KR20200139009A - 개방형 엔드 플레이트를 포함하는 역전기투석 염분차발전장치 - Google Patents

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Abstract

전극 스페이서를 사용하지 않고 개방형 엔드 플레이트를 포함하는 역전기투석 염분차 발전 장치가 제공된다. 역전기투석 염분차 발전 장치는 음이온 교환막과 양이온 교환막이 반복하여 적층된 셀이 다수개 배치된 셀 스택, 상기 셀 스택의 양쪽 외곽에 각각 최외곽 용액 공급용 스페이서 및 차폐 멤브레인이 차례대로 적층되어 형성된 멤브레인 스택, 상기 멤브레인 스택의 일 말단에 제공되는 애노드, 상기 애노드가 놓여지고 상기 애노드와 외부 노드와의 연결을 위한 커넥터가 삽입되고, 상기 멤브레인 스택과 함께 적층되어 애노드 챔버를 구성하는 제1 엔드 플레이트, 상기 멤브레인 스택의 타 말단에 제공되는 캐소드, 상기 캐소드가 놓여지고 상기 캐소드와 외부 노드와의 연결을 위한 커넥터가 삽입되고, 상기 멤브레인 스택과 함께 적층되어 캐소드 챔버를 구성하는 제2 엔드 플레이트를 포함하고, 상기 제1 엔드 플레이트는 상기 애노드 챔버에 공급되는 전극 용액의 주입과 배출을 위한 입구와 출구를 포함하고, 일면에는 다수의 개방 공간을 제공할 수 있도록 하는 다수의 필라가 형성되고, 상기 필라의 상면은 상기 애노드와 직접 접촉하는 엔드 플레이트이다.

Description

개방형 엔드 플레이트를 포함하는 역전기투석 염분차발전장치{REVERSE ELECTRODIALYSIS WITH OPENTYPE ENDPLATE}
본 기재는 엔드 플레이트를 포함하는 역전기투석 염분차발전장치(이하 RED)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기포 저항으로부터 간섭 받지 않고 높은 전력을 유지하고, 차폐 멤브레인 주변의 급격한 pH 변화를 억제할 수 있는 개방형 엔드 플레이트를 포함하는 RED에 관한 것이다.
역전기투석 염분차발전장치(REVERSE ELECTRODIALYSIS, RED)는 열 오염이나 CO2 방출없이 염도 차이로부터 전력을 생산하는 지속 가능형 에너지 시스템이다. RED에서 생성된 이론적인 에너지는 1m3의 해수가 같은 양의 강물과 혼합될 때 1.7 MJ로 추정된다. RED 스택에서 양이온교환막 (CEM)과 음이온교환막 (AEM) 사이에 공급 용액의 흐름을 유도하는 스페이서가 장착되며, 이러한 셀이 반복되어 적층된다. 양이온과 음이온이 농도 차이로 인해 이온 교환막을 통해 확산되면서 생성된 멤브레인 전압이 전극에서의 전기 화학 반응을 통해 전기에너지로 변환된다. 멤브레인 전압은 셀 수에 비례하여 증가하므로 수백 개의 셀 수를 갖는 대용량 RED는 수십 볼트의 전압을 생성한다. 도 1은 종래의 논문이나 특허에 개시되어 있는 RED의 개략도이다.
종래의 RED는 서로 교대로 배치되어 있는 양이온 교환막(CEM)과 음이온 교환막(AEM)으로 이루어진 단위셀이 반복적으로 적층된 셀 스택(10)과 셀 스택(10)의 양쪽 외곽에 각각 최외곽 공급 용액(OFS, Outermost Feed Solution)을 공급하기 위한 멤브레인 스페이서(20), 개스킷(22) 및 차폐 멤브레인막(30)이 제공되어 멤브레인 스택(40)을 형성한다. 차폐 멤브레인막(30)과 메쉬형의 애노드(50) 또는 메쉬형의 캐소드(60) 사이에 각각 전극 스페이서(40)가 놓여지고 전극(50)과 외부 노드(미도시)와의 연결을 위한 커넥터(80)가 삽입된 엔드 플레이트(70)에 의해서 최종 밀페가 되면 애노드(anode) 챔버(55) 및 캐소드(cathode) 챔버(65)가 완성된다.
종래의 RED의 경우, 공급 용액은 전극 스페이서(40)와 메쉬 전극(50 또는 60)의 다공성(porous) 구조로 이루어진 좁은 유로를 통해서 흐른다. 좁은 유로를 통해서 유체가 지나가기 때문에 가역적인 산화환원 반응 외에, 물 산화환원반응이 일어날 경우 국부적인 pH 변화가 매우 커질 수 있다.
구체적으로, RED의 애노드 챔버(55)의 애노드(50)에서는 화학식 1과 같이 물의 산화 반응에 의해 수소 이온, 전자 및 산소가 발생할 수 있다.
[화학식 1]
H2O → 2H+ +2e- + 1/2O2 (애노드)
애노드(50)에서 생성된 전자가 부하(미도시)를 거쳐 캐소드 챔버(65)의 캐소드(60)로 공급되면 캐소드(60)에서는 화학식 2과 같이 물의 환원 반응에 의해 수소 및 수산화 이온이 발생할 수 있다.
