 : 탱크의 중앙 단부의 상부에 제 1 출구 및 바닥에 제 2 출구. 특정 실시예에서, 제 1(상부) 출구는 탱크의 약 1 인치의 상부 내에 있고, 제 2(바닥) 출구는 탱크의 바닥과 실질적으로 동일 평면상에 있다. 특정 실시예에서, 탱크(202)는 하나 이상의 입구들 (예를 들어, 물 입구)(220)를 포함한다. 특정 실시예에서, 입구(220)는 탱크에 내용물을 채우거나 또는 추가한다. 일부 실시예에서, 탱크는 2개의 입구(예를 들어, 100 갤런 탱크는 2개의 1 인치 입구를 포함할 수 있다)를 포함할 수 있다 : 탱크의 상부에 제 1 입구(미도시) 및 탱크의 배면(back)의 바닥 좌측 에지에 제 2 입구. 특정 실시예에서, 이런 입구(들) 및/또는 출구(들)는 밸브(들)를 포함한다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 출구(219)는 드레인 밸브를 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 입구 및/또는 출구는 사용되거나 포함되지 않는다 (예를 들어, 도 1 참조). 예를 들어, 특정 실시예에서, 상부 배수 홀이 필요하지 않거나, 오직 바닥 배수 홀이 제공 및/또는 입구가 제공되지 않는다.
특정 실시예에서, 탱크는 필터 또는 필터 시스템(221)을 포함한다(또는 결합된다). 특정 실시예에서, 필터 시스템 (예를 들어, 100 갤런 탱크에 결합된 필터 시스템)은 약 16인치 폭과 낮은 측면상에서 약 8 인치 높이 및 높은 측면 상에서 약 14 인치 높이이다(또는 그런 치수를 갖는 필터 본체를 포함한다). 특정 실시예에서, 여과 시스템은 필터 탱크를 포함한다. 특정 실시예에서, 여과 시스템은 출구를 포함한다. 특정 실시예에서, 필터의 출구는 밸브(222)를 포함한다. 특정 실시예에서, 출구 (예를 들어, 100 갤런 탱크의 필터 시스템에서, 2 인치 출구)는 필터 탱크의 바닥과 적어도 부분적으로 또는 실질적으로 동일 평면상에 (예를 들어, 가능한 한 동일 평면)있다. 특정 실시예에서, 필터 시스템은 소정 양의 침전물 및/또는 유출수 (예를 들어, 시스템 크기에 따라 적어도 약 13 갤런, 20 갤런, 30 갤런, 35 갤런, 50 갤런, 100 갤런, 150 갤런, 200 갤런, 250 갤런, 300 갤런, 350 갤런, 400 갤런, 450 갤런, 500 갤런, 550 갤런, 600 갤런, 700 갤런, 800 갤런, 900 갤런, 1,000 갤런, 2,000 갤런, 3,000 갤런, 4,000 갤런, 5,000 갤런, 10,000 갤런, 50,000 갤런, 100,000 갤런, 250,000 갤런, 500,000 갤런, 750,000 갤런, 1 백만 갤런, 또는 1.5 백만 갤런의 침전물 및/또는 유출수)를 보유 또는 함유하도록 구성된다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 100 갤런 탱크의/그에 결합된 필터 시스템은 적어도 약 13 갤런의 침전물, 적어도 약 13 갤런의 침전물 및 유출수, 적어도 약 20 갤런의 침전물 및 유출수, 적어도 총 약 20 갤런, 적어도 약 25 갤런의 침전물 및 유출수, 적어도 총 약 25 갤런, 적어도 약 30 갤런의 침전물 및 유출수, 적어도 총 약 30 갤런, 적어도 약 35 갤런의 침전물 및 유출수, 적어도 총 약 35 갤런, 약 25 갤런 내지 30 갤런의 침전물 및 유출수 (예를 들어, 단일-층 GO에 대하여), 총 약 25 갤런 내지 30 갤런 (예를 들어, 단일-층 GO에 대하여), 약 30 갤런 내지 35 갤런의 침전물 및 유출수 (예를 들어, 다중-층 GO에 대하여), 총 약 30 갤런 내지 35 갤런 (예를 들어, 다중-층 GO에 대하여), 약 20 갤런 내지 35 갤런의 침전물 및 유출수, 및/또는 총 약 20 갤런 내지 35 갤런을 보유 또는 함유하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 필터는 탱크의 측면의 상부 아래에 분포된 배플(baffle)(미도시)(예를 들어, 100 갤런 탱크의/그에 결합하는 필터 시스템에서, 약 1 인치만큼)를 포함한다. 특정 실시예에서, 배플은 필터 탱크 또는 필터 시스템에, 걸쳐서 및/또는 그것을 따라서 분포된다 (예를 들어, 100 갤런 탱크 결합의/그에 결합된 필터 시스템에서, 배플은 적어도 매 10 인치에 제공될 수 있다). 특정 실시예에서, 배플은 필터를 그 안으로 슬라이딩시키기 위해 적어도 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 또는 그 이상의 (예를 들어, 적어도 3) 채널을 포함한다. 특정 실시예에서, 배플 (예를 들어, 1 개 마이크론 스크린 배플)은 필터에 유체 (예를 들어, 고체-액체 혼합물)의 유동을 지향 및/또는 방해하도록 구성된 베인(vane) 또는 패널을 포함한다. 특정 실시예에서, 배플은 필터에 대하여 주어진 방위를 갖는다 (예를 들어, 배플 (baffle)은 필터 본체의 하나 이상의 측면 또는 표면에 대하여 수직 또는 다른 방위를 갖는다). 특정 실시예에서, 필터 시스템은 직사각형 프레임 주위에 랩핑된 필터 물질 매체를 갖는 직사각형 프레임을 갖는 개별 필터(들)를 수용하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 개별 필터는 프레임 및 필터를 끼우기에 충분한 폭의 프레임 채널에 삽입된다 (예를 들어, 프레임 채널은 프레임 및 필터를 끼우기에 충분한 폭이다). 특정 실시예에서, 개별 필터(들) 및/또는 필터 시스템 (예를 들어, 필터 본체의 치수)은 표면적을 증가 시키거나 최대화하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 필터는 배플을 포함하지 않는다 (예를 들어, 도 1 참조).
도 3a-3b는 탱크 교반기(310) (예를 들어, 도 1의 탱크 교반기(112)) 및 관련 컴포넌트의 개략도를 도시한다. 특정 실시예에서, 도 3a의 탱크 교반기(310)는 직각 기어 박스(314)를 포함한다. 특정 실시예에서, 기어 박스는 에폭시 코팅된다 (또는 다른 유형의 보호 코팅을 포함한다). 특정 실시예에서, 기어 박스(314)는 정렬 홀(325)을 갖는 앵글 콘(angle cone)(324)을 추가로 포함한다(또는 그에 결합된다). 연결 볼트 (예를 들어, 스테인레스 스틸(SS) 연결 볼트)(326)는 기어 박스를 탱크 교반기의 샤프트(311)에 결합한다. 특정 실시예에서, 교반기(310)는 교반기 블레이드(312)를 포함한다. 특정 실시예에서, 탱크 교반기(310)의 샤프트(311), 블레이드(312) 및/또는 다른 부분은 보호 코팅을 갖는다. 일 예에서, 특정 실시예에서, 100 갤런 빙욕을 포함하는 탱크 (예로서, 얼음의 적어도 150 파운드를 포함)에서, 탱크 교반기는 기어 박스(314)로부터 47인치 연장되고 약 1 인치의 샤프트 직경을 갖는다. 특정 실시예에서, 교반 블레이드(312)는 샤프트에 결합된다 (예를 들어, 용접). 특정 실시예에서, 하나 이상의 부싱 (예를 들어, 나일론 부싱)(327)은 탱크의 적어도 일부 (예를 들어, 하부 탱크)에 샤프트를 홀딩한다. 특정 실시예에서, 믹서로부터의 샤프트는 하나 이상의 부싱 (예를 들어, 부싱은 샤프트를 탱크의 측면에 지지한다)의 도움으로 탱크 내부에서 안정적으로 홀딩된다.
특정 실시예에서, 탱크 교반기(310)는 하나 이상의 체결 부재(328)를 이용하여 탱크 (예를 들어, 탱크(102))에 결합된다. 특정 실시예에서, 체결 부재(328)는 부싱 브라켓(329) 및 하나 이상의 탱크 마운트(330)를 포함한다. 체결 부재(328)(상부)의 측면도 및 체결 부재(328)(중간)의 평면도가 도 3b에 도시된다. 특정 실시예에서, 부싱(330)은 부싱 브라켓(329)에 결합된다. 특정 실시예에서, 부싱은 상단 및 하단 플랜지(331)를 포함한다. 부싱(330)의 측면도(왼쪽 바닥) 및 부싱(330)의 평면도(오른쪽 바닥)가 도 3b에 도시된다. 일 예에서, 특정 실시예에서, 100 갤런 빙욕을 포함하는 탱크에서 (예를 들어, 적어도 약 150 파운드의 얼음을 포함), 체결 부재는 약 22 인치의 길이를 갖고 탱크 마운트는 3인치 폭이다. 특정 실시예에서, 부싱(330)은 약 3 인치 높이이고 약 2 인치의 직경을 갖는다. 특정 실시예에서, 부싱은 약 2.5 인치의 직경을 갖는 샤프트 홀(332)을 포함한다. 특정 실시예에서, 체결 부재(328)의 부싱 브라켓(329) 및/또는 다른 컴포넌트는 보호 코팅 (예를 들어, ECTFE, 에틸렌과 클로로트리플루오로에틸렌의 공중합체)을 포함한다.
도 4는 믹서 보울(401) (예를 들어, 도 1의 믹서 보울(101)) 및 관련 컴포넌트의 개략도를 도시한다. 믹서 보울은 반응 챔버를 포함한다. 특정 실시예에서, 도 4의 하나 이상의 컴포넌트 (예를 들어, 모든 부품)은 보호 코팅을 포함한다. 특정 실시예에서, 코팅은 혼합 보울 내에 그리고 주변에 존재하는 황산 연기(fume)로부터 컴포넌트를 보호한다. 믹서 보울(401)의 분해 전개도 및 믹서 보울에 결합된 밸브 (예를 들어, 버터플라이 밸브)(413)가 도 4의 우측에 도시된다. 특정 실시예에서, 믹서 보울은 플랜지(436)에 결합된다. 특정 실시예에서, 플랜지(436)는 버터플라이 밸브(413)에 결합된다. 특정 실시예에서, 믹서 보울은 믹서 보울 장착 브라켓(433)을 사용하여 믹서 또는 다른 고정물에 장착된다. 특정 실시예에서, 믹서 보울은 온도 조절된다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 믹서 보울은 예를 들어, 제 1 냉각 튜브(434) 및 제 2 냉각 튜브(435)와 같은 하나 이상의 냉각 튜브 또는 코일에 의해 냉각되거나 달리 조절된다. 특정 실시예에서, 냉각 튜브 또는 코일은 구리 냉각 튜브 또는 코일이고 또는 열을 전달하기 위한 다른 적절한 물질로 제조된다. 특정 실시예에서, 열 전달 또는 냉각 유체는 냉각 튜브에서 순환된다. 일부 실시예에서, 믹서 보울의 다른 부품이 상이한 냉각 튜브에 의해 냉각된다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 믹서 보울의 상단 및 하단은 독립적으로 냉각된다. 특정 실시예에서, 냉각 튜브는 예를 들어, 믹서 보울의 외부에 제공된다. 특정 실시예에서, 예를 들어, 대류 가열 또는 냉각을 포함하는 다른 형태의 온도 조절은 냉각 튜브에 추가하여 또는 그를 대신하여 구현된다.
계속해서 도 4를 참조하여, 플랜지(436)의 평면도 및 저면도가 각각 좌측 상부 및 좌측 바닥에 도시된다. 특정 실시예에서, 챔버 마운트(438)는 믹서 보울을 플랜지(및/또는 믹서와 같은 고정물에)에 고정시키기 위해 사용된다. 특정 실시예에서, 볼트 홀(437)은 플랜지를 믹서 및/또는 다른 고정물에 고정하기 위해 사용된다.
일 예에서, 믹서 보울(401)은 20 쿼트(5 갤런) 반응 챔버를 포함한다. 믹서 보울은 약 6 인치의 직경 (또는 폭)을 갖는 2½ 인치 버터플라이 밸브(413)와 유체 연통된다. 적어도 약 95 피트의 3/8 인치 구리 냉각 튜브가 혼합 보울 주위에 감겨있다 (예를 들어, 2 개 이상의 섹션(434, 435)으로 분할). 플랜지(436)는 1/2 인치 볼트 홀(437)을 통해 볼트에 의해 부착된다. 특정 실시예에서, 이런 믹서 보울 및 반응 챔버는 100 갤런 빙욕을 포함하는 탱크 (예를 들어, 적어도 약 150 파운드의 얼음을 포함)를 포함하는 시스템에 사용된다.
도 5a-5b는 탱크(502) (예를 들어, 도 1의 탱크(102)) 및 관련 컴포넌트의 개략도를 도시한다. 특정 실시예에서, 탱크는 탑 (예를 들어, 플렉시글라스 탑(Plexiglas top))(540)(도 5의 좌측 상부에)를 포함한다. 특정 실시예에서, 플렉시글라스 탑은 하나 이상의 부품을 포함한다. 특정 실시예에서, 얼음 오거 샤프트 홀(541) 이 제공된다 (예를 들어, 2 개의 개별 부품 사이에). 특정 실시예에서, 자기 스트립(542)은 플렉시글라스 탑에 결합된다(예를 들어, 탱크의 용이한 폐쇄를 위해). 특정 실시예에서, 탱크는 바닥543(도 5a의 우측 상부에)을 추가로 포함한다. 특정 실시예에서, 바닥은 예를 들어, 금속 또는 다른 적절한 물질로 형성된다. 특정 실시예에서, 바닥은 얼음 오거 브라켓 마운트(544)를 포함한다. 특정 실시예에서, 탱크는 믹서 마운트 플레이트(545)(도 5a의 바닥에 도시된 상부 및 측면)을 더 포함한다. 특정 실시예에서, 믹서 마운트 플레이트는 탱크의 상부에 배치된다. 특정 실시예에서, 믹서 마운트 플레이트는 믹서가 부착되는 믹서 볼트 홀(546)을 포함한다. 특정 실시예에서, 믹서 클리트(mixer cleat)(547)는 믹서가 볼트와 함께 이동하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
도 5b는 방향 y1(상부) 및 y2(아래)을 따라서의 탱크(502)의 측면도를 도시한다. 특정 실시예에서, 탱크는 캐스터(caster)(516) 상에 위치된다. 특정 실시예에서, 탱크는 배수 영역(548)을 포함한다. 특정 실시예에서, 탱크는 90° 핍(fip)(550)에 연결된 피팅(fitting)(549)을 통해 배수된다. 특정 실시예에서, 90°핍(550)은 니플(551)을 통해 배수 밸브 (예를 들어, 내산(acid-proof) 볼 밸브)(518)에 연결된다.
일 예에서, 100 갤런 탱크(502) (예를 들어, 적어도 약 150 파운드의 얼음을 포함하는 100 갤런 빙욕을 포함하는 100 갤런 얼음 탱크)는 플렉시글라스 탑(540)을 포함한다. 특정 실시예에서, 플렉시글라스 탑(540)은 약 21¾ 인치 폭 및 약 23½ 인치의 길이를 갖는 제 1 부분 및 약 21¾ 인치의 폭 및 약 5¾ 인치의 길이를 갖는 제 2 부분(도 5a의 좌측 상부)을 포함한다. 특정 실시예에서, 탱크는 약 21¾ 인치의 폭 및 약 46 인치의 길이를 갖는(도 5a의 좌측 상부) 바닥(543)을 추가로 포함한다. 특정 실시예에서, 믹서 마운트 플레이트(545)는 약 21¾ 인치의 폭과 약 16 인치의 길이를 갖고, 절단 부분(cutout)은 플레이트로 약 9 인치 연장된다(도 5a의 바닥). 특정 실시예에서, 탱크는 약 22 인치 폭(도 5b의 상부)및 약 46 인치 길이(도 5b의 하부)이다. 특정 실시예에서, 탱크의 깊이는 약 26 인치이다. 특정 실시예에서, 탱크의 바닥은 지면 위에 약 9½ 인치이다. 특정 실시예에서, 탱크는 1½ 인치 90°핍(550), 1½ 폐쇄 니플(551) 및 배수 밸브(518)에 연결된 1½ 인치 밉 피팅(mip fitting)(549)를 통해 배수된다.
특정 실시예에서, 반응을 수행하기 위한 시스템 (예를 들어, 제 1 반응 시스템 또는 장치)는 하나 이상의 서브 시스템 또는 부품을 포함한다. 일부 실시예에서, 제 1 반응 시스템 (예를 들어, 탄소질 조성물 예컨대, 예를 들어, 흑연 피드 스탁)은 도 44에 도시된 확장가능한 반응기를 포함한다. 특정 실시예에서, 각각의 이런 서브 시스템 또는 부품은 하나 이상의 컴포넌트 예컨대, 믹서, 교반기, 용기, 냉각 시스템, 또는 다른 컴포넌트 (예를 들어, 도면들 1-3에 설명된)를 포함한다. 특정 실시예에서, 제 1 반응 시스템은 이러한 서브 시스템 또는 부품의 임의의 컴포넌트(들)을 포함한다. 특정 실시예에서, 이런 컴포넌트(들)은 앞서 언급한 서브 시스템 또는 부품으로 구성된다. 특정 실시예에서, 이러한 컴포넌트(들)은 앞서 언급한 서브 시스템 또는 부품으로 구성되지 않는다. 또한, 특정 실시예에서, 소정의 서브 시스템 또는 부품의 임의의 컴포넌트는 다른 서브 시스템 또는 부품의 일부로 제공되거나 (예를 들어, 앞서 언급한 서브 시스템 또는 그 부품의 컴포넌트는 다른 서브 시스템 또는 부품에 재구성된다) 치환, 또는 생략된다. 서브 시스템/부품, 컴포넌트 및 컴포넌트의 수량의 예들이 표 1에 제공된다. 특정 실시예에서, 이런 컴포넌트(들)은 앞서 언급한 서브 시스템 또는 부품으로 구성된다. 제 1 반응 시스템과 관련하여 설명된 본 개시의 양태는 적어도 일부 구성에서 본 출원에서 제 2 반응 시스템 또는 다른 시스템(들)에 동일하게 적용된다. 본 개시의 관점에서, 당업자는 본 출원에서 설명된 디바이스 및 시스템을 위한 구성 및 제작에 유용한 특정 물질이 상업적 소스로부터 획득될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
표 1
특정 실시예에서, 반응 시스템 (예를 들어, 제 1 반응 시스템, 예컨대, 예를 들어, 도 44에 도시된 확장 가능한 반응기)는 리프트 캐리지(도 71), 제 1 반응 프레임 용접부(도 68a-68b), 탱크 믹서 패들(도 74), 제 1 반응 프레임 쉘프(도 76a-76b), 얼음 오거 피드 및 과망간산 칼륨 오거 피드(도 76c) 및 제 1 반응 패들 어셈블리(도 77a-77b)의 하나 이상의 엘리먼트를 포함한다.
특정 실시예에서, 리프트 캐리지는 리프트 캐리지 브레이스(7101), 리프트 캐리지 용접부(7102), 스페이서(7103), 리프트 캐리지 스키드 플레이트(7104), 언스레드 스페이서(7105), 네오프렌 롤러 (7106), 헥스 헤드 캡 스크류(7107 및 7114), 필립스 기계 스크류(7108), 락너트(7109 및 7110), 및 플랫 와셔(7111, 7112 및 7113)의 하나 이상의 엘리먼트를 포함한다. 리프트 캐리지 스키드 플레이트(7104)가 도 48에 도시된다. 특정 실시예에서, 리프트 캐리지 스키드 플레이트는 높이(4804), 폭(4805), 및 깊이(4806)를 갖는다. 일 실시예에서, 리프트 캐리지 스키드 플레이트는 약 8.00 인치의 높이(4804), 약 1.75 인치의 폭(4805)를 갖고 깊이(4806)는 0.375 인치이다. 특정 실시예에서, 리프트 캐리지 스키드 플레이트는 하나 이상의 개구를 포함한다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 리프트 캐리지 스키드 플레이트는 제 1 개구(4801), 제 2 개구(4802) 및 제 3 개구(4803)를 포함한다. 특정 실시예에서, 개구는 원형 형상을 갖는다. 리프트 캐리지 스키드 플레이트의 이러한 엘리먼트의 크기, 치수 및/또는 설치의 예가 도 48에 도시된다. 특정 실시예에서, 다른 크기 및/또는 치수의 다른 적절한 엘리먼트 및/또는 물질이 사용된다.
특정 실시예에서, 제 1 반응 프레임 용접부는 스테인리스 인클로저(6811), 스테인리스 스틸 시트(6808 및 6809), 및 스테인레스 스틸 튜브(6801, 6802, 6803, 6804, 6805, 6806, 6807 및 6810)을 포함한다. 제 1 반응 프레임 용접부의 이러한 엘리먼트의 크기, 치수 및/또는 설치의 예는 도 68a-68b에 도시된다. 특정 실시예에서, 상이한 크기 및/또는 치수의 적절한 엘리먼트 및/또는 물질이 사용된다.
특정 실시예에서, 탱크 믹서 패들은 믹서 샤프트(7401), 탱크 믹서 스티프너(7402) 및 탱크 믹서 블레이드(7403)의 하나 이상의 엘리먼트를 포함한다. 특정 실시예에서, 탱크 믹서 패들은 믹서 또는 믹서 시스템의 부품이다. 특정 실시예에서, 탱크 믹서 패들은 스테인리스 스틸로 만들어진 엘리먼트를 포함한다. 탱크 믹서 패들의 이러한 엘리먼트의 크기, 치수 및/또는 설치의 예가 도 74에 도시된다. 특정 실시예에서, 상이한 크기 및/또는 치수의 적절한 엘리먼트 및/또는 물질이 사용된다.
특정 실시예에서, 제 1 반응 프레임 쉘프는 스테인리스 스틸 플레이트(7607 및 7608)(미도시), 및 스테인레스 스틸 튜브(7601, 7602, 7603, 7604, 7605 및 7606)를 포함한다. 특정 실시예에서, 제 1 반응 프레임 쉘프는 스테인리스 스틸로 만들어진 엘리먼트를 포함한다. 제 1 반응 프레임 쉘프의 이러한 엘리먼트의 크기, 치수 및/또는 설치의 예는 도 76a-76b 및 표 1에 도시된다. 일부 실시예에서, 제 1 반응 프레임 쉘프는 얼음 오거 피드 및/또는 과망간산 칼륨 오거 피드와 조합하여 사용된다(도 76c). 특정 실시예에서, 상이한 크기 및/또는 치수의 적절한 엘리먼트 및/또는 물질이 사용된다.
특정 실시예에서, 제 1 반응 패들 어셈블리는 제 1 반응 믹서 블레이드(7711)(예를 들어, 도 60참조), 제 1 반응 스크레이퍼 블레이드 마운트(7710) (예를 들어, 도 61 참조), 제 1 반응 스크레이퍼 블레이드 샤프트(7709) (예를 들어, 도 62 참조), 제 1 반응 스크레이퍼 블레이드 홀더(7706) (예를 들어, 도 63 참조), 제 1 반응 패들 샤프트(7713) (예를 들어, 도 64 참조), 제 1 반응 패들 캡(7703)(도 65 참조), 제 1 반응 믹서 구동 샤프트 (예를 들어, 도 66 참조), 제 1 반응 스크레이퍼 블레이드(7702), 반응 보울 (예를 들어, 반응 용기)(7712), 및 제 1 반응 패들 스톱(7707) (예를 들어, 도 67 참조)의 하나 이상의 엘리먼트를 포함한다. 특정 실시예에서, 추가 컴포넌트는 캡 스크류(7704), 비틀림 스프링(7701) 및 HDPE 부싱(7705, 7708)을 포함한다. 도 77a는 그 다양한 컴포넌트의 관계를 예시하는 패들 어셈블리의 분해도를 도시한다. 특정 실시예에서, 패들 어셈블리는 반응 보울이 상승 및/또는 하강되는 것을 허용하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 패들 어셈블리는 반응 보울을 상승 및/또는 하강하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 패들 어셈블리는 반응 믹서 블레이드가 상승 및/또는 하강되는 것을 허용하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 패들 어셈블리는 반응 믹서 블레이드를 상승 및/또는 하강하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 반응 믹서 블레이드는 반응 보울 내로 낮아지거나 반응 보울 밖으로 상승된다. 특정 실시예에서, 반응 보울은 반응 믹서 블레이드로부터 멀어져 낮아지거나 또는 반응 믹서 블레이드를 향해 상승된다. 특정 실시예에서, 반응 믹서 블레이드(7711)는 스크레이퍼 블레이드(7702)에 기계적으로 결합된다. 특정 실시예에서, 스크레이퍼 블레이드는 반응 보울(7712)의 측면과 맞물리도록 구성된다. 특정 실시예에서, 스크레이퍼 블레이드는 보울이 반응 믹서 블레이드를 향해 상승할 때 (예를 들어, 도 77b에 도시된 바와 같이) 반응 보울과 맞물리도록 구성된다. 특정 실시예에서, 스크레이퍼 블레이드 홀더(7706)는 스크레이퍼 블레이드가 맞물리는 보울의 표면에 대해 비스듬한 각도로 스크레이퍼 블레이드를 보유하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 스크레이퍼 블레이드는 보울의 표면에 대해 소정 각도로 홀딩되어 교반기의 작동으로 인해 스크레이퍼 블레이드가 보울에 부착된 물질을 스크래핑하면서 보울 아래로 물질을 밀어내도록 한다. 특정 실시예에서, 스크레이퍼 블레이드는 믹서 보울이 상승할 때 보울과 맞물리는 테이퍼를 포함한다(도 77b 참조). 특정 실시예에서, 제 1 반응 패들 어셈블리는 작동시에 반응 믹서 블레이드가 구동 샤프트를 중심으로 회전한다. 특정 실시예에서, 반응 믹서 블레이드 회전은 탄소질 조성물을 혼합시킨다 (예를 들어, 제 1 반응 또는 제 2 반응에 대하여). 특정 실시예에서, 탄소질 조성물이 혼합될 때, 잔해물 및 다른 물질이 반응 보울의 측면에 달라 붙는다. 따라서, 특정 실시예에서, 패들 어셈블리는 반응 보울의 측면에 너무 높이에서 끝나는 물질을 스크레이프하도록 구성된 스크레이퍼 블레이드를 포함한다. 특정 실시예에서, 제 1 반응 패들 어셈블리는 스테인리스 스틸로 만들어진 엘리먼트를 포함한다. 제 1 패들 어셈블리의 이러한 엘리먼트의 크기, 치수 및/또는 설치의 예는 도 77a-77b에 도시된다. 특정 실시예에서, 상이한 크기 및/또는 치수의 적절한 엘리먼트 및/또는 물질이 사용된다.
특정 실시예에서, 제 1 반응 시스템은 보울 리프트 락(도 46), 리프트 캐리지 스키드 플레이트(도 48), 보울 리프트 락 스페이서(도 49), 리프트 모터 마운트 플레이트(도 50), 리프트 엘보우 스페이서 플레이트(도 51), 믹서 센서 브라켓(도 52), 탱크 모터 마운트(도 53), 믹서 토크 브라켓(도 54), 믹서 스프레이 바(도 55), 탱크 믹서 샤프트(도 56), 탱크 믹서 블레이드(도 57), 보울 마운트 플레이트(도 58), 캐리지 스위치 마운트 플레이트(도 59), 제 1 반응 믹서(도 60), 제 1 반응 스크레이퍼 블레이드 마운트(도 61), 제 1 반응 스크레이퍼 블레이드 샤프트(도 62-63), 제 1 반응 패들 샤프트(도 64), 제 1 반응 패들 캡(도 65), 제 1 반응 믹서 구동 샤프트(도 66), 및 제 1 반응 패들 스톱(도 67)의 하나 이상의 엘리먼트를 포함한다. 특정 실시예에서, 반응 시스템은 리프트 캐리지 용접부(도 69a-69b), 리프트 캐리지 브레이스(도 70), 리프트 캐리지(도 71), 제 1 반응 상부 플레이트(도 72) 믹서 모터 마운트(도 73), 탱크 믹서 패들(도 74-75), 제 1 반응 프레임 쉘프(도 76a, 76b 및 76c), 및 제 1 반응 패들 어셈블리(도 77a-77b)의 하나 이상의 엘리먼트를 포함한다.
특정 실시예에서, 제 1 반응 시스템은 도 46a에 도시된 바와 같은 보울 리프트 락을 포함한다. 상부 다이어그램은 폐쇄 또는 락킹 구성의 클램프 또는 락킹 메커니즘을 보여준다. 바닥 다이어그램은 개방 또는 언락킹(unlocked) 구성의 클램프 또는 락킹 메커니즘을 보여준다.
특정 실시예에서, 제 1 반응 시스템은 도 46b에 도시된 제 1 반응 믹서 어셈블리 (예를 들어, 제 1 반응기)를 포함한다.. 일부 실시예에서, 제 1 반응 믹서 어셈블리는 흑연 입자 피드, 칼륨 입자 피드, 얼음 및/또는 중화제 피드, 환기, 열 I/R 센서, 80 쿼트 혼합 용기, 교반기 패들, 패들 근접 센서, 환기 또는 황산 액체 피드 중 적어도 하나를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 1 반응 믹서 어셈블리는 입구 밀봉 디스크 및/또는 각진 스크레이퍼 블레이드를 포함한다.
특정 실시예에서, 제 1 반응 시스템은 도 46c에 도시된 제 1 반응 믹서 어셈블리를 포함한다. 특정 실시예에서, 제 1 반응 시스템은 플레이크 제빙기, 얼음 리저브, 얼음 컨베이어, 얼음 스케일/덤프, 칼륨 인피드(infeed), 칼륨 스케일/덤프, 80 쿼트 혼합 보울, 버터플라이 밸브, 혼합 패들, 스크레이퍼 블레이드, 벤트 아웃(vent out), 벤트 인(vent in) 또는 황/흑연 인피드 중 적어도 하나를 포함한다.
특정 실시예에서, 제 1 반응 시스템은 도 46d에 도시된 제 1 반응 믹서 어셈블리의 리드 또는 커버를 포함한다. 일부 실시예에서, 리드 또는 커버는 다음 중 적어도 하나를 포함한다 : 패들 위치 센서, 벤트 인, 아이스 인, 환기 추출, 흑연-황 프리믹스 인, 열 I/R 센서, 칼륨 또는 린스제 인(rinse agent in). 일부 실시예에서, 리드 또는 커버는 센서 에어 인, HDPE 매니폴드 블록 & 플러그 또는 HDPE 스프레이 노즐 중 적어도 하나를 포함한다. 일부 실시예에서, 리드 또는 커버는 캡 스크류 표시기, 패들 위치 센서, 열 I/R 센서, 센서 에어 인, 샤프트 커플러, 구동 모터 또는 패들 위치 센서 중 적어도 하나를 포함한다.
특정 실시예에서, 제 1 반응 시스템은 도 46e에 도시된 제 1 반응 믹서 어셈블리를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 1 반응 믹서 어셈블리는 혼합 보울(4601), 제 1 반은 프레임 용접부(4602), 리드로 상승될 때 혼합 보울을 락킹 또는 클램핑하기 위한 메커니즘을 포함한다.
특정 실시예에서, 제 1 반응 시스템은 도 46f에 도시된 제 1 반응 믹서 어셈블리 및 제 1 반응 탱크를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 1 반응 시스템은 1000 갤런 탱크(제 1 반응 탱크), 커버/패들, 스크류 잭 리프트, 80 쿼트 혼합 보울(제 1 반응 믹서 어셈블리), 가이드 레일, 스테인레스 스틸 튜브 프레임, 탱크 리드, 모터 마운트, 프레임, 구동 모터 또는 패들 어셈블리 중 적어도 하나를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 1 반응 시스템은 믹서 메커니즘 또는 어셈블리에 선택적으로 결합되는 퇴피 가능한(retractable) 커버를 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 반응 믹서 어셈블리는 탱크와 유체 연통된다. 일부 실시예에서, 밸브는 반응 믹서 어셈블리의 내용물이 탱크로 유동할 수 있도록 수동 또는 자동으로 (예를 들어, 제어 유닛을 통해) 개방될 수 있다. 도 46g는 하단 구성(좌측 다이어그램) 동안 제 1 반응 프레임 용접부에서 보울 마운트 상에 위치된 혼합 보울의 일 실시예의 사시도 및 상승 구성(우측 다이어그램)의 혼합 보울의 측면도를 도시한다. 도 46h는 제 1 반응 믹서 어셈블리에서 혼합 보울용 리드의 일 실시예의 도면을 도시한다. 일부 실시예에서, 리드는 다음 중 임의의 것을 포함한다 : 린스제, 칼륨 인, 벤트 인, 얼음 인 (또는 냉/빙수 인), 흑연 황산 프리믹스 인, 열 I/R 센서, 열 센서 공기 인, 린스제 인, 환기 추출 또는 패들 위치 센서. 일부 실시예에서, 리드는 센서 공기 인, 열 I/R 센서, (HDPE) 스프레이 노즐, 환기 추출 또는(HDPE) 매니폴드 블록 및 플러그 중 임의의 것을 포함하는 내측 표면 (예를 들어, 혼합 보울의 내부를 마주함)을 포함한다. 일부 실시예에서, 리드는 센서 공기 인, 열 I/R 센서, 샤프트 커플러, 구동 모터, 캡 스크류 표시기 또는 패들 위치 센서 중 임의의 것을 포함하는 외부 표면 (예를 들어, 혼합 보울의 내부를 마주하지 않음)을 포함한다. 도 46i는 리드의 추가 도면을 도시한다. 일부 실시예에서, 리드는 오프셋 모터, 체인 구동, 감소 어댑터, 슬립 링, 패들, 온도 프로브(선택적으로 열 전도성 에폭시를 갖는 할이라(halar) 코팅된 스테인레스 스틸 튜브에 포팅된(potted)) 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 리드는 하나 이상의 스크레이퍼 블레이드가 부착된 믹서 또는 패들을 포함한다. 일부 실시예에서, 패들은 패들의 대향 단부에 위치된 2 개의 스크레이퍼 블레이드를 포함한다. 일부 실시예에서, 각각의 스크레이퍼 블레이드는 반응 용기의 내측 표면 (또는 대안적으로 또는 조합하여, 탱크)과 동일 평면에 있도록 구성된다. 일부 실시예에서, 리드는 하나 이상의 스프레이 포트를 포함한다. 일부 실시예에서, 스프레이 포트는 탱크와 같은 공급원에 결합되고 반응물을 분배한다 (예를 들어, 과산화수소 및 얼음 또는 냉/냉각/얼음 수를 첨가하는 베이(bay)와 같은 GO 반응을 생성 및/또는 GO 반응을 급냉). 일부 실시예에서, 스프레이 포트는 반응 용기를 세척하기 위해 유체 (예를 들어, ddH 2 O)를 분배하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 리드는 예를 들어, 반응 용기의 내용물이 너무 높은 시기를 검출하고 반응 용기에 더 많은 반응물 또는 다른 물질의 첨가를 중지시키기 위해 차단 플로트(shut-off float)를 포함한다. 일부 실시예에서, 리드는 온도 센서 (예를 들어, 온도 프로브)를 포함한다. 일부 실시예에서, 온도 센서는 믹서에 부착된다. 일부 실시예에서, 온도 센서는 반응 믹서의 작동 동안 반응 용기에 있도록 구성된다. 예를 들어, 온도 센서는 믹서에 부착되어 센서가 회전할 때 믹서와 함께 움직이고 산화 그래핀을 형성하기 위한 흑연과 다른 반응물 사이의 반응 동안 용기에 남아 있을 수 있다.
특정 실시예에서, 도 46j에 도시된 제 1 반응 시스템이 본 출원에 개시되고, 이는 제 1 반응 믹서 어셈블리와 하나의 탱크를 포함하는 반응 시스템의 사시도이다. 일부 실시예에서, 제 1 반응 믹서 어셈블리는 내용물이 탱크로 흐르도록 반응 용기의 바닥 또는 바닥 근처의 밸브가 개방될 수 있도록 탱크 위에 위치된다.
특정 실시예에서, 다양한 보울 리프트 락 스페이서가 도 49에 도시된다. 특정 실시예에서, 제 1 스페이서(4901)는 약 0.700 인치의 길이를 갖는다. 특정 실시예에서, 제 2 스페이서(4902)는 약 2.063 인치의 길이를 갖는다. 특정 실시예에서, 제 3 스페이서(4903)는 약 0.900 인치의 길이를 갖는다. 특정 실시예에서, 제 4 스페이서(4904)는 약 3.031 인치의 길이를 갖는다. 특정 실시예에서, 각각의 스페이서는 내경(4905) 및 외경(4906)을 갖는다. 특정 실시예에서, 제 1 스페이서(4901)는 내경 약 0.38 인치 및 외경 약 0.75 인치를 갖는다. 특정 실시예에서, 제 2 스페이서(4902)는 내경 약 0.53 인치 및 외경 약 1.00 인치를 갖는다. 특정 실시예에서, 제 3 스페이서(4903)는 내경 약 0.53 인치 및 외경 약 1.00 인치를 갖는다. 특정 실시예에서, 제 4 스페이서(4904)는 내경 약 0.53 인치 및 외경 약 1.00 인치를 갖는다.
리프트 모터 마운트 플레이트가 도 50에 도시된다. 특정 실시예에서, 리프트 모터 마운트 플레이트는 높이(5003), 폭(5004) 및 깊이(5005)를 갖는다. 특정 실시예에서, 리프트 모터 마운트 플레이트는 높이(5003) 약 8.50 인치, 폭(5004) 약 8.00 인치, 및 깊이(5005) 약 0.25 인치를 갖는다. 특정 실시예에서, 리프트 모터 마운트 플레이트는 하나 이상의 내측 개구(5001) 및 하나 이상의 외측 개구(5002)를 포함한다. 특정 실시예에서, 리프트 모터 마운트 플레이트는 4 개의 내측 개구(5001)와 4 개의 외측 개구(5002)를 포함한다. 특정 실시예에서, 내측 개구(5001)는 약 8.50 인치의 높이(5003)를 갖는 리프트 모터 마운트 플레이트의 반대 측면으로부터 약 6.13 인치 그리고 상부 또는 바닥으로부터 약 2.38 인치에 위치된 그 중심을 갖도록 위치 설정된다. 특정 실시예에서, 내측 개구(5001)는 약 8.00 인치의 폭(5004)을 갖는 리프트 모터 마운트 플레이트의 반대 측면으로부터 약 5.16 인치 및 좌측 또는 우측으로부터 약 2.84 인치에 위치된 그 중심을 갖도록 위치 설정된다. 특정 실시예에서, 외측 개구(5002)는 약 8.50 인치의 높이(5003)를 갖는 리프트 모터 마운트 플레이트 의 반대 측면으로부터 약 7.75 인치 그리고 상부 또는 바닥으로부터 약 0.75 인치에 위치된 그 중심을 갖도록 위치 설정된다. 특정 실시예에서, 내측 개구(5002)는 약 8.00 인치의 폭(5004)을 갖는 리프트 모터 마운트 플레이트의 반대 측면으로부터 약 7.50 인치 및 좌측 또는 우측으로부터 약 0.50 인치에 위치된 그 중심을 갖도록 위치 설정된다. 특정 실시예에서, 개구(5001 및/또는 5002)는 약 0.75 인치의 길이(장측) 및 약 0.28 인치의 폭(단측)을 갖는다.
다양한 리프트 엘보우 스페이서 플레이트가 도 51에 도시된다. 특정 실시예에서, 반응 시스템은 제 1 리프트 엘보우 스페이서 플레이트(5104), 제 2 리프트 엘보우 스페이서 플레이트(5105), 및 제 3 리프트 엘보우 스페이서 플레이트(5106)를 포함한다. 특정 실시예에서, 제 1 리프트 엘보우 스페이서 플레이트(5104) 와 제 2 리프트 엘보우 스페이서 플레이트(5105)는 서로의 거울상이다. 제 1 및/또는 제 2의 리프트 엘보우 스페이서 플레이트(5104 및 5105)의 단면 측면도(5101)는 하나 이상의 원형 개구(5111, 5112, 5113)의 반경(5109) 및 깊이(5123)를 예시한다. 특정 실시예에서, 제 1 또는 제 2 리프트 엘보우 스페이서 플레이트 (5102 및 5103)의 정면도 및 측면도는 높이 (5110), 폭 (5116) 및 깊이 (5117)를 도시한다. 특정 실시예에서, 제 1 또는 제 2 리프트 엘보우 스페이서 플레이트 (5102)는 약 7.00 인치의 높이 (5110), 약 3.50 인치의 폭 (5116) 및 약 0.88 인치의 깊이 (5117) (측면도 (5103))를 갖는다. 특정 실시예에서, 제 1 또는 제 2 리프트 엘보우 스페이서 플레이트 (5102)는 제 1 원형 개구 (5111), 제 2 원형 개구 (5112) 및 제 3 원형 개구 (5113)를 포함한다. 특정 실시예에서, 제 1 또는 제 2 리프트 엘보우 스페이서 플레이트는 하나 이상의 둥근 직사각형 개구를 포함한다. 특정 실시예에서, 제 1 또는 제 2 리프트 엘보우 스페이서 플레이트는 제 1 둥근 직사각형 개구 (5114) 및 제 2 둥근 직사각형 개구 (5115)를 포함한다. 제 3 리프트 엘보우 스페이서 플레이트는 사시도(5106), 정면도(5107) 및 측면도(5108)로서 도 51에 도시된다. 제 3 리프트 엘보우 스페이서 플레이트는 폭(5121) 및 깊이(5122)를 갖는다. 특정 실시예에서, 제 3 리프트 엘보우 스페이서 플레이트는 약 5.00 인치의 폭 (5121) 및 약 0.38 인치의 깊이 (5122)를 갖는다. 특정 실시예에서, 제 3 리프트 엘보우 스페이서 플레이튼 좌측 개구 (5118), 중간 개구 (5119) 및 우측 개구 (5120)를 포함한다.
믹서 센서 브라켓이 측면도 (5201), 정면도 (5202), 하향도 (5220), 및 사시도 (5204)로 도 52에 도시된다. 특정 실시예에서, 믹서 센서 브라켓은 제 1 높이(5208) 및 제 2 높이(5209)를 갖는다. 특정 실시예에서, 제 1 높이(5208)는 약 2.13 인치이다. 특정 실시예에서, 제 2 높이 (5209)는 약 2.50 인치이다. 특정 실시예에서, 믹서 센서 브라켓은 제 1 깊이(5210) 및 제 2 깊이(5211)를 갖는다. 특정 실시예에서, 제 1 깊이(5210)는 약 1.50 인치이다. 특정 실시예에서, 제 2 깊이 (5211)는 약 1.50 인치이다. 특정 실시예에서, 믹서 센서 브라켓은 두께(5212)를 갖는다. 특정 실시예에서, 두께(5212)는 약 0.125 인치이다. 특정 실시예에서, 믹서 센서 브라켓은 하나 이상의 개구를 포함한다. 특정 실시예에서, 믹서 센서 브라켓은 제 1 개구(5205), 제 2 개구(5206) 및 제 3 개구(5207)를 포함한다. 특정 실시 양태에서, 제 1 개구는 약 0.63 인치의 폭 (단측) 및 약 1.13 인치의 높이 (장측)를 갖는다. 특정 실시예에서, 제 1 개구는 그것의 중심이 전면 믹서 센서 브라켓(5202)의 저면 위로 약 3.63 인치에 위치된 그 중심을 갖도록 위치 설정된다.
탱크 모터 마운트가 도 53에 도시된다. 특정 실시예에서, 탱크 모터 마운트는 모터 마운트 플레이트 및 베어링 플레이트를 포함한다. 도 5 3은 모터 마운트 플레이트의 정면도(5301), 측면도(5302) 및 사시도(5303)를 도시한다. 도 53은 베어링 플레이트의 정면도(5304), 측면도(5305) 및 사시도(5306)를 도시한다. 특정 실시예에서, 모터 마운트 플레이트는 약 14.00 인치의 높이 (5307), 약 14.00 인치의 폭 (5308) 및 약 0.25 인치의 깊이 (5302)를 갖는다. 특정 실시예에서, 모터 마운트 플레이트는 중앙 개구(5312)를 포함한다. 특정 실시예에서, 중앙 개구 (5312)는 그 중심이 약 14.00 인치의 높이 (5307) 및 폭 (5308)을 갖는 모터 마운트 플레이트의 모든 측면으로부터 약 7.00 인치에 위치된 그 중심을 갖도록 위치 설정된다. 특정 실시예에서, 모터 마운트 플레이트는 하나 이상의 둥근 직사각형 개구 (5311)를 포함한다. 특정 실시예에서, 모터 마운트 플레이트는 4 개의 둥근 직사각형 개구 (5311)를 포함한다. 특정 실시예에서, 모터 마운트는 하나 이상의 원형 개구 (5313, 5314)를 포함한다. 도 53은 베어링 플레이트의 정면도(5304), 측면도(5305) 및 사시도(5306)를 도시한다. 특정 실시예에서, 베어링 플레이트는 약 12.00 인치의 폭 (5310), 약 12.00 인치의 높이 (5309) 및 약 0.25 인치의 깊이 (5305)를 갖는다. 특정 실시예에서, 베어링 플레이트는 하나 이상의 둥근 직사각형 개구 (5311)를 포함한다. 특정 실시예에서, 베어링 플레이트는 4 개의 둥근 직사각형 개구 (5311)를 포함한다. 특정 실시예에서, 둥근 직사각형 개구 (5311)는 약 0.75 인치의 폭 (장측) 및 약 0.50 인치의 높이 (단측)를 갖는다.
믹서 토크 브라켓이 평면도 (5401), 측면도 (5402) 및 사시도 (5403)로 도 54에 도시된다. 특정 실시예에서, 믹서 토크 브라켓은 개구(5404 및 5405)을 포함한다. 특정 실시예에서, 믹서 토크 브라켓은 제 1 폭(5407) 및 제 2 폭(5408), 깊이(5406) 및 높이(5409)를 갖는다. 특정 실시예에서, 믹서 토크 브라켓은 약 2.50 인치의 제 1 폭 (5407), 약 6.00 인치의 제 2 폭 (5408), 약 2.00 인치의 깊이 (5406), 및 약 3.75 인치의 높이 (5409)를 갖는다.
믹서 스프레이 바가 도 55에 도시된다. 믹서 스프레이 바는 사시도(5503), 제 1 단부도(5502), 제 2 단부도(5501), 제 1 개구(5504)를 나타내는 측면도, 제 2 개구(5505)을 나타내는 측면도, 제 3 개구(5506)을 나타내는 측면도, 제 4 개구 (5507)를 나타내는 측면도, 제 5 개구 (5508)를 나타내는 측면도 및 제 6 개구 (5509)를 나타내는 측면도로 도시된다. 특정 실시예에서, 믹서 스프레이 바는 길이(5510)를 갖는다. 특정 실시예에서, 믹서 스프레이 바는 약 6.00 인치의 길이(5510)를 갖는다. 각각의 측면도는 개구, 믹서 스프레이 바의 일측 길이를 따라서의 개구의 위치 및 주변 개구에 대한 개구의 위치를 도시한다. 특정 실시예에서, 믹서 스프레이 바는 6 개의 개구 (5504, 5505, 5506, 5507, 5508 및 5509)를 포함하며, 각각의 개구는 믹서 스프레이 바의 6 개의 측면 중 하나에 위치된다. 특정 실시예에서, 개구는 약 0.56 인치의 직경을 갖는다. 특정 실시예에서, 개구(5504)는 믹서 스프레이 바의 제 1 단부로부터 약 2.00 인치의 길이(5513)에 위치된 중심을 갖도록 위치 설정된다. 특정 실시예에서, 개구(5505)는 믹서 스프레이 바의 제 1 단부로부터 약 1.00 인치의 길이(5514)에 위치된 그 중심을 갖도록 위치 설정된다. 특정 실시예에서, 개구(5506)는 믹서 스프레이 바의 제 1 단부로부터 약 5.00 인치의 길이(5515)에 위치된 그 중심을 갖도록 위치 설정된다. 특정 실시예에서, 개구(5507)는 믹서 스프레이 바의 제 1 단부로부터 약 4.00 인치의 길이(5516)에 위치된 그 중심을 갖도록 위치 설정된다. 특정 실시예에서, 개구(5508)는 믹서 스프레이 바의 제 1 단부로부터 약 3.00 인치의 길이(5512)에 위치된 그 중심을 갖도록 위치 설정된다. 특정 실시예에서, 개구(5509)는 믹서 스프레이 바의 제 1 단부로부터 약 3.00 인치의 길이(5511)에 위치된 그 중심을 갖도록 위치 설정된다.
탱크 믹서 샤프트가 도 56에 도시된다. 탱크 믹서 샤프트는 단부도 (5601), 측면도 (5602) 및 사시도 (5603)로 도시되어 있다. 특정 실시예에서, 탱크 믹서 샤프트는 직경(5604), 제 1 길이 (5605), 제 2 길이(5606) 및 제 3 길이(5607)를 갖는다. 특정 실시예에서, 탱크 믹서 샤프트는 약 1.250 인치의 직경(5604), 약 68.50 인치의 제 1 길이(5605), 약 5.00 인치의 제 2 길이(5606) 및 약 4.00 인치의 제 3 길이(5607)을 갖는다.
탱크 믹서 스티프너가 도 57에 도시된다. 특정 실시예에서, 탱크 믹서 스티프너는 정면도(5701) 및 측면도(5702)로 도시된 제 1 컴포넌트를 갖는다. 특정 실시예에서, 제 1 컴포넌트는 약 60.00 인치의 길이(5708)을 갖는다. 특정 실시예에서, 제 1 컴포넌트는 약 1.31 인치의 직경을 갖는 개구(5707)을 포함한다. 특정 실시예에서, 제 1 컴포넌트는 두께가 약 0.25 인치이다. 특정 실시예에서, 탱크 믹서 스티프너는 정면도(5704), 측면도(5705) 및 사시도(5706)에 의해 도시된 제 2 컴포넌트를 갖는다. 특정 실시예에서, 제 2 컴포넌트는 약 32.00 인치의 폭(5709), 약 4.0 인치의 폭(5710), 3.00 인치의 폭(5711), 약 12.00 인치의 높이 (5714), 약 4.4 인치의 높이(5712) 및 약 3.00 인치의 높이(5713)을 갖는다. 특정 실시예에서, 제 2 컴포넌트는 두께가 약 0.25 인치이다.
보울 마운트 플레이트는 정면도 (5801), 측면도 (5802) 및 사시도 (5803)로 도 58에 도시된다. 특정 실시예에서, 보울 마운트 플레이트는 하나 이상의 개구 (5806)를 포함한다. 특정 실시예에서, 보울 마운트 플레이트는 2개의 개구(5806)를 포함한다. 특정 실시예에서, 2 개의 개구는(각 개구의 중심으로부터 측정된) 약 4.00 인치 이격되어 있다. 특정 실시예에서, 개구 (5806)는 약 1.40 인치의 폭 (장측) 및 약 0.40 인치의 높이 (단측)를 갖는다 (개구의 확대도 (5804)에 도시된 바와 같이). 특정 실시예에서, 보울 마운트 플레이트는 약 12.0 인치의 제 1 높이(5805), 약 8.0 인치의 제 2 높이(5807) 및 약 5.84 인치의 폭(5808)을 갖는다. 특정 실시예에서, 보울 마운트 플레이트는 두께가 약 0.38 인치이다.
캐리지 스위치 마운트 플레이트가 정면도(5901), 측면도(5902) 및 사시도(5903)로 도 59에 도시된다. 특정 실시예에서, 캐리지 스위치 마운트 플레이트는 하나 이상의 원형 개구 (5904) 및 하나 이상의 둥근 직사각형 개구 (5905)를 포함한다. 특정 실시예에서, 원형 개구(5904)는 약 0.33 인치의 직경을 갖는다. 특정 실시예에서, 둥근 직사각형 개구 (5905)는 약 0.201 인치의 폭 (단측) 및 약 1.20 인치의 높이 (장측)를 갖는다. 특정 실시예에서, 캐리지 스위치 마운트 플레이트는 약 3.00 인치의 높이 (5906) 및 약 2.00 인치의 폭 (5907)을 갖는다.
제 1 반응 믹서 블레이드가 정면도 (6001) 및 측면도 (6002)로 도 60에 도시된다. 특정 실시예에서, 믹서 블레이드는 하나 이상의 둥근 직사각형 개구 (6003) 및 하나 이상의 원형 개구 (6004)를 포함한다. 특정 실시예에서, 둥근 직사각형 개구 (6003)는 약 0.53 인치의 폭 (장측) 및 약 0.31 인치의 높이 (단측)를 갖는다. 특정 실시예에서, 원형 개구(6004)는 약 0.332 인치의 직경을 갖는다. 특정 실시예에서, 믹서 블레이드는 약 11.50 인치의 높이 (6006) 및 약 19.00 인치의 폭 (6005)을 갖는다.
제 1 반응 스크레이퍼 블레이드 마운트가 평면도(6101), 정면도(6102), 측면도(6103) 및 사시도(6104)로 도 61에 도시된다. 특정 실시예에서, 스크레이퍼 블레이드 마운트는 개구 (6105)를 포함한다. 특정 실시예에서, 개구(6105)는 약 0.313 인치의 직경을 갖는다. 특정 실시예에서, 스크레이퍼 블레이드 마운트는 하나 이상의 개구 (6106)를 포함한다. 특정 실시예에서, 하나 이상의 개구 (6106)는 약 0.201 인치의 내경 및 약 0.266 인치의 외경을 갖는다. 특정 실시예에서, 스크레이퍼 블레이드 마운트는 약 1.50 인치의 높이 (6108), 약 1.50 인치의 폭 (6109) 및 약 0.75 인치의 깊이 (6107)를 갖는다. 특정 실시예에서, 스크레이퍼 블레이드 마운트는 약 0.75 인치의 높이 (6111), 약 1.50 인치의 폭 (6109) 및 약 0.26 인치의 깊이 (6110)를 갖는 개방 공간을 포함한다.
제 1 반응 스크레이퍼 블레이드 샤프트가 정면도(6202), 배면도(6201), 제 1 사시도(6205), 제 2 사시도(6206), 평면도(6203) 및 저면도(6204)로 도 62에 도시된다. 특정 실시예에서, 스크레이퍼 블레이드 샤프트는 개구 (6208)를 포함한다. 특정 실시예에서, 개구(6208)는 약 0.313 인치의 직경 및 약 0.97 인치의 깊이를 갖는다. 특정 실시예에서, 스크레이퍼 블레이드 샤프트는 개구 (6209)를 포함한다. 특정 실시예에서, 개구(6209)는 약 0.159 인치의 직경 및 약 0.47 인치의 깊이를 갖는다. 특정 실시예에서, 스크레이퍼 블레이드 샤프트는 약 0.63 인치의 직경(6207)을 갖는다.
제 1 반응 스크레이퍼 블레이드 홀더가 평면도 (6303), 측면도 (6301, 6305), 정면도 (6302), 사시도 (6304), 스크레이퍼 블레이드 홀더 상의 노치 (6306)를 도시하는 배면도 (6307) 및 스크레이퍼 블레이드 홀더(6308)의 내부 공간을 보여주는 측면도로 도 63에 도시된다. 특정 실시예에서, 스크레이퍼 블레이드 홀더는 약 6.25 인치의 높이 (6309) 및 약 1.075 인치의 직경 (6310)을 갖는다. 특정 실시예에서, 스크레이퍼 블레이드 홀더는 샤프트의 일 단부에 하나 이상의 개구 (6312)를 포함한다. 특정 실시예에서, 개구 (6312)는 약 0.136 인치의 직경을 갖는다. 특정 실시예에서, 스크레이퍼 블레이드 홀더는 그 길이를 따라 하나 이상의 개구 (6311)를 포함한다. 특정 실시예에서, 개구(6311)는 약 0.159 인치의 직경을 갖는다.
제 1 반응 패들 샤프트가 단면 정면도(6401), 정면도(6403), 측면도(6404, 6402), 사시도(6405), 평면도(6406) 및 저면도(6407)로 도 64에 도시된다. 특정 실시 양태에서, 반응 패들 샤프트는 그 직경이 약 0.39 인치 인 측면을 따라 개구 (6408)를 포함한다. 특정 실시예에서, 반응 패들 샤프트는 약 0.266 인치의 외경 및 약 0.201 인치의 내경을 갖는 측면을 따라 하나 이상의 개구 (6409)를 포함한다. 특정 실시예에서, 반응 패들 샤프트는 약 11.00 인치의 높이 (6411) 및 약 0.980 인치의 폭 (6412)을 갖는다. 특정 실시예에서, 반응 패들 샤프트는 약 1.23 인치의 상부에서의 직경(평면도(6406) 참조)을 갖는다. 특정 실시예에서, 반응 패들 샤프트는 바닥(6410)(저면도(6407) 참조)에서 약 1.00 인치의 직경을 갖는다.
제 1 반응 패들 캡이 평면도(6501), 전면 사시도(6502), 후면 사시도(6503), 배면도(6504), 측면도(6505), 정면도(6506), 및 단면 측면도(6507)로 도 65에 도시된다. 특정 실시예에서, 패들 캡은 약 0.177 인치의 제 1 직경 (6509) 및 약 0.33 인치의 제 2 직경 (6510)을 갖는 하나 이상의 개구 (6508)를 포함한다.
제 1 반응 믹서 구동 샤프트가 사시도(6601), 제 1 단부도(6602), 제 2 단부도(6604), 및 정면도(6603)으로 도 66에 도시된다. 특정 실시예에서, 믹서 구동 샤프트는 약 1.000 인치의 직경을 갖는다. 특정 실시예에서, 믹서 구동 샤프트는 약 8.06 인치의 길이(6606)를 갖는다. 특정 실시예에서, 믹서 구동 샤프트의 중심은 샤프트의 평평한 섹션으로부터 약 0.38 인치의 거리(6605)를 갖는다.
제 1 반응 패들 스톱이 평면도(6701), 전방 사시도(6702), 후방 사시도(6703), 정면도(6704), 측면도(6705) 및 배면도(6706)로 도 67에 도시된다. 특정 실시예에서, 패들 스톱은 하나 이상의 개구 (6707)를 포함한다. 특정 실시예에서, 개구 (6707)는 내경 (6708) 및 외경 (6709)을 갖는다. 특정 실시예에서, 내경(6708)은 약 0.201 인치이고, 외경(6709)는 약 0.39 인치이다. 특정 실시예에서, 패들 스톱은 약 2.50 인치의 높이 (6710) 및 약 0.63 인치의 폭 (6711)을 갖는다.
제 1 반응 프레임 용접부가 다중 사시도로 도 68a에 도시된다. 특정 실시예에서, 프레임 용접부는 도 68a-68b에 상세히 설명된 다양한 컴포넌트를 포함한다.
리프트 캐리지 용접부가 정면도(6904), 후방 사시도(6905) 및 측면도(6906)로 도 69a-69b에 도시된다. 특정 실시예에서, 리프트 캐리지 용접부의 전면 및 후면 플레이트는 약 3.03 인치의 거리(6907)만큼 분리된다.
리프트 캐리지 브레이스가 사시도(7001), 정면도(7004) 및 측면도(7003 및 7005)로 도 70에 도시된다. 특정 실시예에서, 리프트 캐리지 브레이스는 하나 이상의 개구(7006)를 포함한다. 특정 실시예에서, 개구(70006)는 약 0.31 인치의 직경을 갖는다. 특정 실시예에서, 리프트 캐리지 브레이스는 약 30.47 인치의 길이 (7009) 및 약 3.81 인치의 높이 (7007)를 갖는다. 특정 실시예에서, 리프트 캐리지 브레이스는 약 3.81 인치의 높이 (7007)을 갖는 너트 플레이트(nut plate) (7002)를 포함한다. 특정 실시예에서, 너트 플레이트는 하나 이상의 개구(7008)를 갖는다. 특정 실시예에서, 개구(7008)은 약 0.31 인치의 직경을 갖는다.
리프트 캐리지가 사시도로 도 71에 도시된다. 특정 실시예에서, 리프트 캐리지는 도 71에 도시된 컴포넌트를 포함한다.
제 1 반응 상부 플레이트가 평면도(7208), 측면도(7210), 상부 사시도(7201) 및 바닥 사시도(7209)로 도 72에 도시된다. 특정 실시예에서, 상부 플레이트는 도 72 및 표 1에 도시된 컴포넌트를 포함한다.
믹서 모터 마운트가 상부 사시도(7311) 및 바닥 사시도(7312)로 도 73에 도시된다. 특정 실시예에서, 믹서 모터 마운트는 표 1에 도시된 컴포넌트를 포함한다. 특정 실시예에서, 믹서 모터 마운트는 다음 컴포넌트 중 하나 이상을 포함한다 : 연강 튜브(7301, 7302, 7304, 7305), CNC 컷(7306, 7307) 및 연강 플레이트(7308).
탱크 믹서 패들이 2 개의 사시도(7406 및 7407)로 도 74에 도시된다. 특정 실시예에서, 탱크 믹서 패들은 믹서 샤프트(7401), 탱크 믹서 스티프너(7402), 및 탱크 믹서 블레이드(7403)를 포함한다. 특정 실시예에서, 탱크 믹서 스티프너는 탱크 믹서 블레이드에 대한 지지, 강도 및/또는 내구성을 제공한다.
탱크 믹서 패들이 평면도(7501), 정면도(7502 및 7503), 및 전방 사시도(7504)로 도 75에 도시된다. 특정 실시예에서, 탱크 믹서 패들은 혼합 블레이드를 포함한다. 특정 실시예에서, 탱크 믹서 패들은 혼합 샤프트를 포함한다.
본원의 방법, 디바이스 및 시스템은 물질의 제조, 합성 또는 가공을 위한 기존의 옵션과 관련하여 상당한 장점을 제공한다. 특정 실시예서, 본 출원의 방법, 디바이스 및 시스템은 물질의 확장성, 대량 제조, 합성 또는 가공을 가능하게 한다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 본 출원에 설명된 디바이스 및 시스템은 탱크, 믹서 및 탱크 교반기를 포함하는 장치를 포함한다. 특정 실시예에서, 탱크는 탄소질 조성물 (예를 들어, 흑연)을 포함한다. 특정 실시예에서, 믹서는 탱크에 장착된다. 특정 실시예에서, 믹서는 탱크와 유체 연통된다. 특정 실시예에서, 탱크 교반기는 믹서에 기계적으로 결합된다. 특정 실시예에서, 탱크 교반기는 탱크에서 탄소질 조성물을 교반하여, 예를 들어, 1 톤(메트릭 톤)/년(tpy : tonne(metric ton) per year) 초과의 속도로 탄소질 조성물(예를 들어, 산화 흑연)의 산화된 형태를 형성하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 장치는 연간 약 100 그램(g), 연간 200 g, 연간 500 g, 연간 750 g, 연간 1 킬로그램(kg), 연간 10 kg, 연간 25 kg, 연간 50 kg, 연간 75 kg, 0.1 tpy, 0.2 tpy, 0.3 tpy, 0.4 tpy, 0.5 tpy, 0.6 tpy, 0.7 tpy, 0.8 tpy, 0.9 tpy, 1 tpy, 2 tpy, 3 tpy, 4 tpy, 5 tpy, 10 tpy, 25 tpy, 50 tpy, 75 tpy, 100 tpy, 200 tpy, 500 tpy, 750 tpy, 1,000 tpy (1 ktpy), 2,000 tpy, 3,000 tpy, 4,000 tpy, 5,000 tpy, 6,000 tpy, 7,000 tpy, 8,000 tpy, 9,000 tpy, 10,000 tpy, 또는 그 이상의 속도로 탄소질 조성물의 산화된 형태를 형성한다. 특정 실시예에서, 장치는 (예를 들어, 시스템(100))은 배치(batch) 제조, 합성, 또는 가공 (즉, 배치 공정로 실행)을 위해 사용된다. 특정 실시예에서, 본 출원의 다른 곳에서 보다 상세하게 설명된 바와 같이, 본 출원의 방법, 디바이스 및 시스템은 확장 가능하다. 일부 실시예에서, 장치는 배치(batch) 당 약 1 g, 2 g, 4 g, 6 g, 8 g, 10 g, 25 g, 50 g, 75 g, 100 g, 250 g, 500 g, 750 g, 1 kg, 2 kg, 4 kg, 6 kg, 8 kg, 10 kg, 15 kg, 25 kg, 50 kg, 75 kg, 100 kg, 250 kg, 500 kg, 750 kg, 1 톤(t), 2 t, 4 t, 6 t, 8 t, 10 t, 15 t, 25 t, 50 t, 75 t, 100 t, 250 t, 500 t, 750 t, 또는 1,000 t이상의 속도에서 탄소질 조성물의 산화된 형태를 형성한다. 본 출원에서 사용된 "배치(batch)"는 본 출원에 설명된 방법, 장치 또는 시스템을 사용하여 그룹으로써 함께 형성, 생산, 가공, 여과 및/또는 생성된 물질의 양을 지칭한다 (예를 들어, 탄소질 조성물, 산화된 형태의 탄소질 조성물, 환원된 형태의 탄소질 조성물, GO, rGO 등). 예를 들어, GO의 배치는 반응 용기에서 제 1 반응을 포함하는 공정을 사용하여 제조되며, 여기서 배치는 제 1 반응에서 산화되는 GO의 양을 포함한다. 다른 예에서, GO의 배치는 제 1 반응 및 제 1 여과를 포함하는 공정을 사용하여 제조되며, 여기서 GO의 배치는 제 1 반응에서 산화되고 이어서 제 1 여과에 의해 여과되는 일정량의 GO를 포함한다. 다른 예에서, rGO의 배치는 제 1 반응, 제 1 여과, 제 2 반응 및 제 2 여과를 포함하는 공정을 사용하여 제조되며, 여기서 rGO의 배치는 제 1 반응에서 산화되고 이어서 제 1 여과에 의해 여과되고, 제 2 반응에서 환원되고, 제 2 여과에서 여과된 일정량을 포함한다. 일 예에서, 장치는 한번에 1g 만 생산할 수 있는 장치를 사용하여 6 개월 생산에 해당하는 탄소질 조성물의 산화된 형태의 양을 하루에 형성한다.
본 발명의 다른 양태는 물질의 제조 (또는 합성) 또는 가공 방법을 제공한다. 특정 실시예에서, 방법은 산화된 형태의 탄소질 조성물을 제조하는데 사용된다. 특정 실시예에서, 본 출원에 디바이스 및 시스템 (예를 들어, 도 1 내지 5의 디바이스 및 시스템)은 이러한 제조 (예를 들어, 산화된 형태의 탄소질 조성물의 제조)에 사용된다. 특정 실시예에서, 산화 흑연은 흑연으로부터 합성된다. 특정 실시예에서, 산화 흑연은 용액 중의 산화 흑연을 포함한다. 특정 실시예에서, 본 출원에 사용된 산화 흑연은 산화 그래핀 (및 그 반대)을 포함한다. 산화 흑연 및 산화 그래핀은 본 출원에서 총괄적으로 GO로 지칭된다. 특정 실시예에서, 산화 흑연과 관련하여 설명된 본 개시의 양태는 적어도 일부 구성에서 산화 그래핀에 동일하게 적용된다.
도 6은 흑연으로부터 산화 흑연을 제조 (또는 합성)하기 위한 방법 또는 절차(600)의 예를 개략적으로 도시한다. 특정 실시예에서, 도 6의 방법은 본 출원의 시스템 및 방법 (예를 들어, 도 1-5의 디바이스 및 시스템)을 사용하여 구현된다. 도 6을 참조하면, 산화 흑연의 배치 (예를 들어, 1*x 그램 (g) 또는 y*xg, 여기서 y는 1보다 크거나 작은 인자이다)는 제 1 단계 A에서 약 0 ℃의 제 1 온도에서 약 750*x 밀리리터 (ml)의 진한 황산 (H2SO4)으로 약 15*xg의 흑연을 첨가함으로써 생산된다. 황산은 믹서 (예를 들어, 믹서 보울)에 함유되고, 흑연은 믹서에서 황산에 첨가된다. 제 1 온도는 빙욕 (예를 들어, 믹서 보울이 빙욕에 잠입된다), 냉각 코일/튜브 또는 이들의 조합을 사용하여 유지된다. 제 2 단계 B에서, 합성은 약 15 ℃ 미만의 제 2 온도를 유지하면서 약 90*xg 과망간산 칼륨 (KMnO4)을 믹서에 첨가하는 것을 포함한다. 약 0 ℃의 온도에서 흑연 및 진한 황산을 포함하는 혼합물에 과망간산 칼륨을 첨가하면 발열 (예를 들어, 자가 가열) 반응이 개시된다. 특정 실시예에서, 제 2 온도는 예를 들어, 냉각 코일/튜브에 의해 유지된다. 예를 들어, 믹서 보울 (예를 들어, 반응 보울) 주위의 냉각 코일/튜브(본 출원에서”칠러(chiller)")에 냉각수를 첨가함으로써 온도가 감소된다. 특정 실시예에서, 제 2 온도는 과망간산 칼륨이 첨가되는 속도 (예를 들어, 가열을 제어함으로써)에 의해 제어되거나 유지된다. 예를 들어, 더 많은 열(온도 증가)이 필요한 경우, 과망간산 칼륨 이 더 빠른 속도로 첨가된다. 특정 실시예에서, 냉각기 온도가 요구되는 경우, 칠러는 보다 낮은 온도로 설정되고 및/또는 과망간산 칼륨의 유량 또는 첨가 속도 가 감소된다. 특정 실시예에서, 방법은 제 3 단계 C 에서, 반응 혼합물을 믹서에서 (예를 들어, 제 2 온도에서) 약 45 분 동안 교반하는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시 양태에서, 제 4 단계 D에서, 급냉은 혼합물을 약 2.6*x 킬로그램 (kg) 얼음과 조합한 다음 약 75*x ml의 30 % 과산화수소 (H2O2)를 첨가함으로써 달성된다. 특정 실시예에서, 제 4 단계는 믹서 보울의 내용물을 탱크로 전달한 후 (예를 들어, 버터 플라이 밸브 (113 또는 213)를 통해) 과산화수소를 첨가하는 것을 포함한다. 특정 실시예에서, 빙욕은 반응을 정지시키고/시키거나 반응을 냉각시킨다. 특정 실시예에서, 과산화수소는 반응을 중지시키기 위해 첨가된다. 특정 실시예에서, 버터플라이 밸브는 GO가 냉각을 위해 물/얼음 탱크로 전달될 수 있게 한다. 특정 실시예에서, 제 5 단계 (미도시)는 5 H2O 세척에 의한 정제, 이어서 약 1 주일의 연속 유동 투석을 포함한다. 특정 실시예에서, x는 약 약 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 또는 그 이상의 스케일링 인자이다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 약 150 파운드 이상의 얼음을 갖는 탱크를 포함하는 시스템에서, x는 약 26 이상이다.
특정 실시예에서, 본 출원의 방법, 디바이스, 및 시스템은 확장가능하다. 일례로, 본원의 산화 흑연 합성 방법은 체적이 적어도 약 100 갤런 인 탱크를 사용하여 수행된다. 특정 실시예에서, 믹서는 적어도 약 20 쿼트(5 갤런)의 체적을 갖는다. 특정 실시예에서, 탱크는 액체 (예를 들어, 믹서 보울로부터의 물 및/또는 반응 혼합물) 및 적어도 약 150 파운드의 얼음을 홀딩하거나 함유한다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 얼음 이외의 원료가 반응 챔버/혼합 보울에 첨가되고, 얼음은 100 갤런 탱크에 직접 첨가된다. 특정 실시예에서, 최종 산물은 100 갤런 탱크의 바닥에서 나온다. 다른 예에서, 믹서의 체적은 적어도 약 320 쿼트 (80 갤런)이고 탱크 (예를 들어, 얼음 탱크)의 체적은 적어도 약 1,600 갤런 (예를 들어, 믹서 및 탱크의 체적은 각각 인자 16에 의해 스케일링된다). 또 다른 예에서, 탱크(즉, 얼음 탱크)의 체적은 적어도 약 3,000 갤런 3,500 갤런, 또는 4,000 갤런 (예를 들어, 약 4,000 갤런 만큼 큰)이다. 특정 실시예에서, 탱크는 예를 들어, 적어도 약 320 쿼트(80 갤런)의 체적을 갖는 믹서, 또는 상이한 체적을 갖는 믹서와 함께 사용된다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 몇몇 (예를 들어, 적어도 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 25, 50, 75 또는 100) 믹서는 단일 대형 탱크와 함께 사용된다 (예를 들어, 도 44 참조). 특정 실시예에서, 믹서의 수 및 크기/체적은 탱크의 크기/체적에 비례한다. 예를 들어, 체적 Vt를 갖는 탱크는 Vm 이하의 체적을 갖는 하나 이상의 믹서와 함께 사용되고, 여기서 Vm은 주어진 Vt에 대한 최대 적절한 믹서 체적이다. 또한, 특정 실시예에서, 다수의 믹서가 단일 탱크와 함께 사용될 때, 믹서는 동일한 크기/체적을 갖는다. 특정 실시예에서, 다수의 믹서가 단일 탱크와 함께 사용될 때, 믹서는 동일한 크기/체적을 갖지 않는다. 따라서, 특정 실시예에서, 상이한 믹서 조합이 사용된다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 적어도 약 5 갤런 또는 80 갤런의 체적을 갖는 믹서는 약 100 갤런 내지 약 4,000 갤런 사이의 체적을 갖는 탱크와 함께 (예를 들어, 단독으로 또는 하나 이상의 다른 믹서와 조합하여) 사용된다. 일부 경우에, 믹서의 하나 이상의 부분 (예를 들어, 모터)은 효율을 증가시키기 위해 공유된다.
특정 실시예에서, 본 출원에 설명된 디바이스 및 시스템은 스케일 업된다 (예를 들어, 더 큰 시스템에서 더 많은 얼음). 일부 실시예들에서, 스케일링은 동일하다 (예를 들어, 스케일링 인자 x는 모든 컴포넌트들에 대해 동일하다). 일부 실시예에서, 상이한 컴포넌트 (예를 들어, 탱크 및 믹서 보울)은 적어도 약 1%, 2%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 또는 50% 상이한 스케일링 인자를 갖는다. 특정 실시예에서, 제 1 반응 시스템, 제 1 반응 필터, 제 2 반응 시스템 및/또는 제 2 반응 필터의 상이한 컴포넌트는 본 출원에 제공된 적어도 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 또는 100%의 크기 및/또는 치수로 스케일 업된다. 특정 실시예에서, 제 1 반응 시스템, 제 1 반응 필터, 제 2 반응 시스템 및/또는 제 2 반응 필터의 상이한 컴포넌트는 본 출원에 제공된 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 또는 1000 배 크기 및/또는 치수로 스케일 업된다. 특정 실시예에서, 주어진 치수 및 비율이 일정하게 유지되도록 컴포넌트 (예를 들어, 믹서 보울)의 적어도 일부가 스케일링된다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 믹서 보울 또는 탱크는 효율적인 교반 및/또는 혼합을 달성하도록 구성된 주어진 형상을 갖는다. 특정 실시예에서, 이러한 치수는 이러한 컴포넌트를 스케일링 할 때 일관되게 유지된다 (예를 들어, 탱크 교반기 블레이드의 위치 및/또는 간극은 스케일 업시, 탱크에 대한 그것들의 상대 위치 및 크기가 대략 동일하게 유지되도록 하거나 또는 상대 치수 등을 변경하지 않고 혼합 보울 형상이 증가 또는 감소된다.)