[화학식 2]
2H2O + 2e- → H2↑ + 2OH- (캐소드)
따라서, 애노드 챔버(55)에서는 수소 이온으로 인해 pH가 감소하고 캐소드 챔버(65)에서는 수산화 이온으로 인해 pH가 증가한다.
좁은 유로에 의한 급격한 pH의 변화는 도 2에 예시되어 있는 바와 같이 애노드(60)와 차폐 멤브레인(30)에서 일어나는 페리시안화물(ferricyanide)의 청색 반응으로 확인할 수 있다. 페리시안화물(ferricyanide)/페로시안화물(ferrocyanide)는 전극 용액으로 사용하는 물질이다. pH가 감소하면 전극용액으로 사용되는 페리시안화물은 분해되어 분해되지 않은 다른 페리시안화물과 결합하여 파란색의 침전물을 형성한다.
도 2에 예시되어 있는 바와 같이 애노드(60)와 애노드쪽 차폐 멤브레인(30)의 거의 전체가 파랗게 변한 것으로부터 좁은 유로로 인해 pH가 급격하게 감소하고 그 결과 청색 반응이 일어나는 것을 확인할 수 있다.
도 3은 좁은 유로에 의한 급격한 pH의 감소로 인해 애노드쪽 스페이서(40)가 부식된 것을 보여준다.
다시 도 1을 참조하면, 높은 전압을 생성하기 위해서 셀 스택을 구성하는 셀 수를 수백 개 이상으로 증대시키기 시작하면서 RED에서 발생하는 물 전기 분해로 인해서 기포(2)가 형성되고 이렇게 생성된 기포(2)로 인해 기포 저항(bubble resistance)이 발생한다. 특히 다공성 전극 스페이서(40)를 사용하는 경우 다공성 전극 스페이서(40)의 기공 내부에 기포가 삽입되어 저항이 증가하는 문제를 더욱 가중시킬 수 있다. 그 결과 RED의 출력이 저하되는 현상이 발생된다.
한편, 애노드 챔버(55)와 캐소드 챔버(65)에 공급되는 전극용액으로 페리시안화물(ferricyanide)/페로시안화물(ferrocyanide)을 포함하는 전극 용액을 사용할 경우 이들 산화환원종이 셀 스택(10)으로 이동하는 것을 방지하기 위해서 RED는 도 4에 예시되어 있는 바와 같이 차폐 멤브레인막(30)으로 양이온교환막(CEM)을 장착할 수 있다. 이러한 이온교환막 배치에 따라 캐소드 챔버(65)와 인접한 부분의 최외곽 공급 용액(Outermost Feed Solution, OFS)으로는 해수(SEA WATER)가, 애노드 챔버(55) 부분으로는 최외곽 공급 용액(OFS)으로 담수(RIVER WATER)가 공급될 수 있다
그런데 RED의 OFS로 공급되는 해수에는 다가 이온(Mg2 +, Ca2 + 등)이 많이 섞여 있어서 다가 이온이 양이온교환막(CEM)을 통하여 캐소드 챔버(65) 내로 이동한 후 캐소드 챔버(65) 내의 수산화이온(OH-)과 반응하여 침전물(Mg(OH)2 또는 Ca(OH)2)을 발생시킬 수 있다. 그리고, RED의 장기 구동시 이러한 무기 파울링(inorganic fouling)(80)이 지속적으로 진행되어 전극 용액의 원활한 흐름을 방해하고 압력손실이 발생하게 되어 RED의 효율을 감소시킨다. 생성된 침전물은 캐소드(60)를 구성하는 메쉬 타입의 전극, 전극 스페이서의 포러스한 구조, 그리고 차폐 멤브레인막 표면에 형성된다. 도 5는 침전물이 끼어 있는 메쉬 타입의 전극 사진을 나타낸다. 그 결과 캐소드 챔버(65) 내에서 전극 용액이 원활하게 흐르지 않아서 압력이 올라가게 되고 전기화학적 활성을 띄는 전극의 표면적이 점점 줄어들게 되어 출력이 저하된다.
한편, 도 6에 개시되어 있는 바와 같이, 애노드 챔버(55)와 캐소드 챔버(65)에 공급되는 전극용액으로 Fe2 +/3+ 산화환원종(Redox couple)을 포함하는 전극 용액을 사용할 경우 이들 산화환원종이 셀 스택(10)으로 이동하는 것을 방지하기 위해서 차폐 멤브레인막(30)은 음이온교환막(AEM)으로 구성할 수 있다. 이러한 멤브레인 스택(40) 구조(stack configuration)에서는 캐소드 챔버(65) 부분의 OFS로는 담수가, 애노드 챔버(55) 부분의 OFS로는 해수가 사용된다. 따라서, 도 6에 개시된 스택 구조 대비 캐소드 챔버(65) 쪽에서 발생하는 다가 이온 침전 문제는 상대적으로 감소할 수 있으나 음이온교환막(AEM)의 선택비가 완벽하게 100%가 아니기 때문에 애노드 챔버(55) 쪽의 OFS인 해수로부터 다가 양이온이 애노드 챔버(55) 쪽으로 넘어오고 이렇게 넘어온 다가 양이온이 전극 용액의 순환에 의해서 캐소드 챔버(65) 쪽으로 이동해서 침전물이 여전히 발생될 수 있다. 그리고, 캐소드 챔버(65)에서 물 환원반응으로 생성되는 수산화이온(OH-)이 차폐 멤브레인막(30)을 통과하여 OFS의 다가 이온(Ca2 +, Mg2 +) 과 만나서 침전물을 형성한다. 또한, RED의 장기 구동시 이들 침전물은 무기 파울링(inorganic fouling)(80)이 되어 RED의 효율을 저하시킨다.