특정 실시예에서, 산화 흑연 또는 산화 그래핀(GO)은 하나 이상의 작용기를 포함한다. 예를 들어, 특정 실시예에서, GO는 하나 이상의 에폭시 브리지, 하나 이상의 히드록실기, 하나 이상의 카르보닐기 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 특정 실시예에서, GO는 산화 레벨을 포함한다. 예를 들어, 특정 실시예에서, GO는 2.1 내지 2.9의 탄소 대 산소 비 율(C : O 비율)를 포함한다.
특정 실시예에서, 본 출원에서 총괄적으로 rGO로 지칭되는 환원 된 산화 흑연 또는 환원된 산화 그래핀은 그래핀을 포함한다.
특정 실시예에서, 탄소질 조성물은 주어진 유형 또는 품질을 포함한다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 탄소질 조성물은 흑연 피드 스탁을 포함한다. 특정 실시예에서, 흑연 피드 스탁은 다양한 등급 또는 순도를 포 함한다(예를 들어, 측정된 탄소 함유량으로 예를 들어, 중량% 흑연 탄소(Cg)), 유형 (예를 들어, 아몰퍼스 흑연 (예를 들어, 60-85% 탄소), 플레이크 흑연 (예를 들어, 85% 초과의 탄소) 또는 베인 흑연 (예를 들어, 90% 초과의 탄소), 크기 (예를 들어, 메쉬 크기), 형상 (예를 들어, 큰 플레이크, 중간, 플레이크, 분말 또는 구형 흑연), 및 기원(origin) (예를 들어, 천연 플레이크 흑연과 같은 예를 들어, 천연 또는 합성). 특정 실시예에서, 이러한 특성(들) (예를 들어, 물리적 및 화학적 특성)은 탄소질 조성물의 산화된 형태의 유형 또는 품질에 영향을 미친다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 흑연의 메쉬 크기는 생성된 GO에 영향을 미친다. 특정 실시예에서, 흑연은 약 1%, 2%, 5%, 10%, 15%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 또는 100% (예를 들어, 중량으로)이상의 등급 또는 탄소 함량을 갖는다. 특정 실시예에서, 흑연은 약 100%, 99%, 98%, 97%, 96%, 95%, 94%, 93%, 92%, 91%, 90%, 85%, 80%, 70%, 60%, 50%, 40%, 30%, 20%, 15%, 10%, 5%, 2%, 또는 1% (예를 들어, 중량으로) 미만의 등급 또는 탄소 함량을 갖는다. 특정 실시예에서, 흑연은 약 -200, -150, -100, -80, -50, -48, +48, +80, +100, +150, 또는 +200 메쉬 크기 이상의 메쉬 크기에서 이러한 등급 또는 탄소 함량을 갖는다.
특정 실시예에서, 탄소질 조성물은 탄소질 조성물의 하나 이상의 유형의 산화 형태(들)로 가공된다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 상이한 산화된 형태 또는 상이한 유형의 동일한 산화된 형태는 본 출원의 디바이스 및 시스템의 반응 조건 및/또는 구성/작동에 따라 (예를 들어, 도 1의 기계가 작동하는 방법의 결과로) 생성된다. 일부 실시예에서, 이러한 인자는 생성된 합성 산물 단독 또는 피드 스탁 유형 또는 품질 (예를 들어, 흑연 입력 사양) 과의 조합에 영향을 미친다. 일례로, 흑연 피드 스탁은 단일 층 GO 또는 다층 GO로 변환된다. 특정 실시 양태에서, 2 가지 유형의 GO는 상이한 특성 및/또는 최종 제품/용도를 갖는다. 특정 실시예에서, 특성은 예를 들어, 물리 화학적 특성 및/또는 성능 특성 (예를 들어, 전도도 또는 순도)을 포함한다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 단일 층 GO 및 다중 층 GO는 상이한 전도성 특성을 갖는다.
특정 실시예에서, 단층 GO 및 다층 GO에 대한 최종 생성물/용도, 또는 이로부터 유래된 물질 (예를 들어, ICCN, 그래핀 등)은 예를 들어, 에너지 변환/저장 (예를 들어, (슈퍼) 커패시터, 배터리, 연료 전지, 광전지 또는 열전기), 촉매, 감지 (예를 들어, 화학 및 생물학적 감지), 스캐폴드/지지체, 나노 충전제, 경량 및 구조 물질 (예를 들어, 그래핀 섀시/부품 또는 터빈 블레이드), 광학 전자 기기 (예를 들어, 터치 스크린), 반도체 (예를 들어, 몰리브덴(MoS2)과 결합된 그래핀), 정보 스토리지, 투명 물질, 초전도체 (예를 들어, 마그네슘 디보라이드 (MgB2)에 산재된 그래핀), 의료 치료 및/또는 생화학적 분석 (예를 들어, DNA 분석), 비선형 광학 물질, 여과 및/또는 물 정화, 코팅, 종이 (예를 들어, 산화 그래핀 종이), 렌즈 등을 포함한다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 단일 층 GO에 대한 최종 제품/용도는 하이브리드 슈퍼 커패시터 및/또는 리튬 이온 배터리를 포함하고, 다층 GO에 대한 최종 제품/용도는 고밀도 슈퍼 커패시터를 포함한다. 특정 실시예에서, GO는 이러한 사용 전에 추가로 변환되거나 가공된다. 특정 실시예에서, 주어진 GO 피드 스탁이 추가로 가공될 때, 결과 물질(들)은 특정 물리 화학적 및/또는 성능 특성을 갖는다. 예를 들어, 특정 실시예에서, GO는 그래핀, 상호 연결된 주름진 탄소계 네트워크 (ICCN) (각각 복수의 팽창 및 상호 연결된 탄소 층을 포함), 또는 GO로부터 유도된 다른 물질 (예를 들어, 다른 2 차원 결정 (예를 들어, 질화 붕소, 니오븀 디셀레나이드 또는 탄탈륨 (IV) 황화물) 등과 함께 그래핀, 그래핀 또는 ICCN 복합 물질 등)의 제조를 위한 피드 스탁으로 사용된다. 특정 실시예에서, 생성된 물질은 GO 피드 스탁의 유형에 의존하는 상이한 특성 (예를 들어, 커패시터에서 최종 사용 동안의 정전 용량, 배터리에서 최종 사용 동안의 특성 등)을 갖는다. 특정 실시예에서, 본원의 최종 산물/용도는 예를 들어, 산화 그래핀 및 또는 다양한 rGO (예를 들어, 그래핀)의 최종 산물/용도를 포함한다.
특정 실시예에서, 합성 방법 (예를 들어, 도 6의 방법)은 탄소질 조성물을 제공하는 단계 및 제 1 시간 기간에 걸쳐 탄소질 조성물의 제 1 변환에 의해 탄소질 조성물의 제 1 산화 형태를 생성하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 제 1 시간 기간은 약 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 또는 500 분 이하이다. 특정 실시예들에서, 제1 시간 기간은 약 10 분 내지 약 20 분, 약 10 분 내지 약 30 분, 약 10 분 내지 약 40 분, 약 10 분 내지 약 50 분, 약 10 분 내지 약 60 분, 약 10 분 내지 약 70 분, 약 10 분 내지 약 80 분, 약 10 분 내지 약 90 분, 약 10 분 내지 약 100 분, 약 20 분 내지 약 30 분, 약 20 분 내지 약 40 분, 약 20 분 내지 약 50 분, 약 20 분 내지 약 60 분, 약 20 분 내지 약 70 분, 약 20 분 내지 약 80 분, 약 20 분 내지 약 90 분, 약 20 분 내지 약 100 분, 약 30 분 내지 약 40 분, 약 30 분 내지 약 50 분, 약 30 분 내지 약 60 분, 약 30 분 내지 약 70 분, 약 30 분 내지 약 80 분, 약 30 분 내지 약 90 분, 약 30 분 내지 약 100 분, 약 40 분 내지 약 50 분, 약 40 분 내지 약 60 분, 약 40 분 내지 약 70 분, 약 40 분 내지 약 80 분, 약 40 분 내지 약 90 분, 약 40 분 내지 약 100 분, 약 50 분 내지 약 60 분, 약 50 분 내지 약 70 분, 약 50 분 내지 약 80 분, 약 50 분 내지 약 90 분, 약 50 분 내지 약 100 분, 약 60 분 내지 약 70 분, 약 60 분 내지 약 80 분, 약 60 분 내지 약 90 분, 약 60 분 내지 약 100 분, 약 70 분 내지 약 80 분, 약 70 분 내지 약 90 분, 약 70 분 내지 약 100 분, 약 80 분 내지 약 90 분, 약 80 분 내지 약 100 분, 약 90 분 내지 약 100 분, 약 100 분 내지 약 150 분, 약 100 분 내지 약 200 분, 약 100 분 내지 약 250 분, 약 100 분 내지 약 300 분, 약 100 분 내지 약 350 분, 약 100 분 내지 약 400 분, 약 100 분 내지 약 450 분, 약 100 분 내지 약 500 분, 약 150 분 내지 약 200 분, 약 150 분 내지 약 250 분, 약 150 분 내지 약 300 분, 약 150 분 내지 약 350 분, 약 150 분 내지 약 400 분, 약 150 분 내지 약 450 분, 약 150 분 내지 약 500 분, 약 200 분 내지 약 250 분, 약 200 분 내지 약 300 분, 약 200 분 내지 약 350 분, 약 200 분 내지 약 400 분, 약 200 분 내지 약 450 분, 약 200 분 내지 약 500 분, 약 250 분 내지 약 300 분, 약 250 분 내지 약 350 분, 약 250 분 내지 약 400 분, 약 250 분 내지 약 450 분, 약 250 분 내지 약 500 분, 약 300 분 내지 약 350 분, 약 300 분 내지 약 400 분, 약 300 분 내지 약 450 분, 약 300 분 내지 약 500 분, 약 350 분 내지 약 400 분, 약 350 분 내지 약 450 분, 약 350 분 내지 약 500 분, 약 400 분 내지 약 450 분, 약 400 분 내지 약 500 분, or 약 450 분 내지 약 500 분이다. 특정 실시예에서, 합성 방법은 탄소질 조성물을 제공하는 단계 및 제 2 시간 기간에 걸쳐 탄소질 조성물의 제 2 변환에 의해 탄소질 조성물의 제 2 산화 형태를 생성하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 제 1 산화 형태를 제조하는 방법과 제 2 산화 형태를 제조하는 방법 사이의 차이는 시간 기간의 차이 (예를 들어, 제 1 및 제 2 시간 기간 사이의 지속기간 차이)를 포함한다. 특정 실시예에서, 제 1 시간 기간보다 적어도 약 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 또는 50배 더 긴 제 2 시간 기간에 거쳐 탄소질 조성물의 제 2 변환에 의해 생성된 탄소질 조성물의 제 2 산화된 형태를 포함할 때 보다 제 1 산화 형태의 탄소질 조성물을 포함하는 커패시터는 적어도 약 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 120, 140, 160, 180, 또는 200배 더 큰 정전 용량을 갖는다. 특정 실시예에서, 제 1 산화 형태의 탄소질 조성물을 포함하는 커패시터는 반응 조건의 범위에 걸친 제 1 시간 기간보다 긴 제 2 시간 기간에 걸쳐 탄소질 조성물의 제 2 변환에 의해 생성된 제 2 산화 형태의 탄소질 조성물을 포함할 때 보다 더 큰 정전 용량을 갖는다. 특정 실시예에서, 제 1 산화 형태의 탄소질 조성물을 포함하는 커패시터는 제 1 시간 기간보다 약 5 배 이상 더 긴 제 2 시간 기간 동안 탄소질 조성물의 제 2 변환에 의해 생성된 제 2 산화 형태의 탄소질 조성물을 포함할 때 보다 약 2 배 더 큰 정전 용량을 갖는다. 특정 실시예에서, 제 1 산화된 형태의 탄소질 조성물을 포함하는 커패시터는 제 2 산화된 형태의 탄소질 조성물을 포함할 때 보다 약 10 배 더 큰 정전 용량을 갖는다. 특정 실시예에서, 제 1 산화된 형태의 탄소질 조성물을 포함하는 커패시터는 제 2 산화된 형태의 탄소질 조성물을 포함할 때 보다 약 50 배 더 큰 정전 용량을 갖는다. 특정 실시예에서, 제 2 기간은 제 1 기간 보다 적어도 약 8 배 더 길다. 특정 실시예에서, 정전 용량은 일정 범위의 반응 조건에 걸쳐 적어도 약 10 배 더 크다. 특정 실시예에서, 방법은 정전 용량을 추가로 증가시키기 위해 반응 조건을 조정하는 단계를 추가로 포함한다. 특정 실시예에서, 변환 (예를 들어, 반응)에 대한 기간 (예를 들어, 제 1 또는 제 2 시간 기간)은 반응이 급냉될 때 (예를 들어, 얼음 및 과산화수소가 탄소질 조성물, 황산 및 과망간산 칼륨을 포함하는 산화 반응에 첨가될 때) 종료된다.
특정 실시예에서, 탄소질 조성물의 산화된 형태와 관련하여 설명된 본 발명의 양태는 적어도 일부 구성에서, 산화된 형태의 탄소질 조성물로부터 유도된 물질에 동일하게 적용되고, 그 반대도 마찬가지이다. 일 예에서, 특정 실시예에서, 제 1 산화 형태의 탄소질 조성물 또는 이로부터 유래된 물질(예를 들어, 제 1 산화된 탄소질 조성물의 환원된 형태)을 포함하는 커패시터 (예를 들어, 이중층 커패시터/슈퍼 커패시터)는 제 2 산화 형태의 탄소질 조성물 또는 이로부터 유래된 물질 (예를 들어, 환원된 형태의 제 2 산화된 탄소질 조성물)을 포함할 때 보다 적어도 약 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 120, 140, 160, 180 또는 200 배 더 큰 정전 용량을 갖는다. 다른 예에서, 특정 실시예에서, 본 개시의 장치는 연간 약 100 그램(g), 연간 200 g, 연간 500 g, 연간 750 g, 연간 1 킬로그램(kg), 연간 10 kg, 연간 25 kg, 연간 50 kg, 연간 75 kg, 0.1 tpy, 0.2 tpy, 0.3 tpy, 0.4 tpy, 0.5 tpy, 0.6 tpy, 0.7 tpy, 0.8 tpy, 0.9 tpy, 1 tpy, 2 tpy, 3 tpy, 4 tpy, 5 tpy, 10 tpy, 25 tpy, 50 tpy, 75 tpy, 100 tpy, 200 tpy, 500 tpy, 750 tpy, 1,000 tpy (1 ktpy), 2,000 tpy, 3,000 tpy, 4,000 tpy, 5,000 tpy, 6,000 tpy, 7,000 tpy, 8,000 tpy, 9,000 tpy, 10,000 tpy, 또는 그 이상의 속도로 산화 형태의 탄소질 조성물 또는 이로부터 유래된 물질(예를 들어, 산화된 탄소질 조성물의 환원된 형태) 형성한다.
특정 실시예에서, 본 출원에 설명된 방법에 따라 합성된 산화 흑연, 산화 그래핀, 또는 그로부터 유도된 물질을 포함하는 전극을 포함하는 커패시터는 약 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 또는 50 mV/s의 스캔 속도에서 적어도 약 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 또는 1000 mF/㎠의 피크 정전 용량을 제공한다. 특정 실시예에서, 본 출원에 설명된 방법에 따라 합성된 환원된 산화 그래핀, 또는 환원된 산화 흑연을 포함하는 전극을 포함하는 커패시터는 약 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 또는 50 mV/s의 스캔 속도에서 적어도 약 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 또는 1000 mF/㎠의 피크 정전 용량을 제공한다. 특정 실시예에서, 본 출원에 설명된 방법에 따라 합성된 산화 흑연, 산화 그래핀, 또는 그로부터 유도된 물질을 포함하는 전극을 포함하는 커패시터는 약 10 mV/s의 스캔 속도에서 적어도 약 200 mF/㎠의 피크 정전 용량을 제공한다. 특정 실시예에서, 본 출원에 설명된 방법에 따라 합성된 환원된 산화 그래핀, 또는 환원된 산화 흑연을 포함하는 전극을 포함하는 커패시터는 약 10 mV/s의 스캔 속도에서 적어도 약 200 mF/㎠의 피크 정전 용량을 제공한다. 특정 실시예에서, 본 출원에 설명된 시스템 및 방법에 따라 합성된 산화 흑연, 산화 그래핀, 또는 그로부터 유도된 물질을 포함하는 전극을 포함하는 디바이스는 상이한 시스템 또는 방법을 사용하여 합성된 것보다 산화 흑연, 산화 그래핀 또는 이로부터 유도된 물질을 포함하는 디바이스보다 적어도 약 56 배 더 큰 정전 용량을 제공한다. 특정 실시예에서, 본 출원에 설명된 시스템 및 방법에 따라 합성된 환원된 산화 흑연, 환원된 산화 그래핀을 포함하는 전극을 포함하는 디바이스는 상이한 시스템 또는 방법을 사용하여 합성된 것보다 환원된 산화 흑연 또는 환원된 산화 그래핀을 포함하는 디바이스보다 적어도 약 56 배 더 큰 정전 용량을 제공한다. 특정 실시예에서, 디바이스는 커패시터 (예를 들어, 슈퍼 커패시터)이다.
특정 실시예에서, 탄소질 조성물은 흑연을 포함한다. 특정 실시예에서, 탄소질 조성물의 제 1 산화 형태는 산화 흑연 또는 산화 그래핀을 포함한다. 특정 실시예에서, 탄소질 조성물의 제 2 산화 형태는 산화 흑연 또는 산화 그래핀을 포함한다. 특정 실시예에서, 방법은 탄소질 조성물의 제 1 산화된 형태로부터 탄소질 조성물로 또는 탄소질 조성물과 실질적으로 유사하거나 상이한 다른 탈산된 탄소질 조성물 (예를 들어, rGO)로 환원시키는 단계를 추가로 포함한다.
도 7은 정전 용량 대 반응 시간의 측정의 예를 도시한다. 반응 조건 : 6x 질량비 Ox:Gr, 자가 가열(발열), 0-20 시간. 10mV/s에서의 피크 정전 용량은 20 분에 49mF/㎠ 였다. 이 예에서, 반응이 자가 가열되고 장기간 동안 진행되게 하는 것은 해당 시간에 걸쳐 더 낮은 정전 용량을 갖는 디바이스를 생성한다. 일부 실시예에서, 제 1 변환 동안, 자가 가열 반응이 진행되는 시간을 증가시키는 것은 해당 시간 동안 최대 정전 용량을 감소시킨다.
일부 실시예에서, 자가 가열 반응은 과망간산 칼륨(KMnO4)을 약 0 ℃의 온도에서 흑연 및 진한 황산을 포함하는 혼합물에 첨가함으로써 개시된다.
도 8은 정전 용량 대 반응 시간의 측정의 다른 예를 도시한다. 반응 조건은 다음을 포함한다 : 6x 질량비 Ox:Gr, 자가 가열 (발열), 0-2 시간. 10mV/s에서의 피크 정전 용량은 15 분에서 87mF/㎠ 였다. 이 예에서, 반응 시간이 짧을수록 산화적 손상이 적은 그래핀의 보다 순수한 sp2 구조를 보유함으로써 정전 용량이 높아진다. 일부 실시예에서, 제 1 변환 동안, 적어도 부분적으로 자가 가열된 반응의 반응 시간을 감소시키는 것은 보다 적은 산화적 손상으로 탄소질 조성물의 보다 적절한 구조를 보유함으로써 최대 정전 량을 증가시킨다.
도 9는 정전 용량 대 반응 시간의 측정의 또 다른 예를 도시한다. 반응 조건은 다음을 포함한다 : 6x 질량비 Ox:Gr, 빙욕에 의해 냉각, 0-2 시간. 10mV/s에서의 피크 정전 용량은 45 분에서 459mF/㎠ 였다. 이 예에서, 더 차가운 반응 온도는 적시에 반응을 급냉할 더 큰 기회 창으로 이어진다. 일부 실시예에서, 제 1 변환 동안, 반응 온도를 감소시키는 것은 적당한 시간에 반응을 급냉할 더 큰 기회 창을 초래한다. 특정 실시예에서, 방법은 빙욕에 의한 냉각을 통해 반응 온도를 감소시키는 것을 추가로 포함한다. 특정 실시예에서, 주위 반응 온도 미만의 반응 실행은 (i) 짧은 시간에 걸쳐 개선된 정전 용량을 나타내며, (ii) 보다 안전하고, 보다 제어된 반응, 또는 (iii) 이들의 조합으로 이어진다. 특정 실시예에서, 주변 반응 온도는 주변 조건에서의 반응 온도이다.
도 10은 도 9의 샘플로부터 구성된 이중층 디바이스 (이중층 커패시터)의 CV(Cyclic Voltammetry) 스캔을 도시한다. 다양한 스캔 속도에서의 예시적인 측정 값이 표 2에 열거되어 있다.
표 2
도 11a-11b는 관련 부분과 관련하여 본 출원에 참조로 포함된 El-Kady M. F., et al., "Laser scribing of high-performance and flexible graphene-based electrochemical capacitors", Science, 335 (6074), 1326 (2012)의 결과(도 11b)와 1000 mV/s의 스캔 속도에서도 9의 샘플로부터 구성된 이중층 디바이스 (이중층 커패시터)의 CV (Cyclic Voltammetry) 스캔(도 11a)의 비교를 제공한다. 도 11a의 디바이스는 본 출원에 설명된 바와 같이 제조된 (예를 들어, 도 6의 방법에 따라) GO로부터 유도된 물질을 포함하는 하나 이상의 전극을 포함한다. 특정 실시예들에서, 도 11a의 디바이스는 도 11b의 디바이스의 정전 용량 (예를 들어, 1000 mV/s에서의 피크 정전 용량)보다 적어도 약 35 배 큰 정전 용량 (예를 들어, 1000 mV/s에서의 피크 정전 용량)을 갖는다. 본 개시에 따라 제조된 물질을 사용하여 향상된 정전 용량의 다른 예는 본 출원의 다른 곳에 제공된다.
도 12는 다수의 염산(HCl) 세척의 함수로서 정전 용량을 도시한다. 이 예에서, 산물 세척의 효과 (예를 들어, 도 6의 방법)를 0-5 HCl 세척과 비교하면 HCl 세척이 불필요하다는 것을 나타낸다. 반응 조건은 다음을 포함한다 : 6x 질량비 Ox:Gr, 빙욕에 의해 냉각, 0-1 시간, 가변 HCI 세척. 10mV/s에서의 피크 정전 용량은 31 분에서 261mF/㎠ 였다. 눈에 띄는 경향이 없는 모든 세척 횟수 사이에서 정전 용량의 11% 변화가 관찰되었다.
특정 실시예에서, 합성 방법 (예를 들어, 도 6의 방법)은 흑연을 제공하는 단계, 및 염산을 사용하는 것보다 염산의 도움 없이 적어도 약 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10 배 더 빠르게 흑연을 산화 흑연으로 변환시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 합성 방법은 흑연을 제공하는 단계, 및 염산을 사용하는 것보다 염산의 도움 없이 적어도 약 2 배 더 빠르게 흑연을 산화 흑연으로 변환시키는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 염산을 사용하는 것보다 염산의 도움 없이 적어도 약 5 배 더 빠르게 흑연을 산화 흑연으로 변환시키는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 염산을 사용하는 것보다 염산의 도움 없이 적어도 약 8 배 더 빠르게 흑연을 산화 흑연으로 변환시키는 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 방법은 개질된 험머 방법(Hummers method)보다 적어도 약 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 배 빠른 산화 흑연을 합성하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 방법은 수정된 험머 방법보다 적어도 약 8 배 빠른 산화 흑연을 합성하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 산화 흑연은 약 1 주일 이내에 합성된다. 특정 실시예에서, 방법은 개질된 험머 방법보다 생성된 산화 흑연의 질량당 폐기물을 덜 생성한다. 특정 실시예에서, 방법은 반복 가능한 결과를 생산한다. 특정 실시예에서, 산화 흑연은 공기 건조없이 합성된다.
일부 실시예에서, 염산은 본 출원의 산화 흑연의 합성에 소비되지 않는다. 특정 실시예에서, 개 된 험머 방법에 의한 정제에 사용되는 염산 세척은 배제됨으로써 개질된 험머 방법에 비해 더 빠른 정제로 이어진다. 특정 실시예에서, 산화 흑연에 하나 이상의 염산 세척을 가하면 용량에 실질적으로 영향을 미치지 않는다. 특정 실시예에서, 정제 단계로부터 염산의 제거는 정전 용량의 손실을 나타내지 않으며, 산화 흑연의 비용을 상당히 감소 시키거나, 정제 절차를 촉진하거나, 또는 이들의 임의의 조합을 나타낸다. 특정 실시예에서, 방법은 개질된 험머 방법보다 적어도 약 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10 배 더 빠른 산화 흑연의 질량당 비용으로 산화 흑연을 합성하는 단계를 포함한다. 일 예에서, 방법은 개질된 험머 방법보다 적어도 약 4 배 더 빠른 산화 흑연의 질량당 비용으로 산화 흑연을 합성하는 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 방법은 합성이 수행될 때마다 수용 가능하고 재현 가능한 합성 산물을 유도하는 정확한 단계 세트를 포함한다. 특정 실시예에서, 방법은 이와 관련된 하나 이상의 합성 단계를 배제함으로써 인적 오류 및/또는 인간 판단에 대한 의존성을 감소시킬 수 있다. 특정 실시예에서, 인간 오류 및/또는 인간 판단에 대한 의존은 시간에 따른 물 및/또는 얼음의 첨가 속도를 제어하는 것과 관련이 있다.
특정 실시예에서, 방법은 (i) 약 45 ℃ 미만 또는 (ii) 개질된 험머 방법에 사용된 평균 또는 최대 온도보다 적어도 약 30 ℃ 낮은 평균 또는 최대 온도에서 산화 흑연을 합성하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 이 평균 또는 최대 온도가 저감은 폭발의 위험을 감소시켜 안정성을 증가시킨다.
특정 실시예에서, 산화 흑연의 배치(batch) (예를 들어, 1g의 산화 흑연)는 다음에 의해 생성된다 : (a) 약 0 ℃의 제 1 온도에서 750 ml 진한 황산에 15g 흑연을 첨가하는 단계, 여기서 제 1 온도는 빙욕을 사용하여 유지되고; (b) 약 15 ℃ 미만의 제 2 온도를 유지하면서 90g 과망간산 칼륨 (KMnO4)을 첨가하는 단계; (c) 혼합물을 (b)에서 약 45 분 동안 교반하는 단계; (d) 혼합물을 단계 (c)에서 2.6 kg 얼음에 첨가한 다음 75 ml의 30 % H2O2를 첨가하여 급냉시키는 단계; 및 (e) 5 H2O 세척, 이어서 약 1 주일의 연속 유동 투석으로 정제하는 단계. 특정 실시예에서, (b)에서의 첨가는 발열 반응을 초래한다.
특정 실시예에서, 본 출원의 방법은 산화된 형태의 탄소질 조성물을 제조하는 절차, 산화된 형태의 탄소질 조성물을 유래하는 물질을 제조하는 절차, 또는 둘 모두를 포함한다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 본 출원의 방법은 GO 및 그래핀/환원된 산화 흑연 둘 모두를 제조하는 절차(들)를 포함한다. 특정 실시예에서, GO는 제 1 반응의 흑연으로부터 형성된다. 특정 실시예에서, 제 1 반응은 산화 (예를 들어, 산화 반응)를 포함한다. 특정 실시예에서, GO는 처리된다 (예를 들어, 최종 산물 인 경우 여과/정제, 농축 등). 특정 실시예에서, GO는 제 2 반응에서 환원된다 (예를 들어, 그래핀, ICCN 또는 GO의 환원을 통해 유도된 임의의 다른 물질로). 특정 실시예에서, 2 차 반응은 환원을 포함한다. 예를 들어, 특정 실시예에서, GO는 본 출원에서 총괄적으로 환원된 산화 흑연 (rGO)으로 지칭되는 그래핀 및/또는 다른 환원된 형태의 GO를 형성하도록 환원된다. 특정 실시예에서, rGO는 환원된 산화 흑연 및/또는 산화 그래핀을 포함한다. 특정 실시예에서, 그래핀과 관련하여 설명된 본 개시 내용의 임의의 양태는 적어도 일부 구성에서 rGO에 동일하게 적용되며, 그 반대도 마찬가지이다. 특정 실시예에서, rGO (예를 들어, 그래핀)가 처리된다.
일부 실시예에서, 단일 층 GO가 제조된다. 특정 실시예에서, 제조 또는 방법 (예를 들어, 제 1 반응)은 흑연 kg 당 약 32 리터 (L) 98 % 황산을 사용한다. 특정 실시예에서, 흑연 kg 당 약 4.8 kg 과망간산 칼륨 분말이 사용된다. 특정 실시예에서, 방법은 요리 시간을 포함한다. 특정 실시예에서, 방법은 요리 시간을 포함하지 않는다. 특정 실시예에서, 방법은 주어진 온도 및 공정(들)을 포함한다. 특정 실시예에서, 방법은 반응의 시작부터 약 1.5 시간의 과망간산 칼륨 (반응 온도 약 15 ℃ 미만) 첨가, 약 2 시간의 반응 시간 (반응 온도 범위 약 20-30 ℃), 약 32kg 얼음 (약 50 ℃의 반응 온도)의 약 1 시간의 첨가 및 약 1 시간 반응 시간 (약 50 ℃의 반응 온도)을 포함한다. 특정 실시예에서, 흑연 1kg 당 약 72kg의 얼음이 반응 냉각을 위해 반응 및/또는 얼음을 급냉시키기 위해 사용된다. 특정 실시예에서, 흑연 kg 당 약 2 L 30 % 과산화수소는 반응을 급냉 및/또는 중화시키는데 사용된다. 특정 실시예에서, 흑연은 주어진 유형이다. 특정 실시예에서, 흑연은 325sh 천연 플레이크 흑연을 포함한다. 특정 실시예에서, 혼합 속도 (예를 들어, 하나 이상의 반응 공정 동안)는 약 100 rpm이다. 특정 실시예에서, 방법은 물질의 혼합 타이밍을 포함한다. 특정 실시예에서, 황산 및 흑연은 흑연 먼지를 최소화하기 위해 사전 혼합된 후 반응기에 신속하게 첨가된다. 특정 실시예에서, 과망간산 칼륨의 첨가는 발열 반응을 초래한다. 특정 실시예에서, 과망간산 칼륨은 반응 온도를 약 15 ℃ 미만으로 유지하기에 충분한 속도로 첨가된다 (예를 들어, 과망간산 칼륨은 약 1.5 시간에 걸쳐 첨가됨). 특정 실시예에서, 과망간산 칼륨은 반응 온도를 약 15 ℃ 미만으로 유지하기 위해 냉각 메커니즘 (예를 들어, 냉각 파이프 및/또는 얼음의 첨가)과 조합하여 충분히 느린 속도로 첨가된다.
일부 실시예에서, 다층 GO가 제조된다. 특정 실시예에서, 제조 또는 방법 (예를 들어, 제 1 반응)은 흑연 kg 당 약 25 L 98 % 황산을 사용한다. 특정 실시예에서, 산화 흑연 kg 당 약 2 kg 과망간산 칼륨이 사용된다. 특정 실시예에서, 방법은 요리 시간을 포함한다. 특정 실시예에서, 방법은 요리 시간을 포함하지 않는다. 특정 실시예에서, 방법은 주어진 온도 및 공정(들)을 포함한다. 특정 실시예에서, 방법은 45 분 (약 15 ℃ 미만의 반응 온도) 및 30 분 반응 시간 (약 15 ℃의 반응 온도)에 걸쳐 과망간산 칼륨의 첨가를 포함한다. 특정 실시예에서, 흑연 1kg 당 약 125kg의 얼음이 반응 냉각을 위해 반응 및/또는 얼음을 급냉시키기 위해 사용된다. 특정 실시예에서, 흑연 kg 당 약 1 L 30 % 과산화수소는 반응을 급냉 및/또는 중화시키는데 사용된다. 특정 실시예에서, 흑연은 주어진 유형이다. 특정 실시예에서, 흑연은 고도로 박리되고 밀링된, 작은 플레이크, 큰 표면적 흑연, 9 마이크론 플레이크, 또는 이들의 임의의 조합이다. 특정 실시예에서, 혼합 속도 (예를 들어, 하나 이상의 반응 공정 동안)는 약 100 rpm이다. 특정 실시예에서, 방법은 물질의 혼합 타이밍을 포함한다. 특정 실시예에서, 황산 및 흑연은 흑연 먼지를 최소화하기 위해 사전 혼합된 후 반응기에 신속하게 첨가된다. 특정 실시예에서, 과망간산 칼륨의 첨가는 발열 반응을 초래한다. 특정 실시예에서, 과망간산 칼륨은 반응 온도를 약 15 ℃ 미만으로 유지하기에 충분한 속도로 첨가된다 (예를 들어, 과망간산 칼륨은 약 1.5 시간에 걸쳐 첨가됨).
특정 실시예에서, 제 1 여과는 제 1 반응 후에 수행된다. 특정 실시예에서, 제 1 여과는 후 산화 정제를 포함한다. 특정 실시예에서, 제 1 여과의 목적 또는 목표 (예를 들어, 어떻게 수행되는지에 관계없이)는 원료 산물(crude product)로부터 불순물을 제거하고 pH를 적어도 약 5까지 만드는 것이다. 특정 실시예에서, 산화 후 (반응 1), 원료 산물은 GO뿐만 아니라 하나 이상의 (예를 들어, 몇 가지) 불순물, 예컨대 황산, 망간 산화물 및 망간 설페이트를 함유한다. 특정 실시예에서, 정제가 완료된 후, GO는 예를 들어, 약 1 중량 %의 용액으로 농축된다. 특정 실시예에서, 제 1 반응으로부터의 물 및/또는 산은 여과 동안 제거된다. 특정 실시예에서, 제 1 반응 후, 산 농도는 pH 약 0에 상응하는 약 30 % (단일 층) 또는 약 16 % (다층) 황산이다. 특정 실시예에서, pH가 약 0.00005 %의 산 농도에 상응하여 약 5에 도달하면 여과가 완료된다. 특정 실시예에서, GO 판매 및/또는 직선 그래핀 사용 (예를 들어, 제 2 반응을 위한 피드 스탁으로 사용되는 경우)을 위해서는 주어진 양 또는 농도의 정도가 필요하다. 특정 실시예에서, GO (예를 들어, 대부분의 GO)는 건조 분말 형태 및/또는 약 2%(중량 기준)의 수용액으로 판매되거나 사용된다. 일부 실시예에서, 산화된 형태의 탄소질 조성물을 연간 약 100 그램(g), 연간 200 g, 연간 500 g, 연간 750 g, 연간 1 킬로그램(kg), 연간 10 kg, 연간 25 kg, 연간 50 kg, 연간 75 kg, 0.1 tpy, 0.2 tpy, 0.3 tpy, 0.4 tpy, 0.5 tpy, 0.6 tpy, 0.7 tpy, 0.8 tpy, 0.9 tpy, 1 tpy, 2 tpy, 3 tpy, 4 tpy, 5 tpy, 10 tpy, 25 tpy, 50 tpy, 75 tpy, 100 tpy, 200 tpy, 500 tpy, 750 tpy, 1,000 tpy (1 ktpy), 2,000 tpy, 3,000 tpy, 4,000 tpy, 5,000 tpy, 6,000 tpy, 7,000 tpy, 8,000 tpy, 9,000 tpy, 10,000 tpy, 또는 그 이상의 속도로 제 1 여과를 통해 여과된다. 특정 실시예에서, 산화된 탄소질 조성물의 형태는 배치 공정에서 제 1 반응 필터를 사용하여 여과된다. 특정 실시예에서, 본 출원의 다른 곳에서보다 상세하게 설명된 바와 같이, 본 출원의 방법, 장치 및 시스템은 확장 가능하다. 일부 실시예에서, 제 1 반응 필터는 배치(batch) 당 약 1 g, 2 g, 4 g, 6 g, 8 g, 10 g, 25 g, 50 g, 75 g, 100 g, 250 g, 500 g, 750 g, 1 kg, 2 kg, 4 kg, 6 kg, 8 kg, 10 kg, 15 kg, 25 kg, 50 kg, 75 kg, 100 kg, 250 kg, 500 kg, 750 kg, 1 톤(t), 2 t, 4 t, 6 t, 8 t, 10 t, 15 t, 25 t, 50 t, 75 t, 100 t, 250 t, 500 t, 750 t, 또는 1,000 t이상의 속도에서 탄소질 조성물의 산화된 형태를 여과하는데 사용된다.
특정 실시예에서, 제 2 반응은 GO의 환원을 포함하여 그래핀(환원된 산화 흑연)을 형성한다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 제 1 정제 후, 산물의 황산 농도는 약 5의 pH에서 약 0.00005 %이다. 특정 실시예에서, 용액 중 GO의 농도는 약 1 질량 % (100 L의 수용액 중 1 kg GO)이다. 특정 실시예에서, 제조 또는 방법 (예를 들어, 제 2 반응)은 GO kg (100 리터의 용액) 당 약 20 L의 30 % 과산화수소 및 GO kg(100 리터의 용액) 당 약 4.95 kg의 아스코르브산 나트륨 (아스코르브산의 나트륨 염)을 사용한다. 특정 실시예에서, 방법은 요리 시간을 포함한다. 특정 실시예에서, 방법은 요리 시간을 포함하지 않는다. 특정 실시예에서, 방법은 주어진 온도 및 공정(들)을 포함한다. 특정 실시예에서, 방법은 반응을 약 90 ℃로 가열하고 1 시간에 걸쳐 과산화수소를 첨가하는 것을 포함한다. 특정 실시예에서, 반응은 약 3 시간 동안 약 90 ℃에서 계속 가열된다. 특정 실시예에서, 아스코르브산 나트륨은 약 30 분에 걸쳐 첨가된다. 특정 실시예에서, 반응은 약 추가로 1.5 시간 동안 약 90 ℃에서 계속 가열된다. 특정 실시예에서, 90 ℃에서의 총 시간은 약 6 시간이다. 특정 실시예에서, 혼합 속도 (예를 들어, 하나 이상의 반응 공정 동안)는 약 200 rpm이다. 일부 실시예에서, 장치는 연간 약 100 그램(g), 연간 200 g, 연간 500 g, 연간 750 g, 연간 1 킬로그램(kg), 연간 10 kg, 연간 25 kg, 연간 50 kg, 연간 75 kg, 0.1 tpy, 0.2 tpy, 0.3 tpy, 0.4 tpy, 0.5 tpy, 0.6 tpy, 0.7 tpy, 0.8 tpy, 0.9 tpy, 1 tpy, 2 tpy, 3 tpy, 4 tpy, 5 tpy, 10 tpy, 25 tpy, 50 tpy, 75 tpy, 100 tpy, 200 tpy, 500 tpy, 750 tpy, 1,000 tpy (1 ktpy), 2,000 tpy, 3,000 tpy, 4,000 tpy, 5,000 tpy, 6,000 tpy, 7,000 tpy, 8,000 tpy, 9,000 tpy, 10,000 tpy, 또는 그 이상의 속도로 탄소질 조성물의 환원된 형태를 형성한다. 특정 실시예에서, 제 2 반응 시스템은 배치 제조, 합성 또는 처리에 사용된다 (즉, 배치 공정으로 실행). 특정 실시예에서, 본 출원의 다른 곳에서보다 상세하게 설명된 바와 같이, 본 출원의 방법, 장치 및 시스템은 확장 가능하다. 일부 실시예에서, 제 2 반응 시스템은 배치(batch) 당 약 1 g, 2 g, 4 g, 6 g, 8 g, 10 g, 25 g, 50 g, 75 g, 100 g, 250 g, 500 g, 750 g, 1 kg, 2 kg, 4 kg, 6 kg, 8 kg, 10 kg, 15 kg, 25 kg, 50 kg, 75 kg, 100 kg, 250 kg, 500 kg, 750 kg, 1 톤(t), 2 t, 4 t, 6 t, 8 t, 10 t, 15 t, 25 t, 50 t, 75 t, 100 t, 250 t, 500 t, 750 t, 또는 1,000 t이상의 속도에서 탄소질 조성물의 산화된 형태를 형성한다.
특정 실시예에서, 제 2 여과는 제 2 반응 후에 수행된다. 특정 실시예에서, 제 2 반응 후, 소량의 황산, 망간 산화물 및 망간 염 더하기 아스코르브산 나트륨과 같은 몇몇 불순물이 존재한다. 특정 실시예에서, 제 1 여과의 목적 또는 목표 (예를 들어, 그것이 어떻게 수행되는지에 관계없이)는 용액으로부터 불순물 (예를 들어, 그 염)을 제거하는 것이다. 특정 실시예에서, 물, 산 및/또는 염은 제 2 반응으로부터 남는다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 제 2 반응으로부터의 용액 중에 남은 GO kg 당 약 4.95kg의 아스코르브산 나트륨, 더하기 초기 산화로부터의 나머지 소량의 황산, 망간 산화물 및 망간 염 (예를 들어, 제 1 반응)이 존재한다. 특정 실시예에서, 환원 후 용액의 전도도는 약 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 250, 300, 350, 400, 450 또는 500mS/cm보다 더 크다. 특정 실시예에서, 환원 후 용액의 전도도는 약 200mS/cm보다 크다. 특정 실시예에서, rGO 용액의 전도도가 약 50 μS/cm 이하에 도달할 때까지 rGO 용액을 탈 이온수 (DI)로 (예를 들어, 다량의 DI 워터로)로 세척된다. 특정 실시예에서, rGO 용액은 제 2 반응 필터 또는 제 2 반응 여과 공정을 사용하여 세척된다. 특정 실시예에서, 직선 rGO (예를 들어, 그래핀) 사용을 위해 주어진 양 또는 농도의 정도가 필요하다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 약 2 중량% 이상의 농도가 필요하다. 일부 실시예에서, 환원된 형태의 탄소질 조성물은 연간 약 100 그램(g), 연간 200 g, 연간 500 g, 연간 750 g, 연간 1 킬로그램(kg), 연간 10 kg, 연간 25 kg, 연간 50 kg, 연간 75 kg, 0.1 tpy, 0.2 tpy, 0.3 tpy, 0.4 tpy, 0.5 tpy, 0.6 tpy, 0.7 tpy, 0.8 tpy, 0.9 tpy, 1 tpy, 2 tpy, 3 tpy, 4 tpy, 5 tpy, 10 tpy, 25 tpy, 50 tpy, 75 tpy, 100 tpy, 200 tpy, 500 tpy, 750 tpy, 1,000 tpy (1 ktpy), 2,000 tpy, 3,000 tpy, 4,000 tpy, 5,000 tpy, 6,000 tpy, 7,000 tpy, 8,000 tpy, 9,000 tpy, 10,000 tpy, 또는 그 이상의 속도로 제 2 반응 필터를 이용하여 여과된다. 특정 실시 양태에서, 제 2 반응 필터는 배치(batch) 여과 및/또는 정제에 사용된다 (즉, 배치 공정으로 실행). 특정 실시예에서, 본 출원의 다른 곳에서보다 상세하게 설명된 바와 같이, 본 출원의 방법, 장치 및 시스템은 확장 가능하다. 일부 실시예에서, 제 2 반응 필터는 배치(batch) 당 약 1 g, 2 g, 4 g, 6 g, 8 g, 10 g, 25 g, 50 g, 75 g, 100 g, 250 g, 500 g, 750 g, 1 kg, 2 kg, 4 kg, 6 kg, 8 kg, 10 kg, 15 kg, 25 kg, 50 kg, 75 kg, 100 kg, 250 kg, 500 kg, 750 kg, 1 톤(t), 2 t, 4 t, 6 t, 8 t, 10 t, 15 t, 25 t, 50 t, 75 t, 100 t, 250 t, 500 t, 750 t, 또는 1,000 t이상의 속도에서 탄소질 조성물의 환원된 형태를 여과하는데 사용된다.
일부 실시예에서, 제 2 반응은 제 1 반응과 별도로 수행된다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 제 2 반응은, 일부 경우에, 이어서 제 2 여과는 적절한 사양을 갖는 임의의 산화 흑연 피드 스탁을 사용하여 수행된다.
특정 실시예에서, 제 1 반응, 제 1 여과, 제 2 반응 및 제 2 여과 (또는 산화, 정제, 환원 및 최종 정제) 중 하나 이상이 본 출원의 디바이스 및 시스템을 사용하여 수행된다. 특정 실시예에서, 본 출원의 디바이스 및 시스템은 임의의 주어진 공정 단계 또는 절차 (예를 들어, 온도, 반응 냉각, 시약의 첨가 속도 등이 조정됨)에 적절하게 구성된다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 혼합 보울 및 탱크 내용물 (예를 들어, 질량 및/또는 유형의 물질(들)) 및/또는 크기는 제 2 반응 (예를 들어, 제 1 반응 대신)을 수행하도록 조정된다. 특정 실시예에서, 제 1 반응은 제 1 시스템에서 수행된다. 특정 실시예에서, 제 1 여과는 제 1 시스템에서 또는 제 1 시스템과 별도로 수행된다. 특정 실시예에서, 제 2 반응은 제 2 시스템에서 수행된다. 특정 실시예에서, 제 2 여과는 제 2 시스템에서 또는 제 2 시스템과 별도로 수행된다. 일부 실시예에서, 제 1 및 제 2 시스템은 결합된다 (예를 들어, 제 1 시스템은 제 2 시스템으로 공급된다). 특정 실시예에서, 본 출원의 복수의 디바이스 및 시스템은 (예를 들어, 탱크 하우스에서) 결합된다. 일부 실시예에서, 제 1 시스템은 제 2 시스템과 동일하다 (예를 들어, 시스템은 제 1 반응에 먼저 사용되고, 세척 또는 비운 후, 제 2 반응에 사용되도록 구성된다). 특정 실시예에서, 제 1 및 제 2 여과는 개별 시스템 또는 단일 필터 시스템에서 수행된다. 특정 실시예에서, 제 1 반응, 제 1 여과, 제 2 반응 및 제 2 여과는 단일의 전체 공정에서 순차적으로 수행된다. 특정 실시예에서, 제 1 반응 산물은 제 2 반응 및/또는 제 2 여과로 진행하지 않고 제 1 여과로 여과된다. 특정 실시예에서, 제 1 반응, 제 1 여과, 제 2 반응 및 제 2 여과 공정의 임의의 조합은 자동화 또는 반 자동화된다. 자동화를 통해 GO/rGO를 지속적으로 생산하여 인건비를 낮추면서 생산 속도를 극대화할 수 있다.
도 41a-41b는 여과 시스템의 실시예를 제공한다. 특정 실시예에서, 여과 시스템은 제 2 반응 필터를 포함한다 (예를 들어, 제 2 반응 후 제 2 여과를 구현하기 위해 사용됨). 특정 실시예에서, 제 2 반응 필터는 rGO/그래핀 제 2 반응 필터이다. 도 42는 도 41a-41b 및 도 43a-43f에서의 시스템 동작의 예를 제공한다. 일부 실시예에서, 도 43a-43b의 rGO/그래핀 제 2 반응 필터는 HDPE 시트 304 스테인리스 스틸을 포함하거나 적어도 부분적으로 이로부터 형성된다. 여과 시스템 (예를 들어, 제 2 반응 필터의) 및 방법의 추가의 예는 도 13a-13c, 도 14a-14b, 도 15, 도 16a-16b, 도 17, 도 18a-18b, 도19a-19b, 도 20, 도 21a-21c, 도 22, 도 23, 도 24, 도 25a-25b, 도 26a-26b, 도 27, 도 28a-28c, 도 29a-29b, 도 30a-30d, 도 31-35, 도 36a, 도 37 및 도면들 38-40에 제공된다. 특정 실시예에서, 제 2 반응 필터는 다음 중 하나 이상을 포함한다 : 도면들 43a-43f에 도시된 프레임 어셈블리(4301), 크래들 피벗 어셈블리(4302), 드럼 크래들 어셈블리(4303), 드럼 어셈블리(4304), 구동 샤프트(4305), 아이들러 샤프트(4306), 구동 슈라우드(shroud)(4307), 드럼 샤프트 지지체(4308), 드럼 샤프트 지지체 아이들러 사이드(4309)(미도시; 도 19참조), 모터 플레이트 마운트(4310), 기계 키 스톡(4311), 클램프 칼라(4312), 플랜지 베어링 (4313), 구동 휠(4314), 아이들러 휠(4315), 발도르(baldor) 모터(4316), 클램프 칼라(4317), 인클로저(4318), 제어 인클로저(4319), 구동 샤프트 풀리(4320), 구동 샤프트 풀리(4321), 구동 벨트(4322), 홀드 다운 클램프(4323)(미도시), 밀봉 와셔(4324), 너트 (4325), 헥스 볼트(4326, 4327), 플랫 와셔(4328, 4329), 너트(4330), 소켓 헤드 캡 스크류 (4331) 및 헥스 볼트(4332). 특정 실시예에서, 다양한 공간 크기 또는 치수의 단위는 인치 또는 센티미터이다. 특정 실시예에서, 각도의 단위는 도(degree)이다. 일부 실시예에서, 달리 명시되지 않는 한, 치수는 인치이다. 일부 실시예에서, 달리 명시되지 않는 한, 공차는 X = ±.1, .XX = ±.01 및 .XXX = ±.005(10 진수) 및 ± 1 °(각도)이다. 스케일링은 표시된 것과 같거나 같지 않을 수 있다.
특정 실시예에서, 여과 시스템 (예를 들어, 제 2 반응 필터)를 하나 이상의 서브 시스템 또는 부품을 포함한다. 일부 실시예에서, 여과 시스템 (예를 들어, rGO/그래핀 제 2 반응 필터와 같은 제 2 반응 필터)은 상부 어셈블리, 프레임 어셈블리, 리드 어셈블리, 크래들 피벗 어셈블리, 드럼 크래들 어셈블리, 드럼 어셈블리, 스프레이 바 어셈블리, 드럼 엔드 캡 어셈블리, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 특정 실시예에서, 각각의 이러한 서브 시스템 또는 부품은 차례로 하나 이상의 컴포넌트를 포함한다. 특정 실시예에서, 여과 시스템은 이러한 서브 시스템 또는 부품의 임의의 컴포넌트(들)을 포함한다. 특정 실시예에서, 이런 컴포넌트(들)은 앞서 언급한 서브 시스템 또는 부품으로 구성된다. 특정 실시예에서, 소정의 서브 시스템 또는 부품의 임의의 컴포넌트는 다른 서브 시스템 또는 부품의 일부로 제공되거나 (예를 들어, 앞서 언급한 서브 시스템 또는 그 부품의 컴포넌트는 다른 서브 시스템 또는 부품에 재구성된다) 치환, 또는 생략된다. 서브 시스템/부품, 컴포넌트 및 컴포넌트의 수량의 예들이 표 3에 제공된다. 서브 시스템/부품, 컴포넌트 및 컴포넌트의 수량 뿐만 아니라 표 3에 도시된 치수 및/또는 크기(및 본 출원의 다른 곳)는 확장 가능한 것으로 (예를 들어, 탄소질 조성물의 가공/여과 용 속도 및/또는 출력을 증가 또는 감소시키기 위해) 이해되어야 한다. 특정 실시예에서, 제 2 반응 필터와 관련하여 설명된 본 발명의 양태는 적어도 일부 구성에서 본 출원의 제 1 반응 필터 또는 다른 필터(들)에 동일하게 적용된다. 본 개시의 관점에서, 당업자는 본 출원에서 설명된 디바이스 및 시스템을 위한 구성 및 제작에 유용한 특정 물질이 상업적 소스로부터 획득될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
표 3
특정 실시예에서, 도 41a 내지 41b에 도시된 여과 시스템 (예를 들어, 제 2 반응 여과 시스템)은 도 16a-16b, 도 28a-28c, 도 29a-29b, 도 30a-30d 및/또는 도 31-34 (예를 들어, 표 3 참조)에 도시된 하나의상의 엘리먼트를 옵션으로 포함하는 드럼 어셈블리의 하나 이상의 엘리먼트를 포함한다 (예를 들어, 표 3의 드럼 어셈블리 GSRF-0108). 특정 실시예에서, 도 41a 내지 41b에 도시된 여과 시스템은 도 13a-13c, 도 21a-21c, 도 22 및/또는 도 23 (예를 들어, 표 3 참조)에 도시된 하나의상의 엘리먼트를 옵션으로 포함하는 프레임 어셈블리의 하나 이상의 엘리먼트를 포함한다 (예를 들어, 표 3의 프레임 어셈블리 GSRF-0100). 특정 실시예에서, 여과 시스템은 크래들 피벗 어셈블리 (예를 들어, 도 14a 내지 14b 참조), 드럼 크래들 어셈블리 (예를 들어, 도 15 참조), 구동 샤프트 (예를 들어, 도 17 참조), 아이들러 샤프트 (예를 들어, 도 17 참조), 구동 슈라우드 (예를 들어, 도 18 참조), 드럼 샤프트 지지체 (예를 들어, 도 19a-19b 참조), 모터 마운트 플레이트 (예를 들어, 도 20 참조)) 및/또는 다른 적절한 엘리먼트 중 하나 이상의 엘리먼트를 포함한다.
특정 실시예에서, 프레임 어셈블리는 rGO/그래핀 제 2 반응 필터의 상부 어셈블리 (예를 들어, 도 41a 내지 41b, 도 43a 내지 43f 및/또는 도 41 내지 43에 도시된 실시예 참조)의 일부이다. 특정 실시예에서, 도 13a 내지도 13c 또는 도 43a 내지 도 43f에 도시된 바와 같이 (예를 들어, 4301 참조), 프레임 어셈블리는 예를 들어, 프레임 용접부 (1301) (예를 들어, 도 21a-21c에 도시된), 드레인 팬 용접부 (1302) (예를 들어, 도 23에 도시된), 리드 용접부 (1303) (예를 들어, 도 22에 도시된), 피아노 힌지 (1304), 배수구 (1305), 스프링 로딩된 T- 핸들 래치 (1306), 가스 스프링 마운트 클레비스 (1307), 가스 스프링 (1308) 및 레벨링 및/또는 앵커링 풋 (1309)로부터 선택된 하나 이상의 구조적 엘리먼트를 포함한다. 도 13a는 프레임 어셈블리의 실시예의 사시도를 도시한다. 도 13b는 리드가 폐쇄될 때 (1311) 프레임 어셈블리의 측면도 및 리드가 개방될 때 (1312) 측면도를 도시한다. 일부 실시예에서, 프레임 어셈블리는 리드가 개방될 때 무게 중심(1310)을 갖도록 구성된다. 특정 실시예에서, 피아노 힌지는 스테인레스 스틸로 만들어진다. 특정 실시예에서, 피아노 힌지는 예를 들어, 두께가 약 0.120 인치, 폭이 약 3 인치, 및 길이가 약 36 인치인 치수(들)를 갖는다. 도 13c는 드레인 팬 용접부의 저면도 (1313), 리드가 닫힌 프레임 어셈블리의 정면도 (1314) 및 리드가 닫힌 프레임 어셈블리의 측면도 (1315)를 도시한다. 도 13c는 또한 드레인 팬과 동일 평면상의 리드 어셈블리의 측면도 (1316) 및 피아노 힌지의 측면도 (1317)를 도시한다. 특정 실시예에서, 배수구는 스테인레스 스틸로 만들어진다. 특정 실시예에서, 프레임 용접부는 드레인 팬 용접부 및 리드 용접부를 기계적으로 지지한다. 추가 실시예에서, 프레임 용접부는 드레인 팬 또는 리드에 직접 또는 간접적으로 부착된 엘리먼트 및/또는 서브 어셈블리를 지지한다. 특정 실시예에서, 이러한 엘리먼트 및/또는 서브 어셈블리는 드럼 어셈블리(4303)를 포함한다. 특정 실시예에서, 드레인 팬과 리드 용접부는 서로 기계적으로 결합되며 리드를 수동, 자동 또는 이들의 조합으로 개폐할 수 있다. 특정 실시예에서, 드래인 팬 용접부의 상부에서 폐쇄된 리드는 물 밀봉(water-sealable)이 가능하다. 특정 실시예에서, 리드 어셈블리의 무게 중심은 도 13b의 우측 패널에 도시된 바와 같다. 특정 실시예에서, 배수구는 드레인 팬의 바닥에 위치된다. 특정 실시예에서, 배수구는 rGO/그래핀 제 2 반응 필터 (예를 들어, 상부 어셈블리에서)에서 생성된 폐기물(들)을 배수하기 위해 사용된다.
특정 실시예에서, 크래들 피벗 어셈블리는 rGO/그래핀 제 2 반응 필터의 상부 어셈블리의 일부이다. 도 14a는 크래들 피벗 어셈블리의 실시예의 평면도 (1417), 정면도 (1418), 측면도 (1420) 및 사시도 (1419)를 도시한다. 특정 실시예에서, 크래들 피벗 어셈블리는 약 38.25 인치의 폭 (1423), 약 8.00 인치의 높이 (1422) 및/또는 약 7.13 인치의 깊이 (1421)를 갖는다. 특정 실시예에서, 도 14a 내지 14b에 도시된 또는 도 43a 내지도 43e에 4302로 도시된 크래들 피벗 어셈블리는 예를 들어, : 크래들 피벗 용접부 (1401), 드럼 캐치 (1402) (예를 들어, 도 17에 도시된), 드럼 롤 가이드 (1403) (예를 들어, 도 26a에 도시된), 플랜지 베어링 (1404), 스프링 핀 (5), 소켓 헤드 캡 스크류 (1406 및 1407), 플랫 헤드 스크류 (1408), 헥스 볼트 (1409), 플랫 와셔 (1410 및 1411), 너트 (1412 및 1413), 홀 플러그 (1414 및 1415) 및 튜브 엔드 캡 (1416)으로부터 선택된 하나 이상의 구조적 엘리먼트를 포함한다. 특정 실시예에서, 스크류(1406)는 5/16-18 x 1.75 인치이다. 특정 실시예에서, 스크류(1407)는 5/16-18 x 1.50 인치이다. 특정 실시예에서, 스크류(1408)는 5/16-18 x 1.25 인치이다. 특정 실시예에서, 볼트(1409)는 1/2-13 x 1.375 인치이다. 특정 실시예에서, 플랫 와셔(1410)는 5/16 인치이다. 특정 실시예에서, 플랫 와셔(1411)는 1/2 인치이다. 특정 실시예에서, 너트(1412)는 스테인레스 스틸로 만들어지고, 5/16-18의 크기를 갖는다. 특정 실시예에서, 너트(1413)는 스테인레스 스틸로 만들어지고, 1/2-13의 크기를 갖는다. 특정 실시예에서, 홀 플러그는 1 및 1/8 인치 또는 1 및 1/2 인치이다. 특정 실시예에서, 엔드 캡은 폭, 길이 또는 대각선이 2.0 인치이다. 특정 실시예에서, 엔드 캡은 실질적으로 정사각형 형상 또는 임의의 다른 적절한 형상을 갖는다.
특정 실시예에서, 크래들 피벗 어셈블리는 예를 들어, 도 15에서 또는 도 43a-43f에 4303으로 그 위에 기계적으로 결합된 드럼 크래들 어셈블리의 피벗을 가능하게 하는데 사용된다. 특정 실시예에서, 드럼 크래들 어셈블리는 초기 위치 (예를 들어, 도 43c의 중간 패널에 도시된)에서 롤링 위치 (예를 들어, 도 43c의 오른쪽 패널에 도시된)로 피벗된다. 특정 실시예에서, 크래들 피벗 어셈블리는 롤링 위치 (예를 들어, 도 43c의 오른쪽 패널에 도시된)로부터 언로딩 위치 (예를 들어, 도 43e의 오른쪽 패널에 도시된)로 드럼 크래들 어셈블리의 회전을 가능하게 한다. 특정 실시예에서, 크래들 피벗 어셈블리는 드럼 크래들 어셈블리에 부착되고, 크래들 피벗 어셈블리는 락킹 핀(1405)에 의해 프레임 어셈블리에 고정된다. 특정 실시예에서, 락킹 핀 (1405)의 제거는 드럼 크래들 어셈블리가 프레임 어셈블리에 대해 샤프트를 중심으로 피벗할 수 있게 하여, 드럼 크래들 어셈블리에 스트래핑된(strapped) 드럼 어셈블리의 회전을 가능하게 한다 (예를 들어, 도 43e 참조). 특정 실시예에서, 드럼 크래들 어셈블리의 하나 이상의 이러한 위치는 rGO/그래핀 제 2 반응 필터의 상부 어셈블리로부터 rGO/그래핀을 언로딩하는 공정에서 사용된다.
특정 실시예에서, 드럼 크래들 어셈블리는 rGO/그래핀 제 2 반응 필터의 상부 어셈블리의 일부이다. 특정 실시예에서, 드럼 크래들 어셈블리는 도 15 또는 도 43a-43f에 4303으로 도시된다. 도 15는 드럼 크래들 어셈블리의 실시예를 도시한다. 특정 실시예에서, 드럼 크래들 어셈블리는 약 24.75 인치의 길이와 약 32.00 인치의 드럼 브레이스 사이의 폭을 갖는다. 특정 실시예에서, 드럼 크래들 어셈블리는 예를 들어, 드럼 크래들 용접부 (1501), 드럼 브레이스 (1502) (예를 들어, 도 26b에 도시된), 락킹 스프링 핀 (1503), 플랫 와셔 (1504), 너트 (1505), 소켓 헤드 캡 스크류 (1506), 및 홀 플러그 (1507)로부터 선택된 하나 이상의 구조적 엘리먼트를 포함한다. 특정 실시예에서, 플랫 와셔(1504)는 5/16 인치이고 스테인레스 스틸로 만들어진다. 특정 실시예에서, 너트(1505)는 스테인리스 스틸로 만들어지고, 5/16-18의 크기를 갖는다. 특정 실시예에서, 홀 플러그(1507)는 1 및 1/8 인치이다. 특정 실시예에서, 소켓 헤드 캡 스크류(1506)는 5/16-18 x 1.375 인치이다. 특정 실시예에서, 스크류(1506)는 스테인레스 스틸로 만들어진다.
특정 실시예에서, 드럼 크래들 어셈블리는 드럼 어셈블리의 기능 및/또는 언로딩을 용이하게 하기 위해 적어도 하나의 상이한 고정 위치를 갖는다. 특정 실시예에서, 드럼 크래들 어셈블리는 초기 위치 (예를 들어, 도 43c의 중간 패널에 도시된)에서 롤링 위치 (예를 들어, 도 43e의 왼쪽 패널에 도시된이)로 피벗되도록 구성되어 드럼 어셈블리는 언락킹되고 드럼 크래들 어셈블리 위로 롤링될 수 있다. 특정 실시예에서, 드럼 어셈블리가 크래들 어셈블리에 고정된 후, 드럼 크래들 어셈블리는 (예를 들어, 도 43e의 우측 패널에 도시된) 언로딩 위치로 더 회전되어 (예를 들어, 드럼 어셈블리로부터의 rGO/그래핀 및 스프레이 바 어셈블리의 제거를 가능하게 한다(예를 들어, 도 16a 내지 도 16b의 1606 및/또는 도 28a-28c에 도시됨). 특정 실시예에서, 드럼 어셈블리는 임의의 적절한 체결 엘리먼트 (예를 들어, 스트랩, 래치, 후크 등)를 통해 크래들 어셈블리에 체결된다.
특정 실시예에서, 드럼 어셈블리는 rGO/그래핀 제 2 반응으로부터 획득된 rGO/그래핀의 여과 및 수집을 용이하게 하기 위한 rGO/그래핀 제 2 반응 필터의 상부 어셈블리의 일부이다. 특정 실시예에서, 드럼 어셈블리는 도 16a 내지 도 16b에 도시된 또는 도 43a 내지도 43f에서 4301로서 도시된다. 특정 실시예에서, 드럼 어셈블리는 예를 들어, 드럼 프레임 (1601) (예를 들어, 도 30a 내지 도 30d에 도시된), 드럼 스티프너 (1602) (예를 들어, 도 31에 도시된), 드럼 스티프너 링 (1603) (예를 들어, 도 32에 도시된), 드럼 메쉬 (1604) (예를 들어, 도 33에 도시된), 드럼 마이크론 필터 (1605) (예를 들어, 도 34에 도시된), 스프레이 바 어셈블리 (1606) (예를 들어, 도 28a-28c에 도시된), 드럼 엔드 캡 어셈블리 (1607) (예를 들어, 도 29a-29b에 도시된), 소켓 헤드 캡 스크류 (1608), 스레드 인서트 (1609), 썸 스크류 (1610), 고정 스크류 (1611), 에폭시 1612 (미도시), 및 마스크 또는 마스킹 (예를 들어, 블루 마스킹)(1613)로부터 선택된 하나 이상의 구조적 엘리먼트를 포함한다. 특정 실시예에서, 에폭시는 드럼 스티프너(1602)의 로드 단부 및/또는 스레드에 적용된다. 특정 실시예에서, 에폭시는 소켓 헤드 캡 스크류(1608) 및/또는 고정 크루(1611)의 설치 전에 적용된다. 특정 실시예에서, 에폭시는 최종 조립 전에 메쉬 및/또는 마이크론 물질 홈(들)을 채우기 위해 적용된다. 특정 실시예에서, 드럼 어셈블리의 조립전에, 어셈블리의 적어도 하나의 엘리먼트 (예를 들어, 서브셋 또는 다수의 엘리먼트)는 건조 적절하다. 특정 실시예에서, 이러한 엘리먼트는 드럼 프레임 (1601), 메쉬 물질 (1604), 마이크론 물질 (1605) 및/또는 대향하는 솔기(seam)를 포함한다. 특정 실시예에서, 메쉬 물질의 솔기는 드럼 프레임의 주어진 위치에서 중첩된다. 특정 실시예에서, 마이크론 물질의 솔기는 드럼 프레임의 주어진 위치에서 중첩된다. 특정 실시예에서, 중첩 솔기의 위치는 메쉬 (1623) 및 마이크론 물질 (1624)에 대해 상이하다 (예를 들어, 도 16a 우측 하단 참조). 특정 실시예에서, 마스크 (1613)는 내부 및 외부 표면 (예를 들어, 드럼 프레임 (1601)과 동일한 평면에서)에 사용된다. 특정 실시예에서, 소켓 헤드 캡 스크류(1608), 스레드 인서트(1609), 썸 스크류(1610) 및 고정 스크류(1611) 중 하나 이상은 임의의 적절한 물질, 예를 들어, 스테인레스 스틸을 포함하거나 이들로 구성된다. 특정 실시예에서, 드럼 프레임(1601), 드럼 스티프너(1602) 및 드럼 스티프너 링(1603) 중 하나 이상은 임의의 적절한 물질, 예를 들어, HDPE를 포함하거나 이들로 만들어진다. 도 16b는 드럼 어셈블리의 실시예의 사시도 (1625), 정면도 (1626), 측면도 (1617) 및 횡단면도 (1615)를 도시한다. 특정 실시예에서, 드럼 어셈블리는 다음 중 하나 이상을 포함하는 치수를 갖는다 : 약 24.00 인치의 드럼 프레임 외경, 약 23.00 인치의 드럼 프레임 내경 (1619), 약 28.50 인치의 제 1 길이 (1620), 약 31.00 인치의 제 2 길리(1621), 약 33.50 인치의 제 3 길이 (1622), 약 40.42 인치의 제 4 길이 (1616) 및 약 8.50 인치의 드럼 스티프너 링과 드럼 프레임 사이의 거리 (1618) 중 하나 이상을 포함하는 치수를 갖는다. 도 16c 및 도 16d는 드럼 어셈블리의 다른 실시예를 도시한다. 일부 실시예에서, 드럼 어셈블리는 적어도 하나의 스프레이 팁을 갖는 스프레이 바 어셈블리를 포함한다. 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 적어도 하나의 스프레이 바 스티프너를 포함한다(도 87b 참조). 일부 실시예에서, 드럼 어셈블리는 임의로 분말 코팅된 (예를 들어, 할라(Halar) 코팅된) 2024 알루미늄 케이지를 포함한다. 일부 실시예에서, 드럼 어셈블리는 7/16" 브레이드(braid)를 갖는 패킹 물질을 포함한다. 일부 실시예에서, 드럼 어셈블리는 방사상 베어링 공동을 밀봉하기 위해 외부 드럼 캡에 립 시일을 포함한다.
특정 실시예에서, 드럼 어셈블리의 컴포넌트는 그 무게를 최소화하도록 구성된다. 예로서, 특정 실시예에서, 드럼 스티프너 링 사이 및/또는 드럼 스티프너 링과 드럼 프레임 사이의 거리는 적어도 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 35, 40, 45, 50 또는 그 이상의 인치이고, 여기서, 더 먼 거리는 더 적은 드럼 스티프너 링이 사용될 수 있게 하고(따라서, 무게를 줄임), 더 짧은 거리는 더 많은 드럼 스티프너 링을 초래한다(따라서, 내구성을 증진시킨다). 일 실시예에서, 드럼 스티프너 링과 약 8.50 인치의 드럼 프레임 사이의 거리는 더 많은 스티프너 링이 사용될 필요가 없어 무게를 줄이면서 내구성을 제공한다. 다른 예로서, 특정 실시예에서, 드럼 스티프너 사이의 거리는 적어도 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 35, 40, 45, 50 또는 그 이상의 인자이다. 특정 실시예에서, 드럼 어셈블리의 컴포넌트는 내구성을 유지하면서 중량을 최소화하도록 선택된 물질을 포함한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 드럼 스티프너 링 및/또는 드럼은 가볍고 내구성 있는 물질 (예를 들어, HDPE)를 포함한다. 바람직한 일 실시예에서, 드럼 메쉬 및/또는 드럼 마이크론 필터는 rGO/그래핀 제 2 반응으로부터 획득된 rGO/그래핀의 여과 및 수집을 용이하게 하기 위해 사용된다. 특정 실시예에서, 드럼 메쉬는 드럼 마이크론 필터에 대한 구조적 지지를 제공한다. 드럼 마이크론 필터에 대한 구조적 지지를 제공하는 것은 회전 드럼의 원심력 및 스프레이 바 어셈블리로부터의 세척액의 고압 분무에 조합으로 탄소질 물질 및 세척액의 중량에 야기되는 힘으로 인해 마이크론 필터가 처지거나 찢어지는 것을 방지하는데 중요하다. 일부 실시예에서, 드럼 메쉬는 스테인레스 스틸 메쉬이다. 특정 실시예에서, 드럼 메쉬의 세공 형상은 정사각형, 원형, 타원, 직사각형, 다이아몬드 또는 다른 기하학적 형상 (예를 들어, 메쉬가 편평하고 풀릴 때)을 포함한다. 일부 실시예에서, 드럼 메쉬의 세공 형상은 정사각형이다. 특정 실시예에서, 드럼 메쉬의 세공 크기는 세공의 직경을 설명한다. 일부 실시예에서, 드럼 메쉬는 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6., 1.7, 1.8, 1.9 또는 2.0 인치 이하의 세공 크기를 갖는 세공을 포함한다. 일부 실시예에서, 드럼 메쉬는 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9 또는 2.0 인치 이상의 세공 크기를 갖는 세공을 포함한다. 일부 실시예에서, 드럼 메쉬는 약 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9 또는 2.0 인치 세공 크기를 갖는 세공을 포함한다. 일부 실시예에서, 드럼 메쉬는 약 0.1 인치 내지 약 1 인치의 세공 크기를 포함한다. 일부 실시예에서, 드럼 메쉬는 적어도 약 0.1 인치의 세공 크기를 포함한다. 일부 실시예에서, 드럼 메쉬는 최대 약 1 인치의 세공 크기를 포함한다. 일부 실시예들에서, 드럼 메쉬는 약 0.1 인치 내지 약 0.2 인치, 약 0.1 인치 내지 약 0.3 인치, 약 0.1 인치 내지 약 0.4 인치, 약 0.1 인치 내지 약 0.5 인치, 약 0.1 인치 내지 약 0.6 인치, 약 0.1 인치 내지 약 0.7 인치, 약 0.1 인치 내지 약 0.8 인치, 약 0.1 인치 내지 약 0.9 인치, 약 0.1 인치 내지 약 1 인치, 약 0.2 인치 내지 약 0.3 인치, 약 0.2 인치 내지 약 0.4 인치, 약 0.2 인치 내지 약 0.5 인치, 약 0.2 인치 내지 약 0.6 인치, 약 0.2 인치 내지 약 0.7 인치, 약 0.2 인치 내지 약 0.8 인치, 약 0.2 인치 내지 약 0.9 인치, 약 0.2 인치 내지 약 1 인치, 약 0.3 인치 내지 약 0.4 인치, 약 0.3 인치 내지 약 0.5 인치, 약 0.3 인치 내지 약 0.6 인치, 약 0.3 인치 내지 약 0.7 인치, 약 0.3 인치 내지 약 0.8 인치, 약 0.3 인치 내지 약 0.9 인치, 약 0.3 인치 내지 약 1 인치, 약 0.4 인치 내지 약 0.5 인치, 약 0.4 인치 내지 약 0.6 인치, 약 0.4 인치 내지 약 0.7 인치, 약 0.4 인치 내지 약 0.8 인치, 약 0.4 인치 내지 약 0.9 인치, 약 0.4 인치 내지 약 1 인치, 약 0.5 인치 내지 약 0.6 인치, 약 0.5 인치 내지 약 0.7 인치, 약 0.5 인치 내지 약 0.8 인치, 약 0.5 인치 내지 약 0.9 인치, 약 0.5 인치 내지 약 1 인치, 약 0.6 인치 내지 약 0.7 인치, 약 0.6 인치 내지 약 0.8 인치, 약 0.6 인치 내지 약 0.9 인치, 약 0.6 인치 내지 약 1 인치, 약 0.7 인치 내지 약 0.8 인치, 약 0.7 인치 내지 약 0.9 인치, 약 0.7 인치 내지 약 1 인치, 약 0.8 인치 내지 약 0.9 인치, 약 0.8 인치 내지 약 1 인치, 또는 약 0.9 인치 내지 약 1 인치의 세공 크기를 포함한다. 일부 실시예에서, 드럼 메쉬 자체는 처짐 또는 변형을 방지하기 위해 드럼 링 및/또는 드럼 스티프너에 의해 추가로 지지된다. 특정 실시예에서, 드럼 마이크론 필터는 드럼 어셈블리 내부의 드럼 메쉬의 내측 표면 내에 위치된다. 특정 실시예에서, 드럼 마이크론 필터는 드럼 메쉬와 동일 평면에 있다. 특정 실시예에서, 드럼 마이크론 필터는 적어도 하나의 층을 포함한다. 일부 실시예에서, 드럼 마이크론 필터는 약 1 층 내지 약 10 층을 포함한다. 일부 실시예에서, 드럼 마이크론 필터는 적어도 약 1 층 (예를 들어, 마이크론 필터 시트)을 포함한다. 일부 실시예에서, 드럼 마이크론 필터는 최대 약 10 개의 층을 포함한다. 일부 실시예에서, 드럼 마이크론 필터는 약 1 층 내지 약 2 층, 약 1 층 내지 약 3 층, 약 1 층 내지 약 4 층, 약 1 층 내지 약 5 층, 약 1 층 내지 약 6 층, 약 1 층 내지 약 7 층, 약 1 층 내지 약 8 층, 약 1 층 내지 약 9 층, 약 1 층 내지 약 10 층, 약 2 층 내지 약 3 층, 약 2 층 내지 약 4 층, 약 2 층 내지 약 5 층, 약 2 층 내지 약 6 층, 약 2 층 내지 약 7 층, 약 2 층 내지 약 8 층, 약 2 층 내지 약 9 층, 약 2 층 내지 약 10 층, 약 3 층 내지 약 4 층, 약 3 층 내지 약 5 층, 약 3 층 내지 약 6 층, 약 3 층 내지 약 7 층, 약 3 층 내지 약 8 층, 약 3 층 내지 약 9 층, 약 3 층 내지 약 10 층, 약 4 층 내지 약 5 층, 약 4 층 내지 약 6 층, 약 4 층 내지 약 7 층, 약 4 층 내지 약 8 층, 약 4 층 내지 약 9 층, 약 4 층 내지 약 10 층, 약 5 층 내지 약 6 층, 약 5 층 내지 약 7 층, 약 5 층 내지 약 8 층, 약 5 층 내지 약 9 층, 약 5 층 내지 약 10 층, 약 6 층 내지 약 7 층, 약 6 층 내지 약 8 층, 약 6 층 내지 약 9 층, 약 6 층 내지 약 10 층, 약 7 층 내지 약 8 층, 약 7 층 내지 약 9 층, 약 7 층 내지 약 10 층, 약 8 층 내지 약 9 층, 약 8 층 내지 약 10 층, 또는 약 9 층 내지 약 10 층을 포함한다. 특정 실시예에서, 드럼 마이크론 필터는 바람직하지 않은 반응 산물 또는 불순물이 통과되게 하면서 rGO/그래핀을 보유하기에 적절한 세공 크기를 포함한다. 특정 실시예에서, 드럼 어셈블리의 내부에 분배된 탄소질 조성물 (예를 들어, GO 및/또는 RGO)은 드럼 메쉬 및/또는 드럼 마이크론 필터에 의해 포집된다. 특정 실시예에서, 드럼 마이크론 필터의 세공 크기는 세공의 직경을 설명한다. 특정 실시예에서, 드럼 마이크론 필터는 적어도 약 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98% 또는 99%의 rGO/그래핀을 보유하기에 적절한 세공 크기를 포함한다. 특정 실시예에서, 드럼 마이크론 필터는 약 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0, 5.0 또는 10.0 마이크론의 세공 크기를 포함한다. 특정 실시예에서, 드럼 마이크론 필터는 약 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0, 5.0 또는 10.0 마이크론 이상의 세공 크기를 포함한다. 특정 실시예들에서, 드럼 마이크론 필터는 약 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0, 5.0, 또는 10.0 마이크론보다 작거나 같은(예를 들어, 이하) 세공 크기를 갖는다. 일부 실시예들에서, 드론 마이크론 필터는 약 0.1 마이크론 내지 약 3 마이크론. 일부 실시예에서, 드럼 마이크론 필터는 적어도 약 0.1 마이크론의 세공 크기를 포함한다. 일부 실시예에서, 드럼 마이크론 필터는 최대 약 3 마이크론의 세공 크기를 포함한다. 일부 실시예들에서, 마이크론 필터는 약 0.1 마이크론 내지 약 0.5 마이크론, 약 0.1 마이크론 내지 약 0.8 마이크론, 약 0.1 마이크론 내지 약 0.9 마이크론, 약 0.1 마이크론 내지 약 1 마이크론, 약 0.1 마이크론 내지 약 1.1 마이크론, 약 0.1 마이크론 내지 약 1.2 마이크론, 약 0.1 마이크론 내지 약 1.5 마이크론, 약 0.1 마이크론 내지 약 2 마이크론, 약 0.1 마이크론 내지 약 2.5 마이크론, 약 0.1 마이크론 내지 약 3 마이크론, 약 0.5 마이크론 내지 약 0.8 마이크론, 약 0.5 마이크론 내지 약 0.9 마이크론, 약 0.5 마이크론 내지 약 1 마이크론, 약 0.5 마이크론 내지 약 1.1 마이크론, 약 0.5 마이크론 내지 약 1.2 마이크론, 약 0.5 마이크론 내지 약 1.5 마이크론, 약 0.5 마이크론 내지 약 2 마이크론, 약 0.5 마이크론 내지 약 2.5 마이크론, 약 0.5 마이크론 내지 약 3 마이크론, 약 0.8 마이크론 내지 약 0.9 마이크론, 약 0.8 마이크론 내지 약 1 마이크론, 약 0.8 마이크론 내지 약 1.1 마이크론, 약 0.8 마이크론 내지 약 1.2 마이크론, 약 0.8 마이크론 내지 약 1.5 마이크론, 약 0.8 마이크론 내지 약 2 마이크론, 약 0.8 마이크론 내지 약 2.5 마이크론, 약 0.8 마이크론 내지 약 3 마이크론, 약 0.9 마이크론 내지 약 1 마이크론, 약 0.9 마이크론 내지 약 1.1 마이크론, 약 0.9 마이크론 내지 약 1.2 마이크론, 약 0.9 마이크론 내지 약 1.5 마이크론, 약 0.9 마이크론 내지 약 2 마이크론, 약 0.9 마이크론 내지 약 2.5 마이크론, 약 0.9 마이크론 내지 약 3 마이크론, 약 1 마이크론 내지 약 1.1 마이크론, 약 1 마이크론 내지 약 1.2 마이크론, 약 1 마이크론 내지 약 1.5 마이크론, 약 1 마이크론 내지 약 2 마이크론, 약 1 마이크론 내지 약 2.5 마이크론, 약 1 마이크론 내지 약 3 마이크론, 약 1.1 마이크론 내지 약 1.2 마이크론, 약 1.1 마이크론 내지 약 1.5 마이크론, 약 1.1 마이크론 내지 약 2 마이크론, 약 1.1 마이크론 내지 약 2.5 마이크론, 약 1.1 마이크론 내지 약 3 마이크론, 약 1.2 마이크론 내지 약 1.5 마이크론, 약 1.2 마이크론 내지 약 2 마이크론, 약 1.2 마이크론 내지 약 2.5 마이크론, 약 1.2 마이크론 내지 약 3 마이크론, 약 1.5 마이크론 내지 약 2 마이크론, 약 1.5 마이크론 내지 약 2.5 마이크론, 약 1.5 마이크론 내지 약 3 마이크론, 약 2 마이크론 내지 약 2.5 마이크론, 약 2 마이크론 내지 약 3 마이크론, 또는 약 2.5 마이크론 내지 약 3 마이크론의 세공 크기를 갖는다. 특정 실시예에서, 드럼 마이크론 필터는 약 1, 2, 3, 5 또는 10 마이크론의 세공 크기를 갖는다. 일 실시예에서, 드럼 마이크론 필터는 약 1 마이크론의 세공 크기를 갖는다. 특정 실시예에서, 약 1 마이크론 세공 크기를 갖는 드럼 마이크론 필터는 드럼 어셈블리 내부 내에 분배된 적어도 약 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 또는 99%의 rGO/그래핀을 보유한다. 마이크론 필터를 사용하는 것의 한 가지 장점은 남은 반응물, 반응 산물, 불순물 및 다른 바람직하지 않은 화합물을 포함하는 여과액을 분리 및/또는 제거하면서 rGO/그래핀의 높은 보유율로 rGO/그래핀을 효과적으로 여과하는 능력이다. 예를 들어, 포집된 rGO/그래핀을 고압 탈 이온수 (또는 rGO/그래핀 세척/정제에 적절한 다른 액체)로 세척하는 스프레이 바 어셈블리와 함께 rGO/그래핀을 포집하는 드럼 마이크론 필터의 사용이 다운 스트림 애플리케이션 (예를 들어, 배터리 또는 커패시터 제작에 사용)에 사용하기위한 rGO/그래핀의 효율적인 여과 및/또는 정제를 가능하게 한다. 특정 실시예에서, 드럼 어셈블리는 초기 위치를 가진다(예를 들어, 도43의 왼쪽 하단 패널에 도시된). 특정 실시예에서, 드럼 어셈블리는 피벗된 드럼 크래들 어셈블리 상에 위치될 때 롤링 위치를 갖는다(예를 들어, 도 43의 중간 패널에 도시된). 특정 실시예에서, 드럼 어셈블리는 회전된 드럼 크래들 어셈블리 상에 고정될 때 언로딩 위치를 갖는다 (예를 들어, 도 43의 우측 패널에 도시된). 특정 실시예에서, 드럼 어셈블리의 하나 이상의 이러한 위치는 rGO/그래핀 제 2 반응 필터의 상부 어셈블리로부터 rGO/그래핀을 언로딩하는 공정에서 사용된다. 특정 실시예에서, 이러한 위치 중 하나 이상 (예를 들어, 초기 위치)에서, 드럼 어셈블리는 모터에 의해 작동될 때 드럼 샤프트를 통해 회전된다. 특정 실시예에서, 드럼 어셈블리는 약 600 rpm(분당 회전수)의 회전 속도를 갖는다. 특정 실시예들에서, 드럼 어셈블리는 약 0 내지 약 50, 약 0 내지 약 100, 약 0 내지 약 150, 약 0 내지 약 200, 약 0 내지 약 250, 약 0 내지 약 300, 약 0 내지 약 350, 약 0 내지 약 400, 약 0 내지 약 450, 약 0 내지 약 500, 약 50 내지 약 100, 약 50 내지 약 150, 약 50 내지 약 200, 약 50 내지 약 250, 약 50 내지 약 300, 약 50 내지 약 350, 약 50 내지 약 400, 약 50 내지 약 450, 약 50 내지 약 500, 약 100 내지 약 150, 약 100 내지 약 200, 약 100 내지 약 250, 약 100 내지 약 300, 약 100 내지 약 350, 약 100 내지 약 400, 약 100 내지 약 450, 약 100 내지 약 500, 약 150 내지 약 200, 약 150 내지 약 250, 약 150 내지 약 300, 약 150 내지 약 350, 약 150 내지 약 400, 약 150 내지 약 450, 약 150 내지 약 500, 약 200 내지 약 250, 약 200 내지 약 300, 약 200 내지 약 350, 약 200 내지 약 400, 약 200 내지 약 450, 약 200 내지 약 500, 약 250 내지 약 300, 약 250 내지 약 350, 약 250 내지 약 400, 약 250 내지 약 450, 약 250 내지 약 500, 약 300 내지 약 350, 약 300 내지 약 400, 약 300 내지 약 450, 약 300 내지 약 500, 약 350 내지 약 400, 약 350 내지 약 450, 약 350 내지 약 500, 약 400 내지 약 450, 약 400 내지 약 500, 또는 약 450 내지 약 500, 약 500 내지 약 600, 약 500 내지 약 700, 약 500 내지 약 800, 약 500 내지 약 900, 약 500 내지 약 1,000, 약 600 내지 약 700, 약 600 내지 약 800, 약 600 내지 약 900, 약 600 내지 약 1,000, 약 700 내지 약 800, 약 700 내지 약 900, 약 700 내지 약 1,000, 약 800 내지 약 900, 약 800 내지 약 1,000, 또는 약 900 내지 약 1,000 rpm (분당 회전수)의 회전 속도를 갖는다.
특정 실시예에서, 구동 샤프트 (4305) 및 아이들러 샤프트 (4306) (예를 들어, 도 17 및 도 43a 내지 43f에 도시된)는 상부 어셈블리의 서브 어셈블리 및/또는 엘리먼트를 기계적으로 지지하기 위한 rGO/그래핀 제 2 반응 필터의 상부 어셈블리의 일부를 형성한다. 도 17은 정면도(각각 1702 및 1701) 및 측면도(각각 1704 및 1703)를 갖는 구동 샤프트(1702) 및 아이들러 샤프트(1701)의 실시예를 도시한다. 특정 실시예에서, 구동 샤프트(1702)는 약 40.69 인치의 길이(1706)를 갖는다. 특정 실시예에서, 아이들러 샤프트(1701)는 약 38.06 인치의 길이(1705)를 갖는다. 특정 실시예에서, 구동 샤프트는 구동 모터(4316)에 의해 작동된다. 특정 실시예에서, 구동 모터(4316)는 풀리 시스템과 맞물린다. 특정 실시예에서, 풀리 시스템은 구동 샤프트 풀리 (4320, 4321)를 포함한다. 특정 실시예에서, 구동 샤프트 풀리 (4320, 4321)는 구동 벨트(4222)를 통해 기계적으로 링크된다. 특정 실시예에서, 구동 모터는 구동 샤프트 풀리 (4320)가 구동 벨트(4322)를 회전 시키거나 돌리도록 하고, 이는 구동 샤프트 풀리 (4321)를 회전 시키거나 권선시킨다. 특정 실시예에서, 구동 샤프트 풀리(4321)는 구동 샤프트(4305)와 맞물린다. 특정 실시예에서, 구동 샤프트(4305)는 드럼 어셈블리의 회전을 작동 시키도록 구성된다. 특정 실시예에서, 구동 샤프트(4305)는 적어도 하나의 구동 휠(4314)과 맞물린 다. 특정 실시예에서, 구동 샤프트는 2 개의 구동 휠과 맞물린다. 특정 실시예에서, 2 개의 구동 휠의 중심은 약 31.00 인치 이격된다. 특정 실시예에서, 적어도 하나의 구동 휠(4314)은 드럼 어셈블리와 맞물린다. 특정 실시예에서, 적어도 하나의 구동 휠은 드럼 어셈블리의 하나 이상의 드럼 프레임(1601)와 맞물린다. 특정 실시예에서, 드럼 베어링 플레이트(2801)는 드럼 프레임(1601)에 부착된다. 특정 실시예에서, 구동 휠은 드럼 어셈블리의 드럼 프레임(1601)과 맞물린다. 특정 실시예에서, 구동 휠 (4314)은 드럼 샤프트의 드럼 프레임 (1601)과 맞물려서 구동 샤프트 (4305)로부터 드럼 어셈블리로 회전을 전달한다. 특정 실시예에서, 하나 이상의 구동 휠은 구동 샤프트의 회전을 드럼 어셈블리로 전달한다 (도 43c-43d 참조). 특정 실시예에서, 구동 샤프트(4305) 및 구동 휠(4314)은 드럼 어셈블리의 일측과 맞물린 다. 특정 실시예에서, 아이들러 샤프트(4306) 및 아이들러 휠(4315)은 드럼 어셈블리의 반대쪽과 맞물린 다. 특정 실시예에서, 아이들러 샤프트(4306)는 드럼 어셈블리를 작동시키지 않는다. 특정 실시예에서, 아이들러 샤프트(4306)는 드럼 어셈블리가 회전할 때 수동 지지를 제공한다. 특정 실시예에서, 아이들러 샤프트(4306)는 또한 언로딩 절차 동안 어셈블리가 지지 크래들 상에 롤링될 때 드럼 어셈블리에 지지를 제공한다 (예를 들어, 도 43e 참조). 일부 실시예에서, 도 43a 내지도 43f에 도시된 바와 같이, 구동 모터 (4316)는 구동 샤프트 풀리 (4320)를 작동시키고, 이는 구동 샤프트 (4305)와 맞물린 다른 구동 샤프트 풀리 (4321)로 회전을 전달하는 구동 벨트 (4322)에 결합된다. 구동 샤프트(4305)가 회전을 할 때, 구동 샤프트 (4305)에 부착된 2 개의 구동 휠 (4314)도 회전한다. 구동 휠 (4314)이 드럼 어셈블리의 드럼 베어링 플레이트 (2802)와 맞물리기 때문에, 구동 휠 (4314)의 회전은 드럼 베어링 플레이트 (2802)를, 결과적으로 드럼 어셈블리가 그 축 (예를 들어, 드럼 샤프트)을 중심으로 회전하거나 돌아가게 한다. 드럼 어셈블리가 회전할 때, 구동 샤프트(4305)의 대향 측에서 드럼 어셈블리와 맞물리는 아이들러 샤프트(4306)에 부착된 아이들러 휠(4315)은 드럼 어셈블리와 함께 회전하여 지지를 제공한다. 구동 샤프트 및 아이들러 샤프트의 예는 도 17 또는 도 43a-43f에 4305 및/또는 4306으로 도시된다. 특정 실시예에서, 구동 샤프트 및/또는 아이들러 샤프트는 임의의 적절한 물질, 예를 들어, 스테인레스 스틸을 포함하거나 이들로 구성된다. 특정 실시예에서, 구동 샤프트 및/또는 아이들러 샤프트의 종 방향 단면의 직경은 약 1 인치이다. 특정 실시예에서, 아이들러 샤프트의 종 방향 길이는 약 38.06 인치이다. 특정 실시예에서, 구동 샤프트의 종 방향 길이는 약 40.69 인치이다. 특정 실시예에서, 구동 샤프트의 물질은 예를 들어, 스테인레스 스틸을 포함한다. 특정 실시예에서, 구동 샤프트 및/또는 아이들러 샤프트는 키잉(keyed)되고, 길이로 절단되고 및/또는 모따기(chamfer) 단부를 갖는다.
특정 실시예에서, 구동 슈라우드는 도 18 또는 도 43a-43f에 4307로 도시된다. 특정 실시예에서, 구동 슈라우드는 드럼 어셈블리를 작동시키는 모터를 포함하는 슈라우드 엘리먼트를 위한 rGO/그래핀 제 2 반응 필터의 상부 어셈블리에 포함된다. 도 18은 두개의 각도에서 구동 슈라우드의 실시예의 사사도(1801)를 도시한다. 특정 실시예에서, 구동 슈라우드는 약 8.75 인치의 폭, 약 9.94 인치의 폭, 약 19.00 인치의 길이, 약 21.13 인치의 길이, 약 1.13 인치의 높이 그리고 약 2.00 인치의 높이 중 하나 이상을 포함하는 치수를 갖는다. 특정 실시예에서, 구동 슈라우드는 예를 들어, 스테인레스 스틸 시트를 포함하는 물질을 포함하거나 이 물질로 제조된다. 특정 실시예에서, 시트의 두께는 약 0.063 인치이다. 특정 실시예에서, 구동 슈라우드는 용접된 코너 솔기를 가지며 매끄럽게 연마된다.
드럼 샤프트 지지체의 실시예가 도 19a-19b, 또는 도 43d의 4308 및 4309로 도시된다. 특정 실시예에서, 드럼 샤프트 지지체는 rGO/그래핀 제 2 반응 필터의 상부 어셈블리에 포함된다. 특정 실시예에서, 드럼 샤프트 지지체는 드럼 어셈블리의 일부이고 드럼 어셈블리 (예를 들어, 드럼)에 지지를 제공한다. 특정 실시예에서, 드럼 샤프트 지지체는 드럼 샤프트 마운트 (도 28a의 2804)에 지지를 제공한다. 특정 실시예에서, 드럼 샤프트는 그 위에서 회전하는 드럼 또는 드럼 어셈블리를 작동시키지 않는다. 특정 실시예에서, 드럼 어셈블리는 구동 모터에 의해 작동되는 구동 샤프트(직접 또는 간접)에 의해 능동적으로 회전된다. 특정 실시예에서, 드럼 샤프트는 수동적으로 회전하는 드럼 어셈블리를 지지한다. 특정 실시예에서, 드럼 샤프트는 그 위에서 회전하는 드럼 어셈블리를 작동시킨다. 도 19a에 도시된 바와 같이, 특정 실시예에서, 드럼 샤프트 지지체는 유체 대면 측면(드레인 팬의 내부 및/또는 드럼의 내부를 향함) 및 유휴 대면 측면(드럼의 외부 및/또는 드레인 팬의 외측을 향함)를 갖는다. 특정 실시예에서, 드럼 샤프트 지지체는 드럼 샤프트를 지지하는데 사용된다. 특정 실시예에서, 드럼 샤프트 지지체는 드럼 샤프트가 드럼 샤프트 지지체로부터 들어 올려 지도록 구성된다 (예를 들어, 드럼 어셈블리는 드럼 크래들 어셈블리 상에 롤링될 수 있다). 특정 실시 양태에서, 구동 슈라우드는 고밀도 폴리에틸렌 (예를 들어, 약 1.75 인치 두께)을 포함하는 물질로 제조되거나 또는 이로 구성된다. 도 19b는 드럼 샤프트 지지체의 실시예의 평면도 (1901), 정면도 (1902) 및 측 단면도 (1903)를 도시한다. 특정 실시예에서, 드럼 샤프트 지지체는 적어도 하나의 개구(1905)를 포함한다. 특정 실시예에서, 적어도 하나의 개구(1905)는 약 1.75 인치의 직경을 포함한다. 특정 실시예에서, 드럼 샤프트 지지체는 개구(1904)를 포함한다. 특정 실시예에서, 드럼 샤프트 지지체는 다음 중 하나 이상을 포함하는 치수를 갖는다 : 약 10.00 인치의 높이 (1906), 약 6.11 인치의 폭 (1907) 및 약 1.75 인치의 깊이(1908).
특정 실시예에서, 모터 마운트 플레이트는 도 20 또는 도 43a-43f에 4310으로 도시된다. 특정 실시예에서, 모터 마운트 플레이트는 드럼 어셈블리 및/또는 상부 어셈블리의 다른 엘리먼트를 작동시키는 모터(들)의 장착을 가능하게 하기 위해 rGO/그래핀 제 2 반응 필터의 상부 어셈블리에 포함된다. 도 20은 사시도(2003)를 갖는 모터 마운트 플레이트의 실시예를 도시한다. 특정 실시예에서, 모터 마운트 플레이트는 다음 중 하나 이상을 포함하는 치수를 갖는다 : 약 8.00 인치의 폭, 약 10.00 인치의 높이 및 약 0.50 인치의 두께. 특정 실시예에서, 모터 마운트 플레이트는 스테인레스 스틸 시트 (예를 들어, 약 0.5 인치 두께)을 포함하는 물질을 포함하거나 이로 제조된다.
특정 실시예에서, 프레임 용접부(1301)은 도 21a - 21c에 도시된 바와 같다. 특정 실시예에서, 프레임 용접부는 스테인레스 스틸 플레이트 (2110, 2111 및 2112) 및 스테인레스 스틸 튜브 (2101, 2102, 2103, 2104, 2105, 2106, 2107, 2108 및 2109)를 포함한다. 특정 실시예에서, 스테인레스 스틸 튜브는 다음 중 하나 이상을 포함하는 치수를 갖는다 : 약 35.00 인치, 약 38.75 인치, 약 39.00 인치 또는 약 42.75 인치의 길이, 약 3.00 인치, 약 2.00 인치, 또는 약 2.38 인치의 폭, 약 2.00 인치 또는 약 0.50 인치의 높이. 특정 실시예에서, 프레임 용접부는 약 38.75 인치의 폭 (2113) 및 약 38.38 인치의 높이 (2114) 중 하나 이상을 포함하는 치수를 갖는다. 특정 실시예에서, 상이한 크기 및/또는 치수의 적절한 엘리먼트 및/또는 물질이 사용된다.
특정 실시예에서, 리드 용접부 (1303)는 도 22에 도시되어있다. 특정 실시예에서, 리드 용접부는 상부 커버 (2201)를 포함한다. 특정 실시예에서, 상부 커버는 예를 들어, 스테인레스 스틸 시트와 같은 하나 이상의 물질을 포함하거나 이로 제조된다. 특정 실시예에서, 리드 용접부는 유체 측면 패널(2202) 및 아이들러 측면 패널(2203)을 포함한다. 특정 실시예에서, 유체 측면 패널 (2202) 및 아이들러 측면 패널 (2203)은 예를 들어, 스테인리스 스틸 시트를 포함하거나 이들로 만들어진다. 특정 실시예에서, 스테인리스 스틸 시트는 두께가 약 0.125 인치이다. 특정 실시예에서, 리드는 원도우 (2204) 및 리드의 전면에 윈도우 트림 개스킷 (2205)을 포함한다. 특정 실시예에서, 동일한 측면에서, 리드는 핸들 (2206), 플랫 와셔 (2207) 및 소켓 헤드 캡 스크류 (2208)를 포함한다. 특정 실시예에서, 리드 용접부는 리드를 개방 또는 폐쇄 위치에 위치시키기 위한 리드 스톱 (2210)를 포함한다. 리드 스톱의 형상, 크기 및/또는 치수의 예가 도 24에 도시된다. 특정 실시예에서, 리드 스톱은 예를 들어, 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE)과 같은 하나 이상의 물질을 포함하거나 이로 제조된다. 특정 실시예에서, 윈도우는 예를 들어, 플렉시글라스 (Plexiglas)를 포함하는 물질을 포함하거나 이로 제조된다. 특정 실시예에서, 플렉시글라스의 두께는 약 3/16 인치이다. 특정 실시예에서, 리드 용접부는 가스 스프링 마운트 브라켓 (2211), 헥스 볼트 (2213), 너트 (2214) 또는 유사한 기능의 적절한 엘리먼트를 포함한다. 특정 실시예에서, 플랫 와셔, 스크류, 볼트 및 너트는 예를 들어, 스테인레스 스틸과 같은 하나 이상의 물질을 포함하거나 이들로 구성된다. 특정 실시예에서, 리드 용접부는 다음 중 하나 이상을 포함하는 치수를 갖는다 : 약 44.4 인치의 길이, 약 38.1 인치의 폭 및 약 27.5 인치의 높이. 특정 실시예에서, 유체 양태 패널은 약 28.5 인치의 제 1 폭, 약 39.0 인치의 제 2 폭, 약 20.2 인치의 높이 및 약 0.125 인치 의 두께 중 하나 이상을 포함하는 치수를 갖는다. 리드 용접부 및 그것의 엘리먼트의 형상, 크기 및/또는 치수의 예가 도 22에 도시된다.
특정 실시예에서, 드레인 팬 용접부(1302)은 도 23에 도시된 바와 같다. 특정 실시예에서, 드레인 팬 용접부는 전면 패널 (2303), 후면 패널 (2304), 드레인 플레이트 (2305), 전면 패널 거싯(2306), 구동 샤프트 (2301)에 대면/연결되는 측면 패널, 및 아이들러 샤프트 (2302)에 대면/연결되는 측면 패널을 포함한다. 특정 실시예에서, 드레인 플레이트(2305)는 약 3.63 인치의 개구 직경, 약 4.56 인치의 폭, 약 5.44 인치의 길이 및 약 0.125 인치의 두께 중 하나 이상을 포함하는 치수를 갖는다. 특정 실시예에서, 전면 패널 거싯(2306)은 약 7.38 인치의 길이, 약 1.50 인치의 폭 및 약 0.125 인치의 두께 중 하나 이상을 포함하는 치수를 갖는다. 특정 실시예에서, 드레인 팬 용접부의 적어도 하나의 엘리먼트는 예를 들어, 스테인리스 스틸 시트를 포함하는 물질을 포함하거나 이들로 만들어진다. 특정 실시예에서, 스테인리스 스틸 시트는 약 0.125 인치의 두께를 갖는다. 특정 실시예에서, 드레인 팬 용접부는 모든 솔기서 방수이다. 특정 실시예에서, 하나 이상의 (예를 들어, 모든) 조인트 및/또는 정합 표면은 솔기 용접되고, 매끄럽게 연마된다. 특정 실시예에서, 드레인 팬 용접부는 약 38.38 인치의 폭(2307), 약 42.1 인치의 폭 (2308), 약 39.6 인치의 길이(2309) 및 약 15.3 인치의 높이(2310) 중 하나 이상을 포함하는 치수를 갖는다. 드레인 팬 용접부 및 그것의 엘리먼트의 형상, 크기 및/또는 치수의 예가 도 23에 도시된다.
특정 실시예에서, 크래들 피벗 용접부(1401)는 도 25a -25b에 도시된 바와 같다. 특정 실시예에서, 크래들 피벗 용접부는 하나 이상의 튜브 구조(2501 및 2502)를 포함한다. 예에서, 이러한 튜브 구조 중 하나 이상은 약 2.00 인치 x 4.00 인치 x 0.13 인치, 또는 약 2.00 인치 x 2.00 인치 x 0.13 인치의 튜브 크기를 갖는다. 특정 실시예에서, 크래들 피벗 용접부는 피벗 샤프트(2503)를 포함한다. 특정 실시예에서, 피벗 샤프트는 약 1 인치의 직경을 갖는 로드 형상을 갖는다. 특정 실시예에서, 크래들 피벗 용접부는 락킹 핀 (예를 들어, 크래들 피벗 어셈블리를 회전을 방지하기 위해 제자리에 고정하기 위한)을 수용하기 위한 피벗 락 (2504) 및 피벗 플레이트 (2505)를 포함한다. 특정 실시예에서, 이러한 엘리먼트 중 하나 이상은 예를 들어, 스테인레스 스틸과 같은 하나 이상의 물질을 포함하거나 이들로 만들어진다. 특정 실시예에서, 피벗 플레이트는 약 0.25 인치의 두께를 갖는다. 특정 실시예에서, 피벗 락은 약 2.00 인치 x 3.00 인치 x 0.25 인치의 크기를 갖는다. 특정 실시예에서, 피벗 플레이트는 예를 들어, 스테인레스 스틸을 포함하는 물질을 포함하거나 이 물질로 제조된다. 특정 실시예에서, 피벗 플레이트 및 피벗 샤프트는 길이로 절단되고 모따기된 단부를 갖는다. 특정 실시예에서, 하나 이상의 조인트는 용접되고 매끈하게 연삭된다. 특정 실시예에서, 샤프트는 아이들러 샤프트의 드롭 물질(drop material)을 사용한다 (예를 들어, 도 17에 도시된). 특정 실시예에서, 크래들 피벗 용접부는 약 38.25 인치의 폭 (2506), 약 36.63 인치의 폭 (2507) 및 약 5.13 인치의 깊이 (2508) 중 하나 이상을 포함하는 치수를 갖는다. 특정 실시예에서, 크래들 피벗 용접부는 약 34.50 인치의 폭, 약 2.00 인치의 깊이 및 약 4.00 인치의 높이 중 하나 이상을 포함하는 치수를 갖는 튜브 (2501)를 포함한다. 특정 실시예에서, 튜브는 다음 중 하나 이상을 포함하는 치수를 갖는다 : 약 4.75 인치의 길이, 약 2.00 인치의 폭 및 약 2.00 인치의 높이. 특정 실시예에서, 피벗 샤프트 (2503)는 다음 중 하나 이상을 포함하는 치수를 갖는다 : 약 2.00 인치의 길이 및 약 1.00 인치의 직경. 특정 실시예에서, 피벗 락(2504)은 다음 중 하나 이상을 포함하는 치수를 갖는다 : 약 0.656 인치의 직경, 1.25 인치의 폭, 약 2.00 인치의 높이, 및 약 2.25 인치의 깊이를 갖는 개구. 특정 실시예에서, 피벗 플레이트(2505)는 다음 중 하나 이상을 포함하는 치수를 갖는다 : 약 1.031 인치의 직경, 약 1.81 인치의 폭, 약 3.81 인치의 높이 및 약 0.25 인치의 두께를 갖는 개구. 크래들 피벗 용접부 및 그것의 엘리먼트의 형상, 크기 및/또는 치수의 예가 도 25b에 도시된다.
특정 실시예에서, 드럼 롤 가이드(1403)는 도 26a에 도시된 바와 같다. 특정 실시예에서, 드럼 롤 가이드는 크래들 피벗 어셈블리에 포함된다. 특정 실시예에서, 드럼 롤 가이드는 적어도 하나의 개구를 포함한다. 특정 실시예에서, 드럼 롤 가이드는 다음 중 하나 이상을 포함하는 치수를 갖는다 : 약 5.00 인치의 폭 (2601), 약 4.50 인치의 높이 (2602) 및 약 1.00 인치의 깊이 (2603).
특정 실시예에서, 크래들 피벗 어셈블리는 드럼 브레이스를 포함한다. 특정 실시예에서, 드럼 브레이스는 도 26b에 도시된 바와 같다. 특정 실시예에서, 드럼 브레이스는 예를 들어, HDPE 와 같은 적어도 하나의 물질을 포함하거나 이로 제조된다. 특정 실시예에서, 드럼 브레이스는 다음 중 하나 이상을 포함하는 치수를 갖는다 : 18.00 인치의 폭 (2607), 약 3.00 인치의 높이 (2605), 약 4.53 인치의 높이 (2606) 및 약 1.00 인치의 두께 (2604).
특정 실시예에서, 드럼 크래들 용접부(1501)는 도 27에 도시된 바와 같다. 특정 실시예에서, 드럼 크래들 용접부는 약 33.00 인치의 폭, 약 20.38 인치의 길이 및 약 2.00 인치의 두께 중 하나 이상을 포함하는 치수를 갖는다. 특정 실시예에서, 드럼 크래들 용접부는 하나 이상의 튜브 구조를 포함한다. 예에서, 이러한 튜브 구조물 중 하나 이상은 약 2.00 인치 x 2.00 인치 x 0.13 인치의 튜브 크기를 갖는다. 특정 실시예에서, 드럼 크래들 용접부는 샤프트(2705)를 포함한다. 특정 실시예에서, 샤프트는 약 1 인치의 직경 및 약 6.5 인치의 길이를 갖는 로드 형상을 갖는다. 특정 실시예에서, 드럼 크래들 용접부는 캐치 플레이트(2706)를 포함한다. 특정 실시예에서, 락킹 스프링 핀 (도 15b에 도시됨)은 캐치 플레이트를 통해 드럼 캐치 (도 14b에 도시됨) 내로 가서 드럼 크래들 어셈블리를 제자리에 홀딩하고 크래들 피벗을 중심으로 피벗되는 것을 방지한다. 이는 언로드 동안 드럼 크래들 어셈블리가 드럼 어셈블리를 수용하도록 안정적으로 유지한다 (예를 들어, 도 43e 참조). 특정 실시예에서, 드럼 어셈블리 (예를 들어, 드럼)가 드럼 크래들 어셈블리 상으로 롤링되면, 드럼 아이들러 허브가 제거되고, 드럼은 크래들에 스트래핑된다. 다음으로, 드럼 크래들 어셈블리가 부착된 드럼과 함께 회전할 수 있도록 락킹 핀이 당겨진다. 회전된 드럼은 이제 여과된 탄소질 조성물의 배치 (예를 들어, rGO)가 용기 또는 컨테이너로 옮겨질 수 있는 위치에 있게 된다. 특정 실시예에서, 드럼 크래들 용접부의 적어도 하나의 엘리먼트는 예를 들어, 스테인레스 스틸과 같은 적어도 하나의 물질을 포함하거나 이들로 만들어진다. 특정 실시예에서, 피벗 플레이트는 약 1.25 인치 x3.25 인치 x0.25 인치의 크기를 갖는다. 특정 실시예에서, 피벗 락은 약 2.00 인치 x 3.00 인치 x 0.25 인치의 크기를 갖는다. 특정 실시예에서, 샤프트는 예를 들어, 스테인레스 스틸을 포함하는 물질을 포함하거나 이 물질로 제조된다. 특정 실시예에서, 피벗 플레이트 및 피벗 샤프트는 길이로 절단되고 모따기된 단부를 갖는다. 특정 실시예에서, 하나 이상의 조인트는 용접되고 매끈하게 연삭된다. 특정 실시예에서, 샤프트는 아이들러 샤프트의 드롭 물질(drop material)을 사용한다 (예를 들어, 도 17에 도시된). 드레인 팬 용접부 및 그것의 엘리먼트의 형상, 크기 및/또는 치수의 예가 도 27에 도시된다.
특정 실시예에서, 드럼 어셈블리 (예를 들어, 도 16a 내지 도 16b에 도시된 드럼 어셈블리)는 스프레이 바 어셈블리를 포함한다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 도 28a 내지 28c에 도시된 바와 같다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 예를 들어, 제 2 반응 (예를 들어, rGO)으로부터 반응 산물과 같은 탄소질 조성물을 분배하기 위해 사용된다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 탄소 조성물을 드럼 어셈블리의 내부 공간으로 분배한다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 드럼 어셈블리가 회전하는 동안 탄소 조성물을 드럼 어셈블리의 내부 공간으로 분배한다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 드럼 어셈블리가 회전하지 않는 동안 탄소 조성물을 드럼 어셈블리의 내부 공간으로 분배한다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 탄소질 조성물을 저압으로 분배한다. 특정 실시예에서, 저압은 약 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190 또는 200 PSI이하이다. 특정 실시예에서, 저압은 약 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190 또는 200 PSI 이상이다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 (예를 들어, 드럼 샤프트 마운트의 도관 및 개구를 통해) 제 2 반응 탱크 또는 용기에 유체 흐름 가능하게 결합된다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 제 2 반응 산물 (예를 들어, rGO)을 홀딩하는 탱크 또는 용기에 유체 흐름 가능하게 결합된다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 탱크 또는 용기로부터 드럼 어셈블리 내로 탄소 질 조성물을 능동적으로 펌핑한다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리의 작동은 자동 또는 반자동이다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 스프레이 바 (2801) (예를 들어, 도 35에 도시된), 드럼 베어링 플레이트 (2802) (예를 들어, 도 36a에 도시된), 스프레이 바 베어링 허브 (2803)(예를 들어, 도 37에 도시된), 드럼 샤프트 마운트 (2804) (예를 들어, 도 38에 도시 된)를 포함한다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 예를 들어, 소켓 헤드 캡 스크류 (2805), 외부 스냅 링 (2806), 내부 보유 링 (2807), 니플 (2808), 스프레이 팁 (2809), 볼 베어링 (2810), 홀 플러그 (2811), 에폭시 (2812) (미도시), 플랫 헤드 스크류 (2813) 및 퀵 분리 피팅 (2814 및 2815)으로부터 선택된 하나 이상의 엘리먼트를 포함한다. 스프레이 바 어셈블리의 확대도(2816)가 또한 도 28b에 도시된다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리의 하나 이상의 엘리먼트는 하나 이상의 물질, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 니켈 도금 스틸 및/또는 HDPE를 포함하거나 이들로 구성된다. 특정 실시예에서, 니플은 직경이 1/2 인치이고 길이가 약 6.0 인치인 NPT (national pipe thread taper)이다. 특정 실시예에서, 스프레이 팁은 50도 팬을 갖는 3/8 인치 NPT이다. 특정 실시예에서, 스프레이 팁은 적어도 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160 또는 170 도 스프레이 각도에서 물질 (예를 들어, 세척액 또는 탄소질 조성물)를 분배하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 에폭시는 설치 전에 스레드에 인가된다 (예를 들어, 소켓 헤드 캡 스크류 (2805), 플랫 헤드 스크류 (2813) 및/또는 임의의 다른 엘리먼트(들)). 특정 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 예를 들어, 액체 (예를 들어, 물, 액체 용액, 세척 용액, 린스 용액 등)를 드럼 어셈블리의 내부로 분무하기 위해 사용된다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 드럼 어셈블리 내에 유지된 탄소질 조성물을 세척 또는 헹구기 위해 사용된다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 액체를 고압으로 분무한다. 특정 실시예에서, 고압은 약 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 또는 500 PSI 이하이다. 특정 실시예에서, 고압은 약, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 또는 500 PSI 이상이다. 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 도 28c에 도시된 바와 같이 구성된다. 일부 실시예에서, 드럼 어셈블리는 스프레이 바 어셈블리 및 드럼 캡, 패킹 너트, 패킹 시일(들), 시일 허브, 리테이닝(retaining) 링, 베어링, 샤프트 또는 마운트 중 하나 이상을 포함한다 (도 28c 참조).
특정 실시예에서, 드럼 어셈블리는 탄소질 조성물 (예를 들어, rGO)의 통과를 방지하기에 충분히 작은 세공 크기를 갖는 드럼 메쉬 및/또는 마이크론 필터를 포함함으로써, 폐기물, 미반응 반응 성분, 불순물 및 다른 바람직하지 않은 화합물을 포함하는 여과액이 드럼 어셈블리를 통해 배수되도록 하면서(예를 들어, 드럼 어셈블리 아래에 위치한 드레인 팬으로 배수) 스프레이 바에 의해 분배된 후 드럼 어셈블리의 내부 내에 탄소질 조성물을 보유시킨다. 특정 실시예에서, 드럼 어셈블리 내에 보유된 탄소질 조성물은 스페레이 바 어셈블리로부터 분무된 액체에 의해 고압으로 세척된다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 언로딩을 위해 드럼 어셈블리로부터 착탈 가능 하다. 착탈식 스프레이 바 어셈블리의 장점은 예를 들어, 용이한 세척, 막힘 또는 교체를 포함한다. 또 다른 장점은 스프레이 바 어셈블리 오작동시 다운 타임을 최소화하기 위해 스프레이 바의 제거, 수리 및/또는 교체를 가능하게 하는 착탈 가능한 스프레이 바 어셈블리를 사용하여 정제된 제품 (예를 들어, 배터리 및/또는 커패시터에 사용하기에 충분한 순도 및 속성의 GO 또는 rGO)의 생산을 극대화하도록 디자인된 높은 스루풋 공정을 증강된다는 점이다. 특정 실시예에서, 정제된 산물은 건조 후 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 %, 95 %, 96 %, 97 %, 98 %, 99 % 또는 99.9%의 순도 (w/w)를 갖는다.
특정 실시예에서, 드럼 어셈블리 (예를 들어, 도 16a 내지도 16b에 도시된 드럼 어셈블리)는 드럼 엔드 캡 어셈블리를 포함한다. 특정 실시예에서, 드럼 엔드 캡 어셈블리는 도 29a 내지 28b에 도시된 바와 같다. 특정 실시예에서, 드럼 엔드 캡 어셈블리는 드럼 베어링 플레이트 (2901) (예를 들어, 도 36에 도시된), 스프레이 바 베어링 허브 (2902) (예를 들어, 도 39에 도시된) 및/또는 드럼 샤프트 마운트 (2903) (예를 들어, 도 40에 도시된)를 포함한다. 특정 실시예에서, 드럼 베어링 플레이트, 스프레이 바 베어링 허브, 드럼 샤프트 마운트는 예를 들어, HDPE와 같은 하나 이상의 물질을 포함하거나 이들로 구성된다. 특정 실시예에서, 드럼 엔드 캡 어셈블리는 예를 들어, 외부 스냅 링 (2904), 내부 보유 링 (2905), 니플 (2808), 홀 플러그 (2907), 에폭시 (2909), 플랫 헤드 스크류 (2906) 및 깊은 홈 볼 베어링(2908)으로부터 선택된 하나 이상의 엘리먼트를 포함한다. 특정 실시예에서, 드럼 엔드 캡 어셈블리의 하나 이상의 엘리먼트는 하나 이상의 물질, 예를 들어, 스테인레스 스틸 및/또는 니켈 도금 스틸을 포함하거나 이들로 구성된다. 특정 실시예에서, 볼 베어링은 밀봉된다. 특정 실시예에서, 에폭시는 플랫 헤드 스크류(2906) 및/또는 임의의 다른 엘리먼트(들)의 설치 전에 스레드에 인가된다.
드럼 프레임 (1601)의 형상, 크기 및/또는 치수의 예가 도 30a-30d에 도시되어있다. 특정 실시예에서, 드럼 프레임은 드럼 어셈블리에 대한 구조적 지지를 제공한다. 특정 실시예에서, 드럼 프레임은 하나 이상의 구동 휠과 맞물리도록 구성된다. 특정 실시예에서, 드럼 프레임은 하나 이상의 구동 휠 (예를 들어, 구동 모터를 통해 회전되는 구동 샤프트로부터 유래)로부터 회전력을 받아 드럼 프레임이 그 축을 중심으로 회전하게 한다. 특정 실시예에서, 드럼 프레임은 하나 이상의의 아이들러 휠과 맞물리도록 구성된다. 특정 실시예에서, 드럼 프레임은 하나 이상의 구동 휠을 수용하기 위해 외부 표면에 홈을 포함한다. 홈은 드럼 프레임을 하나 이상의 구동 휠과 정렬시키는 이점을 제공한다. 특정 실시예에서, 구동 휠은 마찰을 최대화하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 구동 휠은 회전 에너지의 효율적인 전달을 위해 드럼 프레임과 충분한 마찰을 생성하도록 구성된다 (예를 들어, 구동 휠이 회전함에 따라 미끄러짐을 최소화함). 특정 실시예에서, 아이들러 휠은 드럼 프레임과의 마찰을 최소화하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 드럼 프레임은 예를 들어, HDPE와 같은 하나 이상의 물질을 포함하거나 이로 제조된다. 특정 실시예에서, 드럼 프레임은 약 2.50 인치의 두께를 갖는다.
드럼 스티프너(1602)의 형상, 크기 및/또는 치수의 예가 도 31에 도시되어있다. 특정 실시예에서, 드럼 스티프너는 예를 들어, HDPE와 같은 하나 이상의 물질을 포함하거나 이들로 만들어진다. 특정 실시예에서, 드럼 스티프너는 직경이 약 1 인치인 실질적으로 막대 유사(rod-like) 형상 (예를 들어, 막대 형상을 가짐)을 갖는다. 특정 실시예에서, 드럼 스티프너는 약 0.75 인치의 두께를 갖는다. 특정 실시예에서, 드럼 스티프너는 약 30.50 인치의 길이(3101)를 갖는다. 특정 실시예에서, 드럼 스티프너는 드럼 어셈블리에 대한 구조적 지지를 제공한다. 특정 실시예에서, 드럼 스티프너는 드럼 메쉬 및/또는 드럼 마이크론 필터를 위한 구조적 배킹을 제공한다. 특정 실시예에서, 드럼 스티프너는 드럼 어셈블리 내부에 분배된 고속 및/또는 고압 물질로 인한 뒤틀림, 리핑 또는 다른 형태의 변형을 방지하기 위해 드럼 메쉬 및/또는 드럼 마이크론 필터에 대한 구조적 지지를 제공한다 (예를 들어, 드럼 어셈블리 내부의 탄소 질 조성물을 세척하기 위해 스프레이 바로부터 분무된 고압 탈 이온수). 특정 실시예에서, 적어도 하나의 드럼 스티프너는 적어도 하나의 드럼 스티프너 링과 조합하여 구조적 지지를 제공하도록 구성된다.
드럼 스티프너 링(1603)의 형상, 크기 및/또는 치수의 예가 도 32 에 도시된다. 특정 실시예에서, 드럼 스티프너 링은 약 22.75 인치의 직경 및 약 0.75 인치의 두께를 갖는다. 특정 실시예에서, 드럼 스티프너 링은 예를 들어, HDPE 와 같은 적어도 하나의 물질을 포함하거나 이로 제조된다. 특정 실시예에서, 드럼 스티프너 링은 드럼 어셈블리에 대한 구조적 지지를 제공한다. 특정 실시예에서, 드럼 스티프너 링은 드럼 메쉬 및/또는 드럼 마이크론 필터를 위한 구조적 배킹을 제공한다. 특정 실시예에서, 드럼 스티프너 링은 드럼 어셈블리 내부에 분배된 고속 및/또는 고압 물질로 인한 뒤틀림, 리핑 또는 다른 형태의 변형을 방지하기 위해 드럼 메쉬 및/또는 드럼 마이크론 필터에 대한 구조적 지지를 제공한다 (예를 들어, 드럼 어셈블리 내부의 탄소 질 조성물을 세척하기 위해 스프레이 바로부터 분무된 고압 탈 이온수). 특정 실시예에서, 적어도 하나의 드럼 스티프너 링은 적어도 하나의 드럼 스티프너와 조합하여 구조적 지지를 제공하도록 구성된다.
드럼 메쉬 (1604)의 예가 도 33에 도시되어있다. 특정 실시예에서, 드럼 메쉬는 예를 들어, 용접된 스테인레스 스틸 메쉬를 포함하거나 이로 제조된다. 특정 실시예에서, 메쉬는 롤링 전에 (예를 들어, 원통형으로 롤링하기 전에) 주어진 크기로 절단된다. 특정 실시예에서, 메쉬는 예를 들어, 4.0 인치 폭 롤 (예를 들어, TWP INC.의 부품 번호 002X002WT0630W48T)에 의해 0.063 인치 와이어 용접된 1/2 인치 메쉬 T316 이다. 특정 실시예에서, 롤링 전 메쉬의 크기는 예를 들어, 약 30.50 인치의 폭(3301), 길이는 약 65.00 인치이다. 특정 실시예에서, 롤링된 메쉬는 약 19.88 인치의 직경 및 약 30.50 인치의 길이를 갖는다. 특정 실시예에서, 메쉬는 랩핑되고 크림핑된(crimped) 단부를 갖는다 (예를 들어, 도 33 우측 하단 참조). 특정 실시예에서, 메쉬는 롤링된 형상을 체결하고 플랫 메쉬의 단부를 원통형으로 결합하기 위해 랩핑되고 크림핑된 단부를 갖는다. 특정 실시예에서, 단부는 롤링된 메쉬의 길이 (원형 단면에 직교)를 따라 랩핑되고 크림핑된다. 특정 실시예에서, 드럼 메쉬는 하나 이상의 세공 형상 및/또는 크기를 포함한다. 특정 실시예에서, 드럼 메쉬는 임의의 적절한 세공 형상 및/또는 세공 크기를 갖는다. 특정 실시예에서, 세공 크기는 메쉬 전체에 걸쳐 가변적이거나 일정하다. 특정 실시예에서, 세공 형상은 기하학적인 형상을 갖는다. 특정 실시예에서, 세공 형상은 가변적이거나 메쉬 전체에 걸쳐 일정하다. 특정 실시예에서, 세공 형상은 정사각형, 원형, 타원, 직사각형, 다이아몬드 또는 다른 기하학적 형상을 포함한다 (예를 들어, 메쉬가 편평하고 풀릴 때).
특정 실시예에서, 드럼 마이크론 필터는 예를 들어, 스테인레스 스틸 직조물을 포함하거나 이로 제조된다(예를 들어, 도 34에 도시 된 바와 같은). 특정 실시예에서, 원통형으로 롤링하기 전에 스틸 직조의 절단 크기는 약 30.50 인치 x 약 65.00 인치의 길이이다. 특정 실시예에서, 필터는 롤링 메쉬의 길이 (원형 단면에 직교)를 따라 솔기(seam)에서 약 2.0 인치 오버랩을 갖는다. 특정 실시예에서, 롤링된 필터는 약 19.81 인치의 직경 및 약 30.50 인치의 길이를 갖는다. 특정 실시예에서, 마이크론 필터의 두께는 예를 들어, 약 0.30 인치이다. 특정 실시예에서, 마이크론 필터는 하나 이상의 세공 형상 및/또는 크기를 포함한다. 특정 실시예에서, 마이크론 필터의 세공 형상(들) 및/또는 크기(들)는 임의의 적절한 형상(들) 및/또는 크기(들) 이다. 특정 실시예에서, 세공 크기는 메쉬 전체에 걸쳐 가변적이거나 일정하다. 특정 실시예에서, 세공 크기는 약 1 마이크론 내지 약 3 마이크론의 폭, 길이, 직경 및/또는 대각선을 포함한다. 특정 실시예에서, 세공 형상은 임의의 기하학적 형상 이다. 특정 실시예에서, 세공 형상은 메쉬 전체에 걸쳐 가변적이거나 일정하다. 특정 실시예에서, 세공 형상은 예를 들어, 정사각형, 원, 타원, 직사각형, 다이아몬드 또는 다른 기하학적 형상 (예를 들어, 메쉬가 편평하고 풀릴 때)을 포함한다.
스프레이 바(2801)의 형상, 크기 및/또는 치수의 예가 도 35에 도시되어있다. 특정 실시예에서, 스프레이 바는 예를 들어, HDPE를 포함한 하나 이상의 물질을 포함하거나 이들로 만들어진다. 특정 실시예에서, 스프레이 바는 물질 (예를 들어, 액체, 세척액, 탄소질 조성물)를 분배하기 위한 하나 이상의 개구(2809) (예를 들어, 스프레이 팁)를 포함한다. 특정 실시예에서, 스프레이 바는 물질을 분배하기 위한 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 또는 20 개구를 포함한다. 특정 실시예에서, 스프레이 바는 액체 및/또는 탄소질 조성물을 전송하기 위한 적어도 하나의 내부 채널(3503)을 포함한다. 특정 실시예에서, 스프레이 바는 다음 중 하나 이상을 포함하는 치수를 갖는다 : 약 32.38 인치의 길이(3501) 및 약 3.12 인치의 높이(3502).
베어링 플레이트(2802)의 형상, 크기 및/또는 치수의 예가 도 36a에 도시되어있다. 특정 실시예에서, 베어링 플레이트는 예를 들어, HDPE를 포함한 하나 이상의 물질을 포함하거나 이들로 만들어진다. 특정 실시예에서, 드럼 베어링 플레이트는 약 19.00 인치의 직경, 약 1 인치 의 두께(3602) 및 약 4.319 인치의 내경(3601) 중 하나 이상을 포함하는 치수를 갖는다.
스프레이 바 베어링 허브(2803)의 형상, 크기 및/또는 치수의 예가 도 37에 도시되어있다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 베어링 허브는 예를 들어, HDPE를 포함한 하나 이상의 물질을 포함하거나 이들로 만들어진다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 베어링 허브는 다음 중 하나 이상을 포함하는 치수를 갖는다 : 약 3.86 인치의 직경(3701), 약 3.543 인치의 직경(3702), 약 3.316 인치의 직경(3704), 약 1.563 인치의 폭(3705) 및 약 1.00 인치의 두께 (3703). 특정 실시예에서, 스프레이 바 베어링 허브는 적어도 하나의 개구(3706)를 갖는다.
드럼 샤프트 마운트 (2804)의 형상, 크기 및/또는 치수의 예가 도 38에 도시되어있다. 특정 실시예에서, 드럼 샤프트 마운트는 드럼 샤프트 지지체 상에 놓인다. 특정 실시예에서, 드럼 샤프트 마운트는 드럼 샤프트 마운트의 아이들러 측에서 도관, 튜브 또는 입력 (도 28a의 2808)을 수용하기 위한 개구 (3801)를 포함한다 (드레인 팬 및/또는 드럼의 내부로부터 떨어져서 마주함). 특정 실시예에서, 도관, 튜브 또는 입력부는 니플이다. 특정 실시예에서, 도관은 드럼 샤프트 마운트의 개구를 통해 스프레이 바 어셈블리 (예를 들어, 스프레이 바 어셈블리의 스프레이 바(2801) 내)로 이동하는 물질의 유동 (예를 들어, 액체)을 수용하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 도관은 드럼 어셈블리로의 저압 유동 (예를 들어, rGO와 같은 탄소질 조성물의 유동)을 수용한다. 특정 실시예에서, 도관은 드럼 어셈블리 내로의 고압 유동 (예를 들어, 탈 이온수 또는 일부 다른 세척액)을 수용한다. 일부 실시예에서, 드럼 샤프트 마운트는 2 개의 개구를 포함하고, 각각의 개구는 물질의 유동을 수신하는 도관을 수용한다. 특정 실시예에서, 2 개의 개구는 고압 도관 및 저압 도관을 수용한다. 특정 실시예에서, 도관은 물질 공급원 (예를 들어, 세척액을 유지하는 탱크 또는 탄소질 조성물을 유지하는 탱크) 과 결합되도록 구성된다. 특정 실시예에서, 물질은 펌프를 사용하여 중력에 의해 또는 임의의 다른 방법으로 공급원으로부터 스프레이 바 어셈블리 또는 스프레이 바로 전송된다. 특정 실시예에서, 드럼 샤프트 마운트는 적어도 하나의 스프레이 바(2801)와 맞물린다. 특정 실시예에서, 도관(2808)은 퀵 분리 피팅(2814)과 결합하도록 구성된다. 퀵 분리 피팅과 결합하도록 구성된 도관의 장점은 도관에 물질 원이 결합되어 있지 않을 때 도관을 밀봉할 수 있다는 것이다. 예를 들어, 작동하지 않는 반응 필터는 물질 공급원에 결합될 필요가 없다. 다른 예로서, 특정 실시예에서, 탄소질 조성물의 배치(batch)가 드럼 어셈블리에 이미 도입되어 세척 사이클을 진행하고 있을 때, 탄소질 조성물을 수용하도록 구성된 도관은 탄소질 공급원에 결합될 필요 가 없다. 특정 실시예에서, 단일 도관은 탄소질 조성물 및 세척액 (예를 들어, 탈 이온수)을 모두 수용하도록 구성된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 단일 도관은 스프레이 바 어셈블리의 스프레이 바를 통해 드럼 어셈블리 내부로 분배되는 탄소질 조성물의 공급원으로부터 물질을 수용하고, 이어서 도관은 후속 세척 사이클 동안 드럼 내부에 분배되는 탈 이온수 공급원에 결합된다. 특정 실시예에서, 드럼 샤프트 마운트는 외부 스냅 링(2806), 스프레이 바 베어링 허브(2803), 볼 베어링(2810) (예를 들어, 깊은 홈 볼 베어링) 및 내부 보유 링(2807) (예를 들어, 도 28a 및 도 28c에 도시된)을 통해 스프레이 바(2801) 와 맞물린다. 특정 실시예에서, 드럼 샤프트 마운트는 예를 들어, HDPE를 포함하는 하나 이상의 물질을 포함하거나 이로 제조된다. 특정 실시예에서, 드럼 샤프트 마운트는 두께가 약 2 인치이다.
스프레이 바 베어링 허브(2902)의 형상, 크기 및/또는 치수의 예가 도 39에 도시되어있다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 베어링 허브는 예를 들어, HDPE를 포함한 하나 이상의 물질을 포함하거나 이들로 만들어진다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 베어링 허브는 두께가 약 1 인치이다. 도 39는 허브의 아이들러 측면을 도시한다. 특정 실시예에서, 허브의 유체 측면은 아이들러 측면 미러 형상 및/또는 크기이다.
드럼 샤프트 마운트 (2903)의 형상, 크기 및/또는 치수의 예가 도 40에 도시되어있다. 특정 실시예에서, 드럼 샤프트 마운트 (2903)는 도관 및/또는 물질 공급원 (예를 들어, 세척액 및/또는 탄소 질 조성물)을 수용하기 위한 하나 이상의 개구를 포함하지 않는다. 특정 실시예에서, 드럼 샤프트 마운트(2903)는 다른 드럼 샤프트 마운트(2804)(적어도 하나의 개구를 포함) 와 같이 드럼 어셈블리의 반대쪽에 위치된다. 특정 실시예에서, 드럼 샤프트 마운트는 예를 들어, HDPE를 포함하는 하나 이상의 물질을 포함하거나 이로 제조된다. 특정 실시예에서, 드럼 샤프트 마운트는 두께가 약 2 인치이다. 도 39는 마운트의 아이들러 측면을 도시한다. 특정 실시예에서, 마운트의 유체 측면은 아이들러 측면의 거울 형상 및 또는 크기이다. 일부 경우에 rGO/그래핀 제 2 반응 필터에서의 구조적 엘리먼트 및 이들의 상호 관계는 도 43a-43f 및/또는 표 3에 설명되어있다. 일부 경우에, rGO/그래핀 제 2 반응 필터 (도 43a 내지 43f에 도시됨)를 작동시키는 예시적인 절차가 도 42에 도시되어있다. 도 42에 도시된 바와 같이, 언 로딩 절차는 다음 단계 중 하나를 포함할 수 있다 : 유체 라인을 빠르게 분리하고, 리드를 열고, 드럼 지지체를 올리고 잠그고, 드럼을 지지 크래들로 롤링하고, 드럼 아이들러 허브를 제거하고, 드럼을 크래들로 스트랩하고, 락킹 핀 & 회전 크래들을 당기고, 회전된 위치로 락킹 핀을 맞물리게 하고 스프레이 바 어셈블리를 제거하고 그래핀을 제거한다. 특정 실시예에서, 제 2 반응 필터의 작동 및 언로딩은 자동화 또는 반 자동화된다.
일부 실시예에서, rGO/그래핀 제 2 반응 필터 (또는 대안적으로 본 출원에서 상부 어셈블리로서) (예를 들어, 도 43a 내지 43f에 도시됨)는 인클로저 (4318) 및/또는 제어 인클로저 (4319)를 포함한다. 특정 실시예에서, 인클로저 (4318) 및/또는 제어 인클로저 (4319)는 그 내부에 제어 유닛을 수용하거나 포함한다. 특정 실시예에서, 제어 유닛 및/또는 그 인클로저는 상부 어셈블리의 하나 이상의 엘리먼트에 물리적으로 부착된다. 대안적으로, 추가 실시예에서, 제어 유닛 및/또는 그 인클로저는 상부 어셈블리로부터 원격에 위치된다. 특정 실시예에서, 제어 유닛은 작동 (예를 들어, 기계적 작동)을 제어하기 위해 상부 어셈블리의 적어도 하나의 엘리먼트에 전기적으로 또는 전자적으로 결합된다. 특정 실시예에서, 제어 유닛은 예를 들어, 여과 단계 및/또는 반응 및/또는 상부 어셈블리의 언로딩을 제어한다. 특정 실시예에서, 상부 어셈블리의 언로딩 이 자동화된다. 특정 실시예에서, 제어 유닛 및 상부 어셈블리는 유선 또는 무선 연결을 통해 통신 및/또는 연결된다. 특정 실시예에서, 제어 유닛은 사용자가 인터페이스에서 입력을 입력할 수 있게 하는 사용자 인터페이스를 포함한다. 특정 실시예에서, 제어 유닛은 상부 어셈블리를 제어하기 위한 프로세서를 포함하는 디지털 프로세싱 디바이스를 포함한다. 특정 실시예에서, 제어 유닛은 (예를 들어, 상부 어셈블리의 하나 이상의 앨리먼트를 제어하기 위해) 디지털 프로세싱 디바이스에 의해 내장되고 실행 가능한 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 포함한다. 특정 실시예에서, 제어 유닛은 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체, 인터넷, 클라우드, 모바일 애플리케이션 등으로부터 데이터를 수신하기 위한 전자 인터페이스를 포함한다. 특정 실시예에서, 제어 유닛은 디지털 디스플레이를 포함한다. 특정 실시예에서, 디지털 디스플레이는 제 2 반응 필터의 기능 및/또는 제 2 반응 필터의 제어와 관련된 정보를 디스플레이한다. 특정 실시예에서, 제어 유닛은 제 2 반응 필터를 켜고 끄는 온/오프 스위치를 포함한다. 특정 실시예에서, 제어 유닛은 제 2 반응 필터의 하나 이상의 엘리먼트를 제어하기 위한 미리 프로그램된 프로토콜을 포함한다. 특정 실시예에서, 제어 유닛은 세척 프로토콜 (예를 들어, 사용자 정의 프로토콜 또는 미리 정의된 프로토콜)을 수행하기 위해 제 2 반응 필터를 작동시킨다. 특정 실시예에서, 세척 프로토콜은 다수의 세척 사이클을 포함한다. 특정 실시예에서, 세척 프로토콜은 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 또는 20 세척 사이클을 포함한다. 특정 실시예에서, 세척 사이클은 드럼 어셈블리 내로 세척액을 분배하는 것으로 시작하여 세척액의 적어도 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% 또는 99%가 드럼 어셈블리의 내부로부터 배수되었다. 특정 실시예에서, 세척 사이클은 스핀 사이클 (예를 들어, 스핀 건조 사이클)을 포함하고, 여기서 드럼 어셈블리는 원심력을 사용하여 드럼 어셈블리의 내부로부터 세척액을 배수시키기 위해 세척액을 분배하지 않고 회전시킨다. 특정 실시예에서, 각각의 세척 사이클은 예를 들어, 사용된 세척액의 양 (예를 들어, 탈 이온수), 각각의 세척 사이클의 길이, 세척 사이클의 수, 드럼의 회전 속도, 세척액이 분배되는 압력 및 스프레이 바 어셈블리가 세척액을 분배하는 방향 (예를 들어, 12시, 3시, 6시, 9시 등)와 같은 특정 특성에 따라 구성된다. 특정 실시예에서, 이러한 엘리먼트는 모터, 드라이버, 드럼 샤프트, 아이들러 샤프트, 구동 샤프트, 아이들러 휠, 구동 휠, 스프레이 바 어셈블리, 크래들 피벗 어셈블리, 드럼 크래들 어셈블리, 리드, 프레임 어셈블리, 구동 벨트 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지만, 이것에 한정되지는 않는다.
일부 실시예에서, rGO/그래핀 제 2 반응 필터 (예를 들어, 도 43a 내지 43f에 도시된)는 도 45에 도시된 바와 같은 커버 어셈블리를 포함한다. 특정 실시예에서, 커버 어셈블리는 예를 들어, 핸들 (4505), 2 개의 볼트 플랜지 베어링 (4506), 너트 (4507, 4510), 플랫 와셔 (4508, 4509), 및 플랫 스크류(4511)와 같은 표 3에 열거된 하나 이상의 구조적 엘리먼트를 포함한다. 특정 실시예에서, 커버 어셈블리는 전면 리드 용접부 (4502) 및 후면 리드 용접부 (4501)를 포함한다(예를 들어, 도 45에 도시된). 특정 실시예에서, 커버 어셈블리는 전방 리드 용접부가 후방 리드 용접부 주위에서 회전 할 수 있게 하는 후드 피벗 샤프트 (4504) 및 후드 피벗 플레이트 (4503)를 포함한다. 특정 실시예에서, 후드 피벗 샤프트(4504)는 약 1.75 인치의 길이를 갖는다. 특정 실시예에서, 후드 피벗 플레이트(4503)는 약 2.75 인치의 직경 및 약 0.125 인치의 두께를 갖는다.
일부 실시예에서, rGO/그래핀 제 2 반응 필터는 스플래시 가드(splash guard)를 포함한다. 특정 실시예에서, 스플래시 가드는 다음 중 하나 이상을 포함하는 치수를 갖는다 : 약 37.75 인치의 폭 및 약 7.30 인치의 높이.
일부 실시예에서, 확장 가능한 반응기(4400)는 도 44에 도시된 바와 같이 GO 및/또는 rGO를 제조하는데 사용된다. 특정 실시예에서, 반응기는 제 1 반응 반응기 (예를 들어, 제 1 반응을 구현하기 위해 사용됨)이다. 특정 실시예에서, 반응기는 자동화되거나 반 자동화된다 (예를 들어, GO 및/또는 rGO를 만들기 위해). 특정 실시예에서, 반응기 및 그의 컴포넌트는 GO 및/또는 rGO를 제조하기 위해 (예를 들어, 본원의 다른 곳에 설명된) 마이크로 스케일 크기(들)에서 대규모 크기(들)까지 스케일링된다. 특정 실시예에서, 확장 가능한 반응기는 2 개 이상의 (예를 들어, 복수의) 유닛 (예를 들어, 반응 포트 또는 반응 용기를 포함 함) (4401)을 포함한다. 특정 실시예에서, 반응기는 1 내지 18 개의 용기를 포함한다. 특정 실시예에서, 반응기는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 또는 30 유닛을 포함한다. 특정 실시예에서, 반응기는 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 또는 30 유닛을 포함한다. 특정 실시예에서, 반응기는 예를 들어, 종래의 반응기(들)보다 적어도 약 16 배 더 큰 용량, 속도 또는 스루풋으로 GO 및/또는 rGO를 생성하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 각각의 유닛 (4401)은 교반기 및 믹서 보울 (예를 들어, 약 20 쿼트 내지 약 320 쿼트의 크기/체적을 갖는)을 포함하는 믹서 (4403)를 포함한다. 특정 실시예에서, 반응기는 각각의 유닛 (4401)에 연결되는 (예를 들어, 결합 및/또는 유체 연통되는) 탱크 (4402) (예를 들어, 약 100 갤런 내지 약 3000 갤런의 크기/체적을 갖는)를 포함한다. 특정 실시예에서, 반응기는 적어도 하나의 환기 포트 (예를 들어, 환기 인 및 환기 아웃)를 포함한다. 특정 실시예에서, 반응기는 믹서 또는 믹서 시스템을 포함하고, 믹서 시스템은 모터 및 교반기를 포함한다. 특정 실시예에서, 교반기 및/또는 믹서는 반응기로부터 상승 및/또는 하강하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 반응기는 탱크(4402)와 유체 연통되는 반응기의 바닥 단부에 포트를 포함한다. 특정 실시예에서, 포트는 탱크로 직접 비워진다. 특정 실시예에서, 포트는 반응기의 내용물을 탱크로 운반하는 도관에 결합된다. 특정 실시예에서, 도관은 스테인레스 스틸을 포함하거나 이로 제조된다. 특정 실시예에서, 반응기 및/또는 그 컴포넌트는 자가 세척이다 (예를 들어, 최소한의 수동 개입 및/또는 수동 개입의 필요 없이 세척이 자동으로 수행되도록).
일부 실시예에서, 시스템은 도 47에 도시된 바와 같은 탄소질 조성물을 가공하기 위해 사용된다. 특정 실시예에서, 시스템은 탄소 형태 조성물의 산화된 형태를 만들기 위한 제 1 반응을 수행하기 위한 제 1 반응 시스템 또는 장치, 탄소질 조성물의 산화된 형태를 여과하기 위한 제 1 반응 필터, 환원된 형태의 탄소질 조성물을 제조하기 위한 제 2 반응을 수행하기 위한 제 2 반응 시스템 또는 장치, 환원된 형태의 탄소질 조성물을 여과하기 위한 제 2 반응 필터, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 특정 실시예에서, 시스템은 제 1 반응 시스템 또는 장치를 포함한다. 특정 실시예에서, 제 1 반응 시스템은 탄소질 조성물을 보유하기 위한 반응 용기를 포함한다. 특정 실시예에서, 반응 용기는 탱크 내부의 상태를 측정하기 위한 하나 이상의 센서를 포함한다. 특정 실시예에서, 반응 용기는 온도계 또는 온도 센서를 포함한다. 특정 실시예에서, 온도계 또는 온도 센서는 반응 용기 내의 반응 온도 및/또는 온도 변화 속도의 결정을 허용한다. 다른 예로서, 특정 실시예에서, 반응 용기는 pH 센서를 포함한다. 다른 예로서, 특정 실시예에서, 반응 용기는 염 농도 센서를 포함한다. 특정 실시예에서, 제 1 반응 시스템 또는 장치는 제 1 반응 믹서 어셈블리 (4702)를 포함한다. 특정 실시예에서, 제 1 반응 혼합기 어셈블리 (4702)는 제 1 반응 전, 동안 및/또는 후에 탄소질 조성물을 교반 또는 혼합한다. 특정 실시예에서, 제 1 반응 시스템 또는 장치는 탱크(4701)를 포함한다. 특정 실시예에서, 제 1 반응 용기 내부의 탄소질 조성물은 탱크(4701)로 전달된다.
특정 실시예에서, 오거 피드 (또는 반응 용기 및/또는 탱크로 공급되는 물질의 임의의 다른 공급원)은 반응 용기 및/또는 탱크의 취수구로 물질을 분배한다. 추가 실시예에서, 취수구는 물질을 수용한 다음, 반응 용기 및/또는 탱크의 내부로 분배된다. 일부 실시예에서, 반응 시스템은 적어도 하나의 반응 용기 및/또는 물질 (예를 들어, 반응물, 물질, 급냉 시약 등)을 수용하기 위한 적어도 하나의 취수구를 포함하는 탱크를 포함한다. 특정 실시예에서, 제 1 반응 용기는 탱크(4701)와 유체 연통된다. 특정 실시예에서, 제 1 반응 시스템 또는 장치는 얼음 오거 피드 (4703)를 포함한다. 특정 실시예에서, 얼음 오거 피드 (4703)은 제 1 반응 전, 동안 및/또는 후에 얼음 (예를 들어, 흡입을 통해)을 탱크 (4701)로 분배한다. 특정 실시예에서, 얼음 오거 피드(4703)은 얼음을 탱크 내로 분배하여 제 1 반응을 급냉시킨다. 특정 실시예에서, 얼음 오거 피드 (4703)는 탱크 내로 얼음을 분배하여 반응 온도를 특정 온도 또는 온도 범위로 냉각시킨다. 특정 실시예에서, 얼음 오거 피드(4703)는 약 0℃, 1℃, 2℃, 3℃, 4℃, 6℃, 8℃, 10℃, 15℃, 20℃, 25℃, 30℃, 35℃, 40℃, 45℃, 50℃, 55℃, 60℃, 65℃, 70℃, 75℃, 80℃, 85℃, 90℃, 95℃, 또는 100℃ 이하의 온도로 반응 온도를 낮추기 위해 탱크로 얼음을 분배한다. 특정 실시예에서, 얼음 오거 피드(4703)는 약 0℃, 1℃, 2℃, 3℃, 4℃, 6℃, 8℃, 10℃, 15℃, 20℃, 25℃, 30℃, 35℃, 40℃, 45℃, 50℃, 55℃, 60℃, 65℃, 70℃, 75℃, 80℃, 85℃, 90℃, 95℃, 또는 100℃로 반응 온도를 낮추기 위해 탱크로 얼음을 공급한다. 특정 실시예에서, 얼음 오거 피드 (4703)는 반응 온도를 특정 온도 또는 온도 범위로 유지하기 위해 탱크 내로 얼음을 분배한다. 특정 실시예에서, 얼음 오거 피드(4703)는 약 0℃, 1℃, 2℃, 3℃, 4℃, 6℃, 8℃, 10℃, 15℃, 20℃, 25℃, 30℃, 35℃, 40℃, 45℃, 50℃, 55℃, 60℃, 65℃, 70℃, 75℃, 80℃, 85℃, 90℃, 95℃, 또는 약 100℃에서 반응 온도를 유지하기 위해 탱크로 얼음을 분배한다. 특정 실시예에서, 얼음 오거 피드(4703)은 탱크 내에서 발생하는 발열 반응에 의해 야기되는 온도 상승을 방지, 감소 또는 중화시키기 위해 탱크 내로 얼음을 분배한다. 특정 실시예에서, 얼음 오거 피드(4703)은 자동 또는 반자동이다. 일부 실시예에서, 물질(예를 들어, 얼음, 과망간산 칼륨, 아스코르브산 나트륨, 과산화수소, 또는 다른 반응물 또는 물질)은 오거 피드 대신에 피드를 사용하여 분배된다. 예를 들어, 오거 피드 대신 튜브 체인 컨베이어가 사용된다.
일부 실시예에서, 물 냉각 유닛(물 분배 유닛으로도 지칭됨)은 예를 들어, 물과 같은 유닛에 저장된 액체의 온도를 제어 또는 조절하기 위해 제공된다. 일부 실시예에서, 유닛은 액체의 온도를 냉각시키거나 감소시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 유닛은 예를 들어, 0℃, 1℃, 2℃, 3℃, 4℃, 6℃, 8℃, 10℃, 15℃, 20℃, 25℃, 30℃, 35℃, 40℃, 45℃, 50℃, 55℃, 60℃, 65℃, 70℃, 75℃, 80℃, 85℃, 90℃, 95℃, 또는 100℃와 같은 타겟 임계값 미만에서 액체의 온도를 유지하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 임계값은 약 0℃, 1℃, 2℃, 3℃, 4℃, 6℃, 8℃, 10℃, 15℃, 20℃, 25℃, 30℃, 35℃, 40℃, 45℃, 50℃이다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 액체, 예를 들어, 물을 저장하기 위한 내부 공간을 포함한다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 반응 용기 및/또는 탱크에 유체 흐름 가능하게 결합된다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 수냉식 유닛의 내부로부터 열 이득 및/또는 열 손실을 감소시키도록 절연된다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 얼음(아이스 큐브 및/또는 떼낸(shaved) 얼음 또는 얼음 조각과 같은 고체 얼음)을 수용하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 얼음이 유닛의 내부로 분배될 수 있게 하는 적어도 하나의 개구 및/또는 입구(폐쇄 및/또는 덮일 수 있는)를 포함한다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 냉각수, 얼음 및/또는 얼음물을 포함한다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 물을 저장하고 타겟 온도 이하로 물을 유지하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 냉장되거나 냉장 유닛에 결합된다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 유닛 및/또는 유닛의 내부를 냉각하기 위한 냉각 코일을 포함한다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 온도 센서와 같은 적어도 하나의 센서를 포함한다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 예를 들어, 반응을 급냉시키는 것을 돕기 위해 탱크 내로 물을 분배하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 수냉 유닛은 수냉 유닛으로부터 탱크로의 물의 첨가 속도를 제어하기 위해 반응 시스템으로부터의 센서 신호(예를 들어, 수냉 유닛 및 탱크의 센서로부터의 온도 판독 값)를 통합하는 제어 유닛에 결합된다. 일부 실시예에서, 제어 유닛은 탱크 내의 타겟 온도 및/또는 탱크 내의 반응 혼합물/탄소질 조성물을 유지하기 위해 타겟 첨가 속도로 탱크에 물을 분배하도록 수냉 장치에 지시하도록 구성된다 (또는 타겟 온도 이하의 온도를 유지한다). 일부 실시예에서, 제어 유닛은 수냉식 유닛이 탱크에 물을 추가하도록 지시하고 반응 용기에 반응 컴포넌트/생성물 (예를 들어, 산화 그래핀을 포함하는 탄소질 조성물)을 동시에 탱크에 첨가하도록 지시하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제어 유닛은 타겟 온도 임계값 이하의 온도를 달성하기 위해 물 및 반응 컴포넌트/생성물 모두를 탱크에 첨가하는 속도를 제어한다. 일부 실시예에서, 수냉식 유닛은 물을 반응 믹서 내로 분배하도록 구성된다.
특정 실시예에서, 물질을 탱크, 반응기, 용기 또는 유닛으로 이동 및/또는 분배하기 위한 적어도 하나의 장치 또는 시스템, 예를 들어, 컨베이어 (예를 들어, 가요성 스크류 컨베이어, 고체 코어 스크류 컨베이어, 오거 컨베이어, 벨트 컨베이어 등)이 사용된다. 일부 실시예에서, 물질을 탱크로 이동 및/또는 분배하기 위한 장치 또는 시스템은 저장 유닛 (예를 들어, 탈 이온수 홀딩 탱크(4706), 산 홀딩 탱크(4707), 얼음 저장 유닛, 과망간산 칼륨 저장 유닛 등)로부터 제 1 반응 용기, 제 1 반응 탱크 (예를 들어, 제 1 반응을 급냉하기 위한), 제 1 반응 필터, 제 2 반응 시스템, 또는 제 2 반응 필터로 물질을 전송하기 위한 컨베이어를 포함한다. 일 예에서, 얼음은 저장 유닛으로부터 제 1 반응 시스템 또는 장치의 탱크의 얼음 피드 (예를 들어, 얼음 오거 피드(4703))로 전달된다. 일부 실시예에서, 용기는 탄소질 조성물(4704)을 포함한다. 특정 실시예에서, 반응 용기는 과망간산 칼륨을 수용하기 위한 취수구를 포함한다. 특정 실시예에서, 반응 용기는 황산을 수용하기 위한 취수구를 포함한다. 특정 실시예에서, 반응 용기는 탄소질 조성물 (예를 들어, 흑연 피드 스탁)을 수용하기 위한 취수구를 포함한다. 특정 실시예에서, 용기는 사전 혼합된 흑연 및 황산을 포함하는 탄소질 조성물 (4704)을 포함한다. 특정 실시예에서, 흑연 및 황산은 탱크 (4701)로 도입되기 전에 예비 혼합된다. 탄소질 조성물 (예를 들어, 흑연 및 황산)을 예비 혼합하는 한 가지 이점은 반응 온도 및/또는 반응 속도의 변화를 감소시키지 않는다는 것이다. 혼합되지 않거나 불균일하게 혼합 컴포넌트는 반응이 개시될 때 조성물 전체에 걸쳐 반응 온도 및/또는 반응 속도의 변화를 초래할 수 있다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 과망간산 칼륨 촉매를 혼합되지 않은 흑연 및 황산을 포함하는 제 1 반응 용기에 첨가하면 일부 위치에서 높은 반응 온도 및/또는 반응 속도를, 다른 위치에서 더 낮은 반응 활동을 초래한다. 특정 실시예에서, 흑연 및 황산을 포함하는 탄소질 조성물은 반응 용기 내에서, 또는 대안적으로 다른 용기 (4704)에서 사전 혼합된다. 특정 실시예에서, 예를 들어, 과망간산 칼륨과 같은 촉매가 사전 혼합된 흑연 및 황산에 첨가되어 반응 용기 내부의 반응을 촉진시킨다. 특정 실시예에서, 사전혼합은 주어진 배치에 대한 반응 (예를 들어, 제 1 반응) 동안 반응 온도 및/또는 반응 속도의 변화를 감소시킨다. 특정 실시예에서, 사전 혼합은 반응 온도 및/또는 개별 배치 사이의 반응 속도의 변화를 감소시킨다. 일부 실시예에서, 다른 촉매는 과망간산 칼륨 (예를 들어, 칼륨 페레이트 K2FeO4)으로 대체된다. 특정 실시예에서, 본 출원에 설명된 임의의 시스템, 장치 및 방법에서 다른 촉매가 과망간산 칼륨으로 치환된다. 특정 실시예에서, 장치는 촉매 오거 피드 (예를 들어, 과망간산 칼륨 오거 피드 (4705))을 포함한다. 특정 실시예에서, 과망간산 칼륨 오거 피드 (4705)는 제 1 반응 전, 도중 및/또는 후에 과망간산 칼륨을 반응 용기 (예를 들어, 제 1 반응이 반응 용기에서 발생하고 탱크에서 급냉된 경우)로 또는 탱크 (4701) (예를 들어, 제 1 반응 및 담금질은 탱크에서 일어난다)로 공급 또는 분배한다. 특정 실시예에서, 과망간산 칼륨 오거 피드(4705)은 과망간산 칼륨의 양이 분배되는 양의 변화를 허용한다. 특정 실시예에서, 과망간산 칼륨 오거 피드(4705)은 자동화되거나 반 자동화된다. 특정 실시예에서, 과망간산 칼륨 오거 피드(4705)은 중앙 제어 유닛에 의해 수동 및/또는 자동 제어된다. 특정 실시예에서, 과망간산 칼륨 오거 피드(4705)은 특정 반응 온도 (예를 들어, 제 1 반응에 대한 반응 용기 내부의 온도) 또는 반응 속도를 유지하기에 적절한 속도로 과망간산 칼륨을 반응 용기 또는 탱크(4701) 내로 공급하도록 구성된다(예를 들어, 수동 또는 자동화)된다. 특정 실시예에서, 과망간산 칼륨 오거 피드(4705)은 반응 온도를 특정 온도 미만으로 유지하기에 적절한 속도로 과망간산 칼륨을 공급하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 과망간산 칼륨 오거 피드(4705)은 반응 온도가 온도 임계치 미만일 때 과망간산 칼륨이 분배되는 속도를 증가시키도록 구성된다. 특정 실시예에서, 과망간산 칼륨 오거 피드(4705)은 반응 온도가 온도 임계값을 초과할 때 과망간산 칼륨이 분배되는 속도를 감소시키도록 구성된다. 특정 실시예에서, 온도 임계값은 약 0℃, 1℃, 2℃, 3℃, 4℃, 6℃, 8℃, 10℃, 15℃, 20℃, 25℃, 30℃, 35℃, 40℃, 45℃, 50℃, 55℃, 60℃, 65℃, 70℃, 75℃, 80℃, 85℃, 90℃, 95℃ 또는 100℃이다. 특정 실시예에서, 과망간산 칼륨 오거 피드 (4705)는 반응 온도가 임계 변화율 미만으로 증가할 때 과망간산 칼륨이 탱크 (4701)로 분배되는 속도를 증가시키도록 구성된다. 특정 실시예에서, 과망간산 칼륨 오거 피드(4705)은 반응 온도가 임계 변화율 이상으로 증가할 때 과망간산 칼륨이 탱크(4701)로 분배 되는 속도를 감소시키도록 구성된다. 특정 실시예에서, 임계 온도 변화율은 약 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5,0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4.0, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9, 5.0, 6.5, 7.0, 7.5, 8.0, 8.5, 9.0, 9.5, 10.0, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 또는 20℃ 분당 (℃/min)이다.
일부 실시예에서, 도 47에 도시된 시스템은 산화된 형태의 탄소질 조성물 (예를 들어, 산화 그래핀)을 여과하기 위한 제 1 반응 필터 (예를 들어, 제 1 반응 필터 시스템 또는 제 1 반응 여과 시스템 또는 장치)를 포함한다. 특정 실시예에서, 제 1 반응 필터는 제 1 반응 산물 (예를 들어, 산화 반응 생성 GO)을 여과한다. 특정 실시예에서, 제 1 반응 필터는 여과 멤브레인을 포함한다.
일부 실시예에서, 도 47에 도시된 시스템은 환원된 형태의 탄소질 조성물 (예를 들어, rGO)을 생성하기 위해 제 2 반응을 수행하기 위한 제 2 반응 시스템 또는 장치를 포함한다. 특정 실시예에서, 제 2 반응 시스템 또는 장치는 제 2 반응 탱크, 믹서 또는 믹서 시스템, 가열 컴포넌트, 과산화수소 피드, 아스코르브산 나트륨 피드 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 특정 실시예에서, 제 2 반응 탱크는 탄소질 조성물을 포함한다. 특정 실시예에서, 제 2 반응 시스템 또는 장치는 가열된 탱크 (4709)를 포함한다 (예를 들어, 열은 가열 컴포넌트에 의해 제공됨). 특정 실시예에서, 믹서 또는 믹서 시스템은 본 출원의 다른 곳에 기술 된 임의의 다른 믹서 또는 믹서 시스템과 동일한 방식으로 탱크의 내용물 (예를 들어, 탄소질 조성물 및 임의의 다른 반응물 또는 반응 성분)을 교반 및/또는 혼합한다. 특정 실시예에서, 가열 컴포넌트는 탱크를 가열하여 제 2 반응 온도를 증가시킨다. 특정 실시예에서, 가열 컴포넌트는 탱크를 적어도 약 30℃, 35℃, 40℃, 45℃, 50℃, 55℃, 60℃, 65℃, 70℃, 75℃, 80℃, 85℃, 90℃, 95℃ 또는 100℃로 가열하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 가열 컴포넌트는 탱크를 가열하여 약 30℃, 35℃, 40℃, 45℃, 50℃, 55℃, 60℃, 65℃, 70℃, 75℃, 80℃, 85℃, 90℃, 95℃ 또는 100°의 온도를 유지하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 과산화수소 피드는 특정 속도 또는 양으로 과산화수소를 분배하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 아스코르브산 나트륨 피드는 특정 속도 또는 양으로 아스코르브산 나트륨을 분배하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 과산화수소 피드 및 아스코르브산 나트륨 피드는 GO kg 당 약 20L의 30% 과산화수소(용액 100 리터) 및 kg GO 당 약 4.95kg의 아스코르브산 나트륨(아스코르브산의 나트륨 염)(100 리터의 용액으로)을 분배하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 도 47에 도시된 시스템은 환원된 형태의 탄소질 조성물 (예를 들어, rGO)의 여과를 수행하기 위한 제 2 반응 필터(4708) (예를 들어, 제 2 반응 필터 시스템 또는 제 2 반응 여과 시스템)를 포함한다. 특정 실시예에서, 제 2 반응 필터(4708)은 본 출원의 다른 곳에 설명된 다양한 컴포넌트를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 2 반응 필터(4708)는 드럼 어셈블리 및 스프레이 바 어셈블리 중 하나 이상을 포함한다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 하나 이상의 물질 (예를 들어, 액체, 고체, 현탁액, 혼합물 등)를 드럼 어셈블리 내로 분배하기 위한 하나 이상의 개구 (예를 들어, 노즐 또는 스프레이 팁)를 포함하는 스프레이 바를 포함한다. 특정 실시예에서, 스프레이 바는 드럼 어셈블리의 내부 내에 실질적으로 위치된다. 특정 실시예에서, 스프레이 바는 드럼 어셈블리의 내부에 물질을 분배하도록 배치된다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 드럼 어셈블리 내에 탄소질 조성물 (예를 들어, rGO)을 분배하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 탄소질 조성물을 저압으로 분배하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 탄소질 조성물을 세척 및/또는 정제하기 위해 드럼 어셈블리 내에 액체 (예를 들어, 탈 이온수 홀딩 탱크(4706)로부터 탈 이온수)를 분배하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 액체를 고압으로 분무함으로써 (예를 들어, 탄소질 조성물을 헹구기 위해) 액체를 분배하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 고압은 저압보다 높은 압력이며, 여기서 탄소질 조성물은 고압에서 분배되는 액체와 비교하여 더 낮은 압력에서 분배된다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 하나 이상의 스프레이 바 (예를 들어, 도 28a 스프레이 바 (2801))를 포함한다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 적어도 둘, 셋, 넷, 다섯, 여섯, 일곱, 여덟, 아홉, 또는 열 개의 스프레이 바를 포함한다. 특정 실시예에서, 스프레이 바는 하나 이상의 물질을 분배하기 위한 하나 이상의 개구 (예를 들어, 노즐, 스프레이 팁 (2809) 등)를 포함한다. 특정 실시예에서, 스프레이 바는 탄소질 조성물을 분배하기 위한 한 세트의 개구를 포함한다. 특정 실시예에서, 스프레이 바는 액체를 분배하기 위한 한 세트의 개구를 포함한다. 특정 실시예에서, 스프레이 바는 (예를 들어, 저압에서) 탄소질 조성물을 분배하기 위한 제 1 세트의 개구 및 (예를 들어, 고압에서) 액체를 분배하기 위한 제 2 세트의 개구를 포함한다. 특정 실시예에서, 드럼 어셈블리의 내부는 고체 및/또는 액체 입자가 드럼 어셈블리의 내부로 나가는 것을 방지하기 위해 실질적으로 봉입된다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 드럼 어셈블리의 내부는 실질적으로 밀폐되며, 여기서 어셈블리는 드럼 어셈블리 내에 환원된 형태의 탄소질 조성물을 보유하면서 불순물, 반응 부산물 및/또는 폐기물이 통과시키기에 적절한 세공 크기를 포함하는 드럼 메쉬 및/또는 드럼 마이크론 필터를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 2 반응 필터는 드럼 어셈블리의 외부로부터 액체를 분배하도록 구성된 스프레이 바 어셈블리를 포함한다. 일부 실시예에서, 제 2 반응 필터(4708)는 드레인 팬(도 23)의 액체 (예를 들어, 탈 이온수)에 부분적으로 또는 완전히 침지되는 드럼 어셈블리를 포함한다. 특정 실시예에서, 드럼 어셈블리는 드럼 어셈블리 내부의 탄소질 조성물의 헹굼을 향상시키기 위해 회전된다. 특정 실시예에서, 드레인 팬은 배수구를 포함한다. 특정 실시예에서, 배수구는 개폐되도록 구성된다. 특정 실시예에서, 제 2 반응 필터는 하나 이상의 센서 (예를 들어, 온도, pH 및/또는 염 농도 센서)를 포함한다. 특정 실시예에서, 적어도 하나의 센서는 드레인 팬 내부에 위치된다. 특정 실시예에서, 하나 이상의 센서가 배수구에 위치된다. 특정 실시예에서, 제 2 반응 필터는 탄소질 조성물을 위한 여러 세척 또는 세탁 사이클(예를 들어, rGO의 하나의 배치(batch))을 진행한다. 특정 실시예에서, 각각의 세척은 액체 (예를 들어, 탈 이온수)의 체적을 이용한다. 특정 실시예에서, 세척 또는 세척사이클은 적어도 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90 또는 100 갤런의 액체를 사용한다. 특정 실시예에서, 탄소질 조성물을 포함하는 드럼 어셈블리는 하나 이상의 헹굼 또는 세척 사이클을 겪는다. 특정 실시예에서, 헹굼 또는 세척 사이클은 드레인 팬을 다량의 액체 (예를 들어, 배수구가 폐쇄됨)로 채우고, 드럼 어셈블리를 회전시켜 탄소질 조성물을 헹구고 배수구를 개방하여 액체를 배수하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 헹굼 또는 세척 사이클은 탄소질 조성물을 헹구거나 세척하기 위해 스프레이 바 어셈블리로부터 많은 양의 액체를 분무하는 단계 및 액체가 배수되는 것을 포함한다. 특정 실시예에서, 제 2 반응 필터의 적어도 하나의 컴포넌트의 작동은 자동화되거나 반 자동화된다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 제 2 반응 필터의 작동은 탄소질 조성물 (예를 들어, rGO)을 여과 및/또는 정제하기에 적절한 일련의 지시 또는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 제 2 반응 필터의 작동은 드럼 어셈블리 (예를 들어, 드럼 어셈블리를 작동시키는 모터, 드럼 샤프트, 구동 샤프트, 아이들러 샤프트 등), 스프레이 바 어셈블리 (예를 들어, 저압 입력, 고압 입력) 및 드레인 팬 배수구 (예를 들어, 열기 또는 닫기) 중 하나 이상의 컴포넌트의 제어를 포함한다.
일부 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 제 1 반응 시스템 또는 장치, 제 1 반응 필터, 제 2 반응 시스템 또는 장치 및 제 2 반응 필터를 제어한다. 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 수동, 자동 또는 반자동인 제어를 제공한다. 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 본 출원에 설명된 시스템, 장치, 필터 또는 공정의 임의의 조합을 제어한다. 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 제 1 반응의 온도를 제어한다. 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 (예를 들어, 탄소질 조성물의 산화를 수행하기 위해) 제 1 반응 시스템 또는 장치의 하나 이상의 컴포넌트를 제어한다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 믹서, 얼음 오거 피드 및 촉매 오거 피드 (예를 들어, 과망간산 칼륨 오거 피드) 중 하나 이상을 제어한다. 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 제 1 반응을 수행하기 위한 시스템 (예를 들어, 제 1 반응 시스템, 장치 또는 어셈블리)에 하나 이상의 반응물 또는 물질의 첨가 타이밍, 양 및/또는 속도를 제어한다. 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 제 1 반응 시스템의 용기, 반응 챔버 또는 유닛으로의 과망간산 칼륨 및/또는 얼음의 첨가의 타이밍, 양 및/또는 첨가 속도를 제어한다. 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 제 1 반응 필터 또는 제 1 반응 여과 공정을 제어한다. 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 제 2 반응 시스템 또는 장치를 제어한다. 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 제 2 반응을 수행하기 위한 시스템 (예를 들어, 제 2 반응 시스템, 장치 또는 어셈블리)에 하나 이상의 반응물 또는 물질의 첨가 타이밍, 양 및/또는 속도를 제어한다. 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 제 2 반응 시스템의 용기, 반응 챔버 또는 장치로 과산화수소 및/또는 아스코르브산 나트륨의 첨가시기, 양 및/또는 속도를 제어한다. 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 제 2 반응 필터 또는 제 2 반응 여과 공정의 적어도 하나의 컴포넌트를 제어한다. 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 드럼 어셈블리의 회전 (예를 들어, 회전 또는 해제 회전, 회전 속도, 회전 속도의 증가 또는 감소), 스프레이 바 어셈블리 (예를 들어, 분배된 rGO의 속도, 수량, 및/또는 압력; 분배된 탈 이온수의 속도, 양 및/또는 압력) 및 드레인 팬 배수구 (예를 들어, 배수구 개폐)의 하나 이상의 회전을 제어한다. 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 제 1 반응 시스템 또는 장치, 제 1 반응 필터, 제 2 반응 시스템 또는 장치 및 제 2 반응 필터 중 하나 이상의 센서 데이터를 이용한다. 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 제 1 반응 시스템 또는 장치, 제 1 반응 필터, 제 2 반응 시스템 또는 장치 및 제 2 반응 필터 중 하나 이상의 작동을 조정한다. 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 탄소질 조성물을 처리하기 위한 성분, 서브 시스템 및/또는 시스템을 제어한다. 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 산화 그래핀 및/또는 환원된 산화 그래핀 (예를 들어, 단일 층 또는 다층 GO 또는 rGO)의 생성 속도를 최적화하기 위해 탄소질 조성물을 처리하기 위한 컴포넌트, 서브 시스템 및/또는 시스템의 작동을 조정한다.
특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛 및/또는 그 인클로저는 본 출원에 설명된 시스템 또는 장치의 적어도 하나의 컴포넌트에 물리적으로 부착된다. 대안적으로, 추가 실시예에서, 중앙 제어 유닛 및/또는 그 인클로저는 본 출원에 설명된 시스템 및 어셈블리의 적어도 하나의 컴포넌트로부터 원격으로 위치된다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 탄소질 조성물을 처리하기 위한 시스템 (예를 들어, 제 1 반응 시스템, 제 1 반응 필터, 제 2 반응 시스템, 제 2 반응 필터 등)을 포함하는 공간으로부터 지리적으로 분리되어 있다. 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 작동 (예를 들어, 기계적 작동)을 제어하기 위해 탄소질 조성물을 처리하기 위한 시스템의 적어도 하나의 컴포넌트에 전기적으로 또는 전자적으로 결합된다. 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 예를 들어, 제 1 반응, 제 1 여과, 제 2 반응, 제 2 여과 또는 이들의 임의의 조합을 수행하기 위한 하나 이상의 시스템을 제어한다. 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛 및 시스템은 유선 또는 무선 결합을 통해 통신 및/또는 결합된다. 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 사용자가 인터페이스에서 입력을 입력할 수 있게 하는 사용자 인터페이스를 포함한다. 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 시스템 또는 그 컴포넌트 또는 서브 시스템 중 임의의 것을 제어하는 프로세서를 포함하는 디지털 처리 디바이스를 포함한다. 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 (예를 들어, 상부 어셈블리의 하나 이상의 엘리먼트를 제어하기 위해) 디지털 처리 디바이스에 의해 내장되고 실행 가능한 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 포함한다. 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체, 인터넷, 클라우드, 모바일 애플리케이션 등으로부터 데이터를 수신하기 위한 전자 인터페이스를 포함한다. 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 디지털 디스플레이를 포함한다. 특정 실시예에서, 디지털 디스플레이는 제 1 반응 시스템, 제 1 반응 필터, 제 2 반응 시스템, 제 2 반응 필터 또는 이들의 임의의 조합의 제어 및/또는 기능과 관련된 정보를 디스플레이한다. 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 제 1 반응 시스템, 제 1 반응 필터, 제 2 반응 시스템, 제 2 반응 필터, 또는 이들의 임의의 조합을 켜거나 끄는 온/오프 스위치를 포함한다. 특정 실시예에서, 중앙 제어 유닛은 제 1 반응 시스템, 제 1 반응 필터, 제 2 반응 시스템, 제 2 반응 필터, 또는 이들의 임의의 조합의 하나 이상의 엘리먼트를 제어하기 위한 미리 프로그램된 프로토콜을 포함한다. 특정 실시예에서, 이들 엘리먼트는 모터, 교반기, 믹서 또는 믹서 시스템, 얼음 오거 피드, 과망간산 칼륨 오거 피드, 아스코르브산 나트륨 피드, 과산화수소 피드, 리드, 리드 후드 어셈블리, 드라이버, 드럼 샤프트, 아이들러 샤프트, 구동 샤프트, 아이들러 휠, 구동 휠, 스프레이 바 어셈블리, 크래들 피벗 어셈블리, 드럼 크래들 어셈블리, 리드, 프레임 어셈블리, 구동 벨트, 또는 이들의 임의의 조합 중 하나 이상을 포함한다.
특정 실시예에서, 산화 흑연(GO) 및 그래핀(rGO)을 제조하는 공정은 산화, 여과 (예를 들어, 정제), 감소 및 제 2 여과 (예를 들어, 최종 정제)를 포함한다. 특정 실시예에서, 산화 흑연(GO)의 제조 공정은 산화 및 여과를 포함한다. 특정 실시예에서, 제 1 반응으로부터 생성된 GO는 적어도 하나의 다운스트림 애플리케이션들에 적절한 pH로 처리된다. 특정 실시예에서, 제 1 반응으로부터 생성된 GO는 약 4.5 내지 5.0, 5.0 내지 5.5, 5.5 내지 6.0, 6.0 내지 6.5, 또는 6.5 내지 7.0의 pH로 처리된다. 특정 실시예에서, 산화 흑연(GO) 및/또는 그래핀(rGO)을 제조하는 공정은 예를 들어, 황산과 같은 폐기물을 생성한다. 특정 실시예에서, GO/rGO의 제조 방법은 독립적인 폐기물 처리 단계, 예를 들어, 반응 1의 반응 부산물에 석회 (예를 들어, CaO)를 첨가하는 것과 같은 독립적인 폐기물 처리 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 폐기물 처리 단계는 석회로 황산 폐기물을 중화시켜 석고를 생성한다. 특정 실시예에서, 석고는 예를 들어, 필터 프레스(filter press)되어 처리된다. 예를 들어, 액체 및/또는 여과액을 제거하면서 석고를 얻기 위해 혼합물을 여과 프레스하기 위해 임의의 수의 산업용 필터 프레스가 사용될 수 있다. 특정 실시예에서, 석고는 이후 건조된다. 특정 실시예에서, 탱크 및 믹서를 포함하는 폐기물 처리 장치는 반응 1로부터 석회를 폐수액과 혼합함으로써 석고를 생성하도록 구성되며, 여기서 폐수액은 황산을 포함한다. 가공된 석고는 예를 들어, 비료와 같은 다운 스트림 애플리케이션들에 유용하다. 석고의 높은 칼슘 및 황 함량과 높은 용해도는 이상적인 비료이다. 석고는 또한 토양을 산성화하지 않으며 토양의 알루미늄 독성을 감소시키는 작용을 할 수 있다. 따라서, 특정 실시예에서, GO 및/또는 rGO를 제조하는 공정은 황산 폐기물을 석고로 전환시키는 폐기물 처리 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 단일 층 GO로 산화하는 동안 흑연(약 1kg)은 98% 황산(약 32L)과 혼합되고 약 -10 ℃로 냉각된다. 특정 실시예에서, GO 반응기 냉각 코일은 -2 ℃로 냉장된다. 특정 실시예에서, 흑연/황산 혼합물을 반응기에 조심스럽게 부었다. 특정 실시예에서, 과망간산 칼륨 (약 4.8kg) 분말은 반응 온도를 약 15 ℃ 미만으로 조심스럽게 유지하면서 약 1.5 시간 동안 천천히 반응기에 첨가된다. 특정 실시예에서, 과망간산 칼륨의 첨가가 완료되면, 반응기 냉각 코일 온도는 약 12 ℃로 상승하고 반응은 약 1.5 시간에 걸쳐 약 30 ℃까지 가열된다. 특정 실시예에서, 반응기 냉각 코일은 이어서 약 -2 ℃로 냉각되고, 반응 온도는 대략 추가 30 분 동안 약 30 ℃에서 유지된다. 특정 실시예에서, 분쇄 얼음(약 32kg)이 약 1 시간에 걸쳐 첨가된다. 특정 실시예에서, 반응 온도는 이 시간에 걸쳐 약 50 ℃로 상승한다. 얼음을 첨가한 후, 특정 실시예에서, 반응물을 약 1 시간 동안 교반되도록 한다. 특정 실시예에서, 반응은 분쇄된 얼음(약 72kg)으로 최종적으로 급냉된다. 특정 실시예에서, 이 급랭 동안 얼음이 녹은 다음, 30% 과산화수소 (약 2 L)가 첨가되어 반응을 정지시킨다. 일부 실시예에서, 반응은 GO 반응기 (예를 들어, 반응기 또는 반응 용기) 내에서 급냉된다. 일부 실시예에서, 반응물은 급냉된 탱크로 전달된다. 일부 실시예에서, 본 출원에 설명된 냉각 메커니즘은 반응기 및/또는 탱크에 적용된다. 예를 들어, 냉각 코일, 쇄빙, 냉각수 및 기타 메커니즘을 사용하여 반응을 냉각 및/또는 반응기 및/또는 탱크에서 반응을 급냉할 수 있다.
특정 실시예에서, 다층 GO로의 산화 동안, 흑연 (약 1kg)은 98 % 황산 (약 32L)과 혼합되고 약 -10 ℃로 냉각된다. 특정 실시예에서, GO 반응기 냉각 코일은 약 -2 ℃ 로 냉각된다. 특정 실시예에서, 흑연/황산 혼합물은 반응기에 조심스럽게 부어진다. 특정 실시예에서, 과망간산 칼륨 (약 2kg) 분말은 반응 온도를 약 15 ℃ 미만으로 조심스럽게 유지하면서 약 45 분에 걸쳐 천천히 반응기에 첨가된다. 특정 실시예에서, 이어서 반응을 약 15 ℃의 반응 온도에서 약 30 분 동안 교반되도록 한다. 특정 실시예에서, 반응은 분쇄된 얼음(약 125kg)으로 최종적으로 급냉된다. 특정 실시예에서, 이 급랭 동안 얼음이 녹은 다음, 30% 과산화수소 (약 1 L)가 첨가되어 반응을 정지시킨다.
특정 실시예에서, 정제는 접선 유동 여과 공정을 사용하여 수행된다. 특정 실시예에서, 필터 유형은 약 0.02 마이크론 세공 크기를 갖는 개질된 폴리에테르 설폰 중공 필터 멤브레인이다. 특정 실시예에서, 정제는 생성물의 pH가 약 5에 도달 할 때 완료된다. 특정 실시예에서, 정제된 GO는 그런 다음 약 1 중량 %의 용액으로 농축된다. 일부 실시예에서, GO는 진공 여과 시스템 또는 표, 예를 들어, 도 88a-88b에 도시된 것을 사용하여 정제된다.
특정 실시예에서, 정제된 1 중량% GO(약 1 kg) 용액을 약 90 ℃로 가열하고 30% H2O2(약 1 L)를 약 1 시간 동안 첨가함으로써 환원을 수행한다. 약 1 시간 후, 30 % H2O2 (약 1L)를 반응에 첨가하고 약 추가의 3 시간 동안 약 90 ℃에서 가열한다. 이어서, 아스코르브산 나트륨(약 4.95 kg)을 약 30 분에 걸쳐 반응에 첨가하였다. 특정 실시예에서, 반응은 약 1.5 시간 더 교반하면서 계속 가열되어 환원된 산화 흑연 (rGO)을 형성한다.
특정 실시예에서, 최종 정제는 예를 들어, 2 마이크론 316 스테인리스 스틸 메쉬 필터 (예를 들어, 제 2 반응 필터를 통한)를 통한 진공 여과를 통한 정제기 GO를 포함한다. 특정 실시예에서, 물은 rGO를 통해 플러싱되어 모든 염을 제거한다. 특정 실시예에서, rGO 용액의 전도도가 약 50 μS/cm 이하인 경우 정제가 완료된다. 특정 실시예에서, 여과는 본 출원에 설명된 (예를 들어, 도 41 내지 43에 도시된) 제 2 반응 필터를 사용하여 달성된다. 예를 들어, 특정 실시예에서, rGO 제 2 반응 생성물의 슬러리는 드럼이 회전 할 때 (예를 들어, 600 rpm) 스프레이 바 (예를 들어, 도 41a의 "Lo-압력 유체 유입")에 의해 저압으로 드럼 어셈블리 (예를 들어, 드럼)의 내부 공간으로 펌핑된다. 특정 실시예에서, 드럼의 회전으로부터의 원심력은 슬러리를 드럼 메쉬 및/또는 드럼 마이크론 필터의 내부 표면에 대해 가압한다. 물과 용해된 용질은 메쉬/필터 홀을 통과할 수 있으며 rGO 제품은 유지된다. 특정 실시예에서, 액체 (예를 들어, 탈 이온수)는 메쉬/필터의 내부 표면 상의 rGO 산물 스탁에 맞닿은 스프레이 바 (예를 들어, 스프레이 팁 (2809))의 개구로부터 고압 (예를 들어, 도 41A의 "고압 유체 유입")으로 분무된다. 특정 실시예에서, 고압 액체는 rGO 생성물을 메쉬/필터의 표면으로부터 드럼의 바닥으로 강제한다. 특정 실시예에서, 드럼은 이 세척 과정 동안 회전한다. 특정 실시예에서, 드럼은 rGO의 세척 및/또는 건조를 용이하게 하기 위해 동일한 속도로, 변경 속도로, 정지 및 이동, 역 회전 또는 이들의 임의의 조합으로 연속적으로 회전한다. 특정 실시예에서, 드럼 의 바닥 (예를 들어, 바닥 1/2, 바닥 1/3, 바닥 1/4 또는 바닥 1/5 등)은 드레인 팬 용접부 내에 (예를 들어, 드레인 팬 용접부의 상부 에지 아래에) 위치된다. 일부 실시예에서, 드럼의 바닥 부분은 rGO 제 2 반응 산물을 세척하는데 사용되는 액체에 침지된다. 이것은 메쉬/필터의 표면으로부터 강제로 제거된 rGO가 드레인 팬 용접부에 액체의 체적으로 침지됨으로써 추가로 세척될 수 있게 한다. 특정 실시예에서, 일단 rGO 생성물이 충분히 세척되면, 액체는 드레인 팬으로부터 배수되고, 스프레이 바는 고압 액체 배수를 중단한다. 특정 실시예에서, 드럼은 rGO 생성물의 건조를 돕기 위해 고 rpm으로 회전한다. 특정 실시예에서, 이 절차 동안 임의의 시점에서 여과 및/또는 배수 공정을 향상시키기 위해 진공이 적용된다. 일부 실시예에서, rGO 생성물은 여러 차례의 세척을 거친다. 특정 실시예에서, 각각의 세척 또는 세척 라운드는 드레인 팬 내의 액체의 적어도 대부분이 배수될 때 종료된다. 특정 실시예에서, 드럼은 탄소질 조성물 (예를 들어, rGO)의 배치의 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 또는 30 회 세척을 제공한다.
GO, rGO, 그래핀 또는 이들의 임의의 조합과 같은 탄소질 조성물을 여과하기 위한 진공 여과 장치 및 시스템이 본 출원에 개시된다. 진공 여과 시스템의 실시예가 도 88a-88c에 도시된다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 제 1 반응 필터 (예를 들어, GO를 만들기 위한 반응 산물 및/또는 제 1 반응 시스템의 폐기물을 여과함)이다. 특정 실시예에서, 진공 여과 시스템은 본 출원의 다른 곳에 설명된 다양한 컴포넌트를 포함한다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 (예를 들어, 도 78 및 도 88b에 도시된) 적어도 하나의 드레인 팬을 포함한다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 (예를 들어, 도 87a에 도시된) 적어도 하나의 트레이를 포함한다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 진공 테이블 프레임과 같은 프레임 및 선택적으로 제어 유닛과 같은 전기 시스템을 포함한다 (예를 들어, 도 86a 및 86b에 도시된). 일부 실시예들에서, 제어 유닛은 정제 공정에 관한 정보를 디스플레이하고 (예를 들어, 세척 사이클의 단계, 완료까지 예상된 시간 등과 같은 정보를 모니터링) 및/또는 사용자 입력 또는 명령을 수신하기 위한 사용자 인터페이스를 포함한다. 일부 실시예에서, 제어 유닛은 디스플레이 스크린을 포함한다. 일부 실시예에서, 디스플레이 스크린은 터치 스크린이다. 일부 실시예에서, 제어 유닛은 진공 테이블 프레임에 부착된다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 하나 이상의 진공 테이블 트레이 메쉬를 포함한다. 일부 실시예에서, 여과 물질 (예를 들어, 하나 이상의 필터 층)이 진공 정제 트레이 메쉬 상에 위치된다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 하나 이상의 스프레이 바 어셈블리를 포함한다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 탄소질 조성물 및 하나 이상의 스프레이 바 어셈블리를 수용하기 위한 표면을 포함한다. 특정 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 하나 이상의 물질 (예를 들어, 액체, 고체, 현탁액, 혼합물 등)를 드럼 어셈블리 내로 분배하기 위한 하나 이상의 개구 (예를 들어, 노즐 또는 스프레이 팁)를 포함하는 스프레이 바를 포함한다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 진공 테이블 프레임을 포함한다.
일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 진공 여과 테이블을 따라 하나 이상의 스프레이 바 어셈블리를 이동시키기 위한 메커니즘을 포함한다. 예를 들어, 도 86C는 진공 여과 장치의 조정 가능한 액추에이터 및 근접 센서를 도시한다. 일부 실시예에서, 액추에이터는 하나 이상의 스프레이 바 어셈블리의 이동을 허용한다. 일부 실시예에서, 근접 센서는 예를 들어, 스프레이 바 어셈블리가 허용 가능한 또는 최대 위치 또는 범위의 끝에 접근할 때 스프레이 바 어셈블리의 이동 및/또는 위치를 검출하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 진공 테이블 트레이를 제 위치에 클램핑하기 위한 조정 가능한 메커니즘 (예를 들어, 클램프)을 포함한다 (도 86d 참조). 일부 실시예에서, 메커니즘은 진공 테이블 트레이에 압력을 조정 가능하게 인가하고 이를 드레인 팬 위의 진공 테이블 상에 제자리에 유지하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 메커니즘은 누출이 완화되고 여과액이 여과 물질을 통과하도록 진공 테이블 트레이에 압력을 제공한다.
일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 예를 들어도 88b 및 88c에 도시된 하나 이상의 진공 탱크를 포함한다. 일부 실시예에서, 진공 탱크는 탱크 의 바닥에 또는 그 주위에 위치된 하나 이상의 배수구를 포함한다. 일부 실시예에서, 진공 탱크는 임의로 탱크의 상부 또는 주위에 위치된 적어도 하나의 진공 입구를 포함한다. 일부 실시예에서, 진공 탱크는 임의로 탱크의 상부 또는 주위에 위치된 하나 이상의 유체 취수구 또는 입구를 포함한다. 일부 실시예에서, 진공 탱크는 여과 물질 (예를 들어, 유체 취수구를 통해)을 통해 배수되는 폐기물 또는 여과액을 수용하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 폐기물 또는 여과액의 배수는 진공 또는 흡착의 인가에 의해 향상된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 하나 이상의의 유체 취수구는 폐기물 또는 여과액을 수용하기 위해 유체 연통되어 있거나 드레인 팬(도 88b 참조)의 바닥 밸브에 결합된다. 일부 경우에, 진공 취수구를 통해 진공 탱크에 흡착 또는 진공이 인가되어 드레인 팬으로부터의 폐기물 또는 여과액의 흡착 또는 흡입을 향상시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 여과액의 배수를 허용하면서 여과 물질을 지지하도록 구성된 도 88d에 도시된 바와 같은 지지체를 포함한다. 일부 실시예에서, 지지체는 드레인 팬 내부 및 여과 물질 아래에 위치된다.
특정 실시예에서, 진공 테이블 트레이 메쉬(여기서는 필터 트레이 메쉬라고도 함)는 여과 물질에 대한 구조적 지지를 제공한다. 일부 실시예에서, 여과 물질에 대한 구조적 지지를 제공하는 것은 진공원에 의해 가해지는 진공/흡입력과 함께 탄소질 물질 및 세척액의 중량에 의해 야기되는 힘으로 인해 여과 물질이 처지거나 리핑되는 것을 방지하는데 중요하다. 일부 실시예에서, 필터 트레이 메쉬는 스테인레스 스틸 메쉬이다. 특정 실시예에서, 필터 트레이 메쉬는 복수의 세공을 갖는다. 특정 실시예에서, 필터 트레이 메쉬의 세공 형상은 정사각형, 원형, 타원, 직사각형, 다이아몬드 또는 다른 기하학적 형상 (예를 들어, 메쉬가 편평하고 풀릴 때)을 포함한다. 일부 실시예에서, 필터 트레이 메쉬의 세공 형상은 정사각형이다. 특정 실시예에서, 필터 트레이 메쉬의 세공 크기는 세공의 직경을 설명한다. 일부 실시예에서, 필터 트레이 메쉬는 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9 또는 2.0 인치 이하의 세공 크기를 갖는 세공을 포함한다. 일부 실시예에서, 필터 트레이 메쉬는 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9 또는 2.0 인치 이상의 세공 크기를 갖는 세공을 포함한다. 일부 실시예에서, 필터 트레이 메쉬는 약 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9 또는 2.0 인치 세공 크기를 갖는 세공을 포함한다. 일부 실시예에서, 필터 트레이 메쉬는 약 0.1 인치 내지 약 1 인치의 세공 크기를 포함한다. 일부 실시예에서, 필터 트레이 메쉬는 탄소질 조성물을 여과하는데 사용되는 여과 물질이다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 필터 트레이 메쉬는 약 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0, 5.0 또는 10.0 마이크론의 세공 크기를 포함한다. 특정 실시예에서, 필터 트레이 메쉬는 약 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0, 5.0 또는 10.0 마이크론 이상의 세공 크기를 포함한다. 특정 실시예에서, 필터 트레이 메쉬는 약 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0, 5.0 또는 10.0 마이크론 작거나 같은(예를 들어, 이하의) 세공 크기를 갖는다. 일부 실시예에서, 필터 트레이 메쉬는 약 1 마이크론의 세공 크기를 포함한다.
일 실시예에서, 진공 여과 시스템은 적어도 하나의 진공 테이블 트레이 및 적어도 하나의 진공 테이블 트레이 상에 세척 유체를 분배하도록 위치된 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리를 포함한다 (도 88a-88b에 도시됨). 이 실시예에서, 적어도 하나의 진공 테이블 트레이는 여과 물질을 포함하고 헥스 스페이서 물질 및/또는 메쉬 (예를 들어, 제 2 반응 필터에 대해 설명된 메쉬) 와 같은 그리드의 상부에 위치된다. 그리드는 스테인레스 스틸과 같은 다양한 물질로 만들어 질 수 있다. 진공 테이블 트레이 및 헥스 스페이서 물질은 진공 테이블 프레임이다. Viton 벌브 실은 진공 테이블 트레이에 의해 묘사된 공간 외부의 누출을 방지하기 위해 밀봉(seal)을 제공하여 여과 물질과 헥스 스페이서 물질을 통한 배수를 유도한다. 진공 테이블 트레이 아래에는 배수를 수집하기 위한 드레인 팬이 있다. 헥스 스페이서 물질은 드레인 팬 내부 및/또는 드레인 팬 위에 위치된다. 진공 테이블 트레이는 헥스 스페이서 물질의 상부에 위치하며 클램프는 필터 트레이를 헥스 스페이서 물질 및 드레인 팬에 대해 단단히 눌러 밀봉을 생성하는데 사용된다 (예를 들어, 진공 테이블 트레이와 드레인 팬 사이에 위치된 개스킷). 드레인 팬의 바닥은 진공 탱크 및 진공 공급원에 결합되어 진공 공급원으로부터의 진공의 적용은 여과 물질 및 헥스 스페이서 물질을 통한 여과액의 배수를 드레인 팬 그런 다음 진공 탱크로 강화시키기 위해 흡착을 생성한다. 진공 여과 시스템의 작동 중에, 과망간산 칼륨, 황산, 과산화수소, 물 및 임의의 불순물을 포함하는 제 1 반응 폐기물과 함께 산화 그래핀을 포함하는 탄소질 조성물이 여과 물질 상에 분배된다. 진공원에 의해 진공 또는 부압이 가해져 진공 테이블 트레이 상의 여과 물질을 통한 제 1 반응 폐기물의 배수 또는 쓰루 플로우를 향상시킨다. 다음으로, 스프레이 바 어셈블리는 진공 테이블 트레이 상의 탄소질 조성물 위에 세척액을 균일하게 분배하여 폐기물을 희석시켜 배수에 의해 제거된다. 일부 실시예에서, 세척액은 진공이 배수 속도를 향상시키기 위해 주기적으로 적용되기 전에 진공 테이블 트레이의 일부를 채우도록 허용된다. 일부 실시예에서, 진공은 배수 속도를 향상시키기 위해 연속적으로 적용된다. 한편, 산화 그래핀은 여과 물질에 의해 보유된다. 결과 정제된 산화 그래핀은 제 2 반응 시스템을 사용하여 그래핀/환원된 GO의 생산과 같은 다양한 다운 스트림 애플리케이션을 위해 준비되며, 이는 그래핀/rGO는 본 출원에 설명된 배터리 및/또는 커패시터를 제조하는데 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 스프레이 바 어셈블리를 포함한다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 또는 20 스프레이 바 어셈블리를 포함한다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 또는 20 스프레이 바 어셈블리를 포함한다. 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 진공 여과 시스템의 프레임의 길이와 함께 레일 어셈블리에 부착된다. 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 레일 어셈블리를 따라 수평으로 슬라이딩 또는 이동하도록 구성된다(도 88a 참조). 이 구성의 한 가지 장점은 스프레이 바 어셈블리가 탄소질 조성물 및/또는 세척액을 진공 테이블 표면 또는 트레이 상에 분배하기 위해 위치 및/또는 재배치될 수 있다는 것이다. 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 레일 어셈블리를 따라 (예를 들어, 정제 프로토콜에 따른 제어 유닛으로부터의 명령을 통해) 자동 이동하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 정제 프로토콜에 따라 레일 어셈블리를 따라 이동하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 정제 프로토콜은 조성물이 진공 테이블 또는 트레이 표면의 표면 상에 균일하게 분배되도록 보장하기 위해 탄소질 조성물을 분배하면서 스프레이 바 어셈블리가 레일 어셈블리를 따라 이동한다. 일부 실시예에서, 정제 프로토콜은 진공 테이블 또는 트레이 표면의 표면 상에 탄소질 조성물의 정제 또는 세척을 보장하기 위해 세척액을 분배하면서 스프레이 바 어셈블리가 레일 어셈블리를 따라 이동한다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 레일 어셈블리를 따라 하나 이상의 스프레이 바 어셈블리를 이동시키기 위한 체인 및 스프로킷 변속기(sprocket transmission) 및 구동 기어 모터를 포함한다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 하나 이상의 스프레이 바 어셈블리의 이동을 가능하게 하도록 레일 어셈블리의 이동을 가능하게 하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 세척액의 분산을 개선하기 위해 튜브 내에 튜브를 포함한다. 단일 튜브 디자인은 종종 세척액의 균일한 분산을 생성하는데 문제가 있다 (예를 들어, 일부 개구/노즐은 다른 것보다 더 많은 세척액을 분배한다). 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 외부 튜브 내에 배치된 내부 튜브를 포함한다. 일부 실시예에서, 내부 튜브는 위쪽을 향하는 하나 이상의 개구를 포함한다 (예를 들어, 위쪽은 내부 튜브의 둘레의 상위 절반에 관련되고, 아래쪽은 내부 튜브의 둘레의 바닥 절반을 지칭한다). 따라서, 일부 실시예에서, 세척액이 적어도 하나의 상향 개구로부터 빠져 나와 외부 튜브로 유입되기에 충분히 높은 수준으로 상승할 때까지 세척액의 체적이 내부 튜브를 채울 때까지 세척액이 먼저 내부 튜브를 통해 흐른다. 일부 실시예에서, 내부 튜브의 적어도 하나의 개구는(스프레이 바 어셈블리의 단면도 도 88b에 도시된) 외부 튜브의 하나 이상의 개구와 수평으로 정렬된다. 일부 실시예에서, 내부 튜브는 내부 튜브의 적어도 일부에 걸쳐 균일하게 분포된 복수의 개구를 포함한다. 세척액는 이어서 적어도 하나의 개구 (예를 들어, 하향 개구)를 통해 외부 튜브를 빠져 나간다. 일부 실시예에서, 외부 튜브는 외부 튜브의 적어도 일부에 걸쳐 균일하게 분포된 복수의 개구를 포함한다. 일부 실시예에서, 외부 튜브는 예를 들어, 표면 상에 배치된 탄소질 조성물을 세척/세척하기 위해 진공 여과 시스템의 표면 상에 세척액을 분배하도록 위치된다. 스프레이 바의 예가 도 87c에 도시된다. 일부 실시예에서, 스프레이 바는 도 87b에 도시된 하나 이상의 스프레이 바 스티프너를 포함한다. 스프레이 바 스티프너는 스프레이 바를 구조적으로 지지할 수 있다. 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 적어도 하나의 스프레이 바를 회전 시키거나 이동시키기 위한 적어도 하나의 핸들을 포함한다(도 87d 참조). 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 복수의 스프레이 바를 포함한다. 일부 실시예에서, 핸들의 회전은 스프레이 각도를 조정하기 위한 대응하는 스프레이 바의 회전을 초래한다. 일부 실시예에서, 스프레이 바의 회전은 자동화된다 (예를 들어, 제어 유닛을 통해 제어됨). 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 진공 테이블과 함께 스프레이 바 어셈블리를 수동으로 재배치 (예를 들어, 스프레이 바 어셈블리를 진공 테이블의 길이를 따라 새로운 위치로 이동)하기 위한 핸들을 포함한다. 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 자동화 시스템을 사용하여 (예를 들어, 제어 유닛을 통해) 재배치된다. 일부 실시예에서, 스프레이 바 어셈블리는 여과 또는 세척 공정을 개선하기 위해 (예를 들어, 여과된 산화 그래핀의 순도를 증가시키기 위해) 세척 사이클 또는 프로그램 동안 재배치된다.
일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 모듈식 디자인을 갖는다. 따라서, 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 복수의 진공 테이블 트레이 및 복수의 스프레이 바 어셈블리를 포함한다. 예를 들어, 각각의 진공 테이블 트레이 및/또는 진공 테이블 트레이의 컴포넌트 (예를 들어, 여과 물질, 스페이서 물질 등)는 여과/ 세척된 탄소질 조성물이 진공 여과 시스템으로부터 이송될 수 있도록 착탈 가능할 수 있다. 이 모듈식 디자인은 탄소질 조성물의 스케일 업 여과를 위한 진공 여과의 확장을 허용한다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 적어도 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90 또는 100 개 이상의 진공 테이블 트레이 및/또는 스프레이 바 어셈블리를 포함한다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 서로 인접하여 배열된 복수의 진공 테이블 트레이를 포함한다. 일부 실시예에서, 각각의 진공 테이블 트레이는 여과 물질에 대한 구조적 지지를 제공하는 스페이서 물질과 같은 표면을 포함한다 (예를 들어, 여과 물질이 진공/흡착의 적용에 의해 또는 스프레이 바 어셈블리에 의해 분배되는 세척액에 의해 찢어 지거나 방해되는 것을 방지한다). 일부 실시예에서, 진공 테이블 트레이는 예를 들어, 유체가 트레이로부터 유출되는 것을 방지하기 위해 하나 이상의 측면을 포함한다. 일부 실시예에서, 진공 테이블 트레이는 기밀성이다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 여과 물질을 포함한다. 일부 실시예에서, 여과 물질은 예를 들어, 진공 테이블 트레이 의 표면과 같은 진공 여과 시스템의 표면 상에 배치된다. 일부 실시예에서, 진공 테이블 트레이의 표면은 세공, 개구 또는 스페이서 물질을 통한 유체의 누출을 허용하는 다른 갭을 갖는 스페이서 물질 (예를 들어, 헥스 스페이서 물질)을 포함한다. 일부 실시예에서, 여과 물질은 스페이서 물질의 상부에 배치되어 스페이서 물질이 구조적 지지를 제공한다. 일부 실시예에서, 진공 테이블 트레이는 적어도 약 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 35, 40, 45 또는 50 이상 평방 피트의 상부 표면적 (예를 들어, 여과 물질의)을 포함한다. 일부 실시예에서, 진공 테이블 트레이는 약 1x1, 2x2, 3x3, 4x4, 5x5, 6x6, 7x7, 8x8, 9x9 또는 10x10 피트 이상의 상부 표면적 치수를 포함한다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 여과 물질 (예를 들어, 여과 막)을 포함하는 표면을 가지며, 여기서 표면은 약 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 또는 500 이상 평방 피트이상의 표면적을 갖는다.
일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 본 출원에 설명된 제 1 반응 시스템으로부터 획득된 탄소질 조성물을 여과한다. 일부 실시예에서, 제 1 반응 시스템은 예를 들어, 흑연과 같은 피드 스탁으로부터 산화 그래핀을 생성한다. 그러나, 다양한 반응 부산물, 남은 반응물 및/또는 폐기물도 생성된다. 따라서, 일부 실시예에서, 본 출원에 개시된 진공 여과 디바이스 및 시스템은 제 1 반응 산물의 여과를 수행한다. 대안적으로, 일부 실시예에서, 진공 여과 디바이스 및 시스템은 제 2 반응 산물 (예를 들어, 환원된 GO 또는 그래핀)의 여과를 수행한다. 일부 실시예에서, 제 1 반응 산물은 탄소질 조성물을 포함한다. 일부 실시예에서, 탄소질 조성물은 그래핀, 산화 그래핀, 환원된 산화 그래핀 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 제 1 반응 산물은 황산, 과망간산 칼륨, 과산화수소, 물, 불순물, 반응 부산물 또는 이들의 임의의 조합과 같은 폐기물을 포함한다. 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 폐기물을 통과시키면서 탄소질 조성물을 보유 또는 포집하기 위한 여과 물질을 지지하는 표면을 포함한다. 일부 실시예에서, 표면은 여과 물질에 대한 구조적 지지를 제공한다. 일부 실시예에서, 여과 물질은 마이크론 필터 (예를 들어, 제 2 반응 필터에 사용된 드럼 마이크론 필터에 사용된 동일한 물질) 와 같은 적어도 하나의 필터 층을 포함한다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 필터 층은 다공성이다. 일부 실시예에서, 필터 층은 적어도 약 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90 또는 100 마이크론의 평균 직경 및/또는 약 1, 2, 3 이하, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90 또는 100 이상의 마이크론의 평균 직경을 갖는 세공을 포함한다. 일부 실시예에서, 여과 물질은 다양한 세공 크기의 복수의 필터 층을 포함한다.
특정 실시예에서, 여과 물질은 바람직하지 않은 반응 산물 또는 불순물이 통과되게 하면서 rGO/그래핀을 보유하기에 적절한 세공 크기를 포함한다. 특정 실시예에서, 탄소질 조성물 (예를 들어, GO 및/또는 rGO)은 여과 물질의 표면에 분배된다. 특정 실시예에서, 여과 물질의 세공 크기는 세공의 직경을 설명한다. 특정 실시예에서, 여과 물질은 적어도 약 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99.1%, 99.2%, 99.3%, 99.4%, 99.5%, 99.6%, 99.7%, 99.8%, 99.9%, 또는 그 이상의 GO/rGO/그래핀을 보유하기에 적절한 세공 크기를 포함한다. 특정 실시예에서, 여과 물질은 약 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0, 5.0 또는 10.0 마이크론의 세공 크기를 포함한다. 특정 실시예에서, 여과 물질은 약 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0, 5.0 또는 10.0 마이크론 이상의 세공 크기를 포함한다. 특정 실시예에서, 여과 물질은 약 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0, 5.0 또는 10.0 마이크론 작거나 또는 같은 (예를 들어, 이하)인 세공 크기를 갖는다. 일부 실시예에서, 여과 물질은 약 0.1 마이크론 내지 약 3 마이크론의 세공 크기를 포함한다. 일부 실시예에서, 여과 물질은 적어도 약 0.1 마이크론의 세공 크기를 포함한다. 일부 실시예에서, 여과 물질은 최대 약 3 마이크론의 세공 크기를 포함한다. 일부 실시예에서, 여과 물질은 약 1 마이크론의 세공 크기를 포함한다.
드레인 팬의 형상, 크기 및/또는 치수의 예가 도 78에 도시되어있다. 특정 실시예에서, 드레인 팬은 예를 들어, 스테인레스 스틸과 같은 하나 이상의 물질을 포함하거나 이들로 만들어진다. 일부 실시예에서, 드레인 팬은 배수구를 포함한다. 일부 실시예에서, 드레인 팬은 액체가 배수구를 향해 좁은 통로로 흐르도록 경사져 있다. 일부 실시예에서, 드레인 팬은 물과 같은 액체를 수집하고 배수하기 위해 진공 여과 장치 (예를 들어, VAC-0010)에 사용된다.
진공 테이블 트레이의 형상, 크기 및/또는 치수의 예가 도 87a에 도시되어 있다. 일부 실시예에서, 진공 테이블 트레이는 하나 이상의 컴포넌트를 포함한다. 일부 실시예에서, 진공 테이블 트레이는 적어도 하나의 트레이 측면 (도 80), 트레이 베이스 플레이트 (도 81) 및 여과 물질을 포함한다. 일부 실시예에서, 진공 테이블 트레이는 필터 트레이 메쉬로도 지칭되는 진공 테이블 트레이 메쉬(도 79)의 상부를 포함하거나 그 위에 놓인다.
진공 테이블 트레이의 형상, 크기 및/또는 치수의 예가 도 79에 도시되어있다. 특정 실시예에서, 진공 테이블 트레이는 예를 들어, 스테인레스 스틸과 같은 하나 이상의 물질을 포함하거나 이들로 만들어진다. 일부 실시예에서, 진공 테이블 트레이 메쉬는 진공 테이블 트레이 상의 물질을 여과하기 위한 지지를 제공한다. 일부 실시예에서, 진공 테이블 트레이 메쉬는 물과 같은 액체가 배수되도록 한다. 일부 실시예에서, 진공 테이블 트레이 메쉬는 메쉬 내의 개구의 크기에 따라 약간의 여과 용량을 제공한다. 일부 실시예에서, 진공 테이블 트레이 메쉬는 액체가 배수되도록 하면서 탄소질 조성물 또는 GO/rGO와 같은 물질을 포집하는 여과 물질을 지지하기 위해 진공 여과 장치 (예를 들어, VAC-0010)에서 사용된다.
일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 베어링 플레이트를 포함한다(도 82에 도시된). 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 모터 마운트 플레이트를 포함한다(도 83에 도시된). 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 레일 거싯(rail gusset)를 포함한다(도 84에 도시된). 일부 실시예에서, 진공 여과 시스템은 풋 플레이트(foot plate)를 포함한다(도 85에 도시된).
본 출원에는 배터리 및/또는 커패시터 또는 그 컴포넌트와 같은 에너지 저장 디바이스를 생성하기 위한 시스템 및 디바이스가 개시된다. 일부 실시예에서, 에너지 저장 디바이스는 GO, rGO 및 그래핀과 같은 다양한 탄소질 조성물을 사용하여 제조된다. 도 89는 탄소질 조성물로 기판 (예를 들어, 종이 또는 필름)을 코팅하는 방법을 도시한다. 일부 실시예에서, 탄소질 조성물은 슬러리로서 준비되고 기판에 인가되며, 이어서 배터리 제조에 사용된다. 일부 실시예에서, 슬러리는 리튬화 금속 화합물, 탄소질 조성물 (예를 들어, 그래핀과 같은 탄소계 물질), 바인더, 용매 또는 이들의 임의의 조합과 같은 하나 이상의 성분을 포함한다. 일부 실시예에서, 슬러리를 기판/시트 상에 코팅함으로써 전극 시트를 준비하기 위한 롤링 기계가 본 출원에 개시된다(예를 들어, 도 94 내지 99 에 도시된).
본 개시의 에너지 저장 디바이스는 전극, 분리기(들), 전해질 및 패키징을 포함할 수 있다. 이러한 컴포넌트는 다른 방식으로 제조 및 조립될 수 있다. 특정 실시예에서, 개별 컴포넌트는 제조되고 나중에 조립될 수 있다. 일부 실시예에서, 컴포넌트는 권선 또는 롤링을 통해 조립될 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀을 제조하는 방법은 분리기의 제 1 시트를 제공하는 단계, 양극 시트 (예를 들어, 본 발명의 탄소계 물질을 포함)를 분리기의 제 1 시트 상에 배치하는 단계, 분리기의 제 2 시트를 양극 시트에 배치하는 단계, 분리기의 제 2 시트 상에 음극 시트 (예를 들어, 흑연을 포함)를 배치하는 단계, 시트를 롤링하여 배터리 셀(롤드(rolled) 셀)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 컴포넌트는 적층을 통해 조립될 수 있다.
기판에 인가되는 슬러리는 전극 혼합물 (예를 들어, 캐소드 혼합물 또는 애노드 혼합물) 일 수 있다. 믹서의 실시예가 도 91에 도시된다. 일부 실시예에서, 슬러리는 혼합되고 (예를 들어, 캐소드 또는 애노드 슬러리), 슬러리가 롤 코팅 공정을 거치기 전에 진공 필터에 의해 여과되어 큰 미립자를 제거한다. 믹서 및 진공 필터의 실시예가 도 93에 도시된다. 도 92에 도시된 바와 같이 슬러리가 측정될 수 있는 것과 같이 슬러리의 특성이 측정될 수 있다. 슬러리의 생성은 바인더 및 용매를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 바인더 및 용매는 반응기에서 결합될 수 있다. 반응기는 주어진 온도 (예를 들어, 적어도 약 90℃)로 가열될 수 있다. 공정은 리튬화 금속 화합물 (예를 들어, 리튬화 금속 산화물 또는 포스페이트(phosphate)) 및 탄소계 물질 (예를 들어, 다공성 탄소 시트)을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 슬러리는 롤 코팅 및 건조에 이어 롤 프레스를 통해 가공될 수 있다. 이어서, 공정은 금속 탭의 슬리팅(slitting) 및 적용을 포함할 수 있다. 공정은 권선에 이어 네킹(necking)을 추가로 포함할 수 있다. 공정은 전해질 첨가를 추가로 포함할 수 있다. 마지막으로, 공정은 셀 크리핑(cell crimping)을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 슬러리는 도 94 내지 도 99에 도시된 바와 같은 롤링 기계에 의한 대규모 롤 투 롤 가공을 사용하여 기판 상에 코팅된다. 슬러리는 기판 상에 코팅될 수 있다. 기판 (예를 들어, 전도성인 경우)은 전극 집전체로서 기능할 수 있다. 일부 실시예에서, 공정 (프로세싱)은 기판으로써 알루미늄 호일을 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 알루미늄 포일은 집전체를 형성할 수 있다.
코팅된 슬러리는 필름을 형성할 수 있다. 공정 (프로세싱)은 코팅된 필름의 건조를 포함할 수 있다. 코팅된 필름은 예를 들어, 도 104, 106, 107 및 108에 도시된 최종 산물 (배터리)을 제조하는데 사용될 수 있다. 배터리 셀 재킷이 도 106에 도시된다. 예시적인 배터리 셀 재킷 및 탭(tab)이 도 107에 도시된다. 본 출원에 설명된 시스템 및 방법을 사용하여 제조된 예시적인 배터리가 도 108에 도시된다. 배터리는 도 109에 도시된 장치를 사용하여 테스트될 수 있다.
일부 실시예에서, 고체 기판 상에 탄소질 조성물을 분배하기 위한 장치가 본 출원에 개시되며, 고체 기판과 맞물리기 위한 표면을 갖는 롤러로서, 롤러의 회전은 경로를 따라 고체 기판을 전진시키는, 상기 롤러 및 롤러가 경로를 따라 고체 기판을 전진시킬 때 상기 탄소질 조성물을 고체 기판 상에 분배하기 위해 경로를 따라 위치된 프린트 어셈블리를 포함한다. 일부 실시예에서, 장치는 탄소질 조성물을 건조시키기 위해 탄소질 조성물을 수용한 후 고체 기판에 열을 제공하는 가열원을 포함한다.
일부 실시예에서, 에너지 저장 디바이스에 사용하기 위해 표면에 탄소질 조성물을 포함하는 기판을 복수의 스트립으로 절단하기 위한 장치가 본 출원에 개시된다. 일부 실시예에서, 장치는 롤러 상에 위치된 복수의 커터를 포함하고, 롤러를 따라 전진된 기판은 복수의 스트립으로 분열된다. 복수의 스트립으로 분할된 후의 기판의 예가 도 100에 도시된다. 분배기 장치의 실시예가 도 90에 도시된다. 슬러리 코팅된 필름의 예시적인 스트립이 도 101에 도시된다. 탄소질 조성물 및 기판/필름은 도 102에 도시된다. 일부 실시예에서, 장치는 도 103에 도시된 바와 같이 실린더 형상 (예를 들어, 권선 기계)으로 캐소드, 애노드 및/또는 분리기 종이를 권취하는데 사용된다. 일부 실시예에서, 애노드는 도 105에 도시된 바와 같이 스폿 용접부와 같은 장치를 사용하여 배터리 캔에 부착된다.
특정 실시예에서, 본 출원의 방법 (예를 들어, 산화 흑연의 제조 방법)은 산화 특성 및 박리량의 제어 측면에서 조정 가능하다. 특정 실시예에서, 본 출원의 방법은 절차적 및 조작된 온도 제어로 인해 다른 방법보다 안전하다. 특정 실시예에서, 본원의 방법은 본원에 설명된 반응 및 여과를 수행하기 위한 시약의 사용을 최소화하는데 효율적이다. 특정 실시예에서, 본원의 방법은 완전히 확장 가능하도록 구성된다.
본 발명의 바람직한 실시예가 본 출원에 도시되고 설명되었지만, 이러한 실시예는 단지 예로서 제공되는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 다수의 변형, 변경 및 치환이 본 발명을 벗어나지 않고 당업자에게 일어날 것이다. 본 출원에 설명된 주제를 실시함에 있어서 본 출원에 설명된 시스템, 디바이스 및 방법의 실시예에 대한 다양한 대안이 이용 가능하다는 것이 이해되어야 한다. 이하의 청구 범위는 본 발명의 범위를 정의하고 이들 청구 범위의 범위 내의 방법 및 구조 및 그 등가물이 이에 의해 포함되도록 의도된다.
Claims (51)
- 진공 여과 시스템에 있어서,
a) 배수(drainage)를 허용하도록 구성된 표면을 포함하는 필터 지지체;
b) 상기 표면 상에 배치된 여과 물질로서, 상기 여과 물질은 탄소질 조성물(carbonaceous composition)을 여과하기 위한 세공(pore)을 포함하는, 상기 여과 물질;
c) 상기 여과 물질 상에 상기 탄소질 조성물 또는 세척액 중 적어도 하나를 분배하도록 위치된 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리(spray bar assembly); 및
d) 상기 탄소질 조성물의 여과를 향상시키기 위해 상기 필터 지지체에 부압(negative pressure)을 인가하도록 구성된 진공원을 포함하는, 진공 여과 시스템. - 제 1 항에 있어서, 상기 표면은 헥스 스페이서 물질(hex spacer material)을 포함하는, 진공 여과 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 필터 지지체는 상기 여과 물질에 대한 지지를 제공하는 헥스 스페이서 물질을 포함하는, 진공 여과 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 여과 물질은 약 5 마이크론 이하의 중간 세공 크기를 갖는 세공을 포함하는, 진공 여과 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 여과 물질은 적어도 하나의 메쉬 필터 층을 포함하는, 진공 여과 시스템.
- 제 5 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 메쉬 필터 층은 금속인, 진공 여과 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 여과 물질은 여과 후 상기 탄소질 조성물의 적어도 70% w/w를 보유하도록 구성된, 진공 여과 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 여과 물질은 2 개의 필터 층을 포함하는, 진공 여과 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 여과 물질은 4 개의 필터 층을 포함하는, 진공 여과 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 세척액은 탈 이온수인, 진공 여과 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 상기 탄소질 조성물 또는 상기 세척액 중 적어도 하나를 분배하기 위한 하나 이상의 개구의 세트를 포함하는, 진공 여과 시스템.
- 제 11 항에 있어서, 상기 하나 이상의 개구는 상기 탄소질 조성물 또는 상기 세척액을 분배하기 위한 하나 이상의 노즐을 포함하는, 진공 여과 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 적어도 2 개의 위치 사이에서 조절 가능한, 진공 여과 시스템.
- 제 13 항에 있어서, 상기 적어도 2 개의 위치는 상승 위치 및 하강 위치를 포함하는, 진공 여과 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 상기 탄소질 조성물을 표면에 분배하기 위해 수평으로 이동 가능한, 진공 여과 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 필터 지지체는 배수를 허용하도록 구성된 표면을 제공하는 적어도 하나의 진공 테이블 트레이(vacuum table tray)를 포함하는, 진공 여과 시스템.
- 제 16 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 진공 테이블 트레이는 여과 물질을 포함하는, 진공 여과 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 필터 지지체는 컨베이어 시스템 상에서 수평으로 이동 가능한, 진공 여과 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 상기 탄소질 조성물을 분배하기 위한 제 1 스프레이 바 및 상기 세척액을 분배하기 위한 제 2 스프레이 바를 포함하는, 진공 여과 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 제 2 튜브 내부에 제 1 튜브를 포함하는, 진공 여과 시스템.
- 제 20 항에 있어서, 상기 제 1 튜브는 상기 세척액을 상기 제 2 튜브로 분배하기 위해 위쪽을 향한 하나 이상의 개구를 포함하여 상기 제 2 튜브가 상기 세척액을 상기 여과 물질 상에 균일하게 분배할 수 있게 하는, 진공 여과 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 상기 탄소질 조성물 공급원에 유체 흐름 가능하게(fluidly) 결합되는, 진공 여과 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 상기 세척액 공급원에 유체 흐름 가능하게 결합되는, 진공 여과 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 탄소질 조성물은 산화 그래핀을 제조하기 위한 반응 시스템을 사용하여 생성된 반응 산물을 포함하는, 진공 여과 시스템.
- 제 24 항에 있어서, 상기 반응 산물은 산화 그래핀 및 황산을 포함하는, 진공 여과 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 스프레이 바 어셈블리는 상기 탄소질 조성물을 상기 여과 물질 상에 저압으로 분배하는, 진공 여과 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 스프레이 바 어셈블리는 상기 탄소질 조성물을 상기 여과 물질 상에 고압으로 분배하는, 진공 여과 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 스프레이 바 어셈블리는 세척액을 저압으로 분배하는, 진공 여과 시스템.
- 제 1 항 에 있어서, 상기 진공 여과 시스템의 작동을 제어하기 위한 제어 유닛을 추가로 포함하는, 진공 여과 시스템.
- 제 29 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 탄소질 조성물을 여과할 때 상기 진공 여과 시스템의 자율 작동을 위해 구성되는, 진공 여과 시스템.
- 제 29 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 임계 조건이 충족될 때까지 상기 탄소질 조성물의 여과를 수행하도록 구성된, 진공 여과 시스템.
- 제 29 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 세척 프로토콜을 수행하도록 구성되는, 진공 여과 시스템.
- 제 29 항에 있어서, 상기 진공 여과 시스템은 탄소질 조성물의 배치(batch) 정제를 수행하도록 구성되는, 진공 여과 시스템.
- 제 29 항에 있어서, 상기 진공 여과 시스템은 상기 탄소질 조성물의 연속 정제를 수행하도록 구성되는, 진공 여과 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 진공 여과 시스템은 상기 필터 지지체로부터 액체 쓰루 플로우(flow-through)를 수용하기 위해 상기 필터 지지체 아래에 배치된 드레인 팬(drainpan)을 추가로 포함하는, 진공 여과 시스템.
- 제 35 항에 있어서, 상기 드레인 팬은 진공 탱크에 유체 흐름 가능하게 결합되고, 상기 진공원은 상기 진공 탱크에 결합되고, 상기 진공 탱크 및 상기 드레인 팬을 통해 상기 필터 지지체에 부압을 인가하는, 진공 여과 시스템.
- 제 35 항에 있어서, 상기 진공원은 상기 드레인 팬을 통해 상기 필터 지지체에 부압을 인가하는, 진공 여과 시스템.
- 제 35 항에 있어서, 액체 쓰루 플로우를 수집하기 위한 진공 탱크를 추가로 포함하는, 진공 여과 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 탄소질 조성물의 pH를 측정하기 위한 pH 센서를 추가로 포함하는, 진공 여과 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리는 분리 가능한, 진공 여과 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 필터 지지체는 분리 가능한, 진공 여과 시스템.
- 진공 여과 시스템에 있어서,
a) 여과 물질을 포함하는 진공 테이블로서, 상기 여과 물질은 탄소질 조성물을 보유하기에 적절한 평균 세공 크기를 갖는 세공을 포함하는, 상기 여과 물질; 및
b) 상기 여과 물질 상에 상기 탄소질 조성물을 분배하도록 구성되고 상기 탄소질 조성물 상에 세척액을 분배하도록 구성된 적어도 하나의 장치로서, 상기 탄소질 조성물의 적어도 80% w/w가 여과 후 보유되는, 상기 적어도 하나의 장치를 포함하는, 진공 여과 시스템. - 진공 여과 시스템에 있어서,
a) 배수를 허용하도록 구성된 스페이서 물질을 포함하는 진공 테이블;
b) 상기 스페이서 물질 상에 배치된 여과 물질로서, 상기 여과 물질은 탄소질 조성물을 보유하기에 적절한 평균 세공 크기를 갖는 세공을 포함하는, 상기 여과 물질; 및
c) 상기 여과 물질 상에 상기 탄소질 조성물을 분배하도록 구성되고 상기 탄소질 조성물 상에 세척액을 분배하도록 구성된 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리로서, 상기 탄소질 조성물의 적어도 80% w/w가 여과 후 보유되는, 상기 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리를 포함하는, 진공 여과 시스템. - 진공 여과 시스템을 이용하여 산화 그래핀(graphene oxide)을 포함하는 탄소질 조성물을 여과하는 방법에 있어서,
a) 필터 지지체 및 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리의 표면상에 배치된 여과 물질을 포함하는 상기 진공 여과 시스템을 제공하는 단계;
b) 상기 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리에 의해, 산화 그래핀을 포함하는 탄소질 조성물을 상기 여과 물질 상에 분배하는 단계; 및
c) 상기 적어도 하나의 스프레이 바 어셈블리에 의해 상기 탄소질 조성물 상에 세척액을 분배하는 단계를 포함하고,
상기 여과 물질은 상기 산화 그래핀을 보유하면서 여과액(filtrate)이 배수되게 하는, 방법. - 제 44 항에 있어서, 상기 탄소질 조성물의 여과를 강화하기 위해 상기 여과 물질에 상기 진공 여과 시스템의 진공원에 의해 흡착을 인가하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제 44 항에 있어서, 상기 여과 물질은 약 5 마이크론 이하의 중간 세공 크기를 갖는 세공을 포함하는, 방법.
- 제 44 항에 있어서, 상기 여과 물질은 적어도 하나의 메쉬 필터 층을 포함하는, 방법.
- 제 47 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 메쉬 필터 층은 금속인, 방법.
- 제 44 항에 있어서, 상기 여과 물질은 여과 후 상기 탄소질 조성물의 적어도 70% w/w를 보유하도록 구성된, 방법.
- 제 44 항에 있어서, 상기 여과 물질에 의해 보유된 산화 그래핀을 건조시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
- 제 50 항에 있어서, 상기 산화 그래핀을 건조시키는 단계는 공기 건조, 산화 그래핀을 가열하는 단계 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
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