최근까지 연구 개발되어 발표된 선행 문헌들은 좁은 유로에 의한 급격한 pH 변화로 인한 캐소드, 애노드 또는 차폐 멤브레인의 손상, 다가 이온 침전물에 의한 캐소드, 애노드, 또는 전극 스페이서의 손상 및 기포 저항으로 인한 전력감소 문제를 제기하지 않았다. 또한, 무기 파울링 생성에 대한 문제의 해결책을 제시하고 있지 않다.
본 개시는 좁은 유로에 의한 급격한 pH 변화를 해소하기 위한 엔드플레이트 및 이를 포함하는 역전기투석 염분차발전장치를 제공하고자 한다.
본 개시는 기포 저항을 해소하기 위한 역전기투석 염분차발전장치를 제공하고자 한다.
본 개시는 다가 이온에 의한 침전 문제를 해소하기 위한 역전기투석 염분차발전장치를 제공하고자 한다.
실시예들에 따른 역전기투석 염분차 발전 장치는 개방형 엔드 플레이트를 포함한다. 역전기투석 염분차 발전 장치는 음이온 교환막과 양이온 교환막으로 구성된 단위 셀이 N개(N은 100 이상) 적층된 셀 스택, 상기 셀 스택의 양쪽 외곽에 각각 최외곽 용액 공급용 스페이서 및 차폐 멤브레인이 차례대로 적층되어 형성된 멤브레인 스택, 상기 멤브레인 스택의 일 말단에 제공되는 애노드, 상기 애노드가 놓여지고 상기 애노드와 외부 노드와의 연결을 위한 커넥터가 삽입되고, 상기 멤브레인 스택과 함께 적층되어 애노드 챔버를 구성하는 제1 엔드 플레이트, 상기 멤브레인 스택의 타 말단에 제공되는 캐소드, 상기 캐소드가 놓여지고 상기 캐소드와 외부 노드와의 연결을 위한 커넥터가 삽입되고, 상기 멤브레인 스택과 함께 적층되어 캐소드 챔버를 구성하는 제2 엔드 플레이트를 포함하고, 상기 제1 엔드 플레이트는 상기 애노드 챔버에 공급되는 전극 용액의 주입과 배출을 위한 입구와 출구를 포함하고, 일면에는 다수의 개방 공간을 제공할 수 있도록 하는 다수의 필라가 형성되고, 상기 필라의 상면은 상기 애노드와 직접 접촉하는 엔드 플레이트이다.
기타 본 발명의 측면들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
실시예들에 따른 역전기투석 염분차발전장치의 개방형 엔드 플레이트는 전극 스페이서를 사용하지 않고 다수의 개방 공간을 포함하여 전극 용액의 물 분해 반응에 의해 생성된 기포와 전극 용액의 자유로운 이동이 가능한 열린 경로를 제공하기 때문에 기포로 인한 기포 저항 문제와 급격한 pH 변화 문제를 용이하게 해결할 수 있다.
실시예들에 따른 역전기투석 염분차발전장치는 최적화된 스택 구조(stack configuration)를 포함하여 다가 이온에 의한 침전 현상을 효과적으로 해결할 수 있다.
도 1은 종래의 RED에서 발생하는 기포로 인한 저항 증가와 급격한 pH 변화로 인한 문제점을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 좁은 유로에 의한 급격한 pH의 감소로 인해 페리시안화물의 청색 반응이 일어난 캐소드와 차폐 멤브레인을 나타내는 사진이다.
도 3은 좁은 유로에 의한 급격한 pH의 감소로 인하여 부식된 전극 스페이서를 나타내는 사진이다.
도 4는 전극용액으로 페리시안화물/페로시안화물 산화환원종을 사용하는 조건에서다가이온의 침전 현상을 설명하기 위한 RED의 개략도이다.
도 5는 다가 이온의 침전물이 끼어 있는 메쉬 타입 전극의 사진이다.
도 6은 전극용액으로 Fe2 +/3+ 산화환원종을 사용하는 조건에서 다가이온의 침전 현상을 설명하기 위한 RED의 개략도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 개방형 엔드 플레이트를 포함하는 RED의 일부 개략도이다.
도 8은 도 7에 사용된 개방형 엔드 플레이트의 평면도이다.
도 9는 도 7에 사용된 엔드 플레이트에 의해서 기포 저항이 제거되는 것을 설명하기 위한 모식도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 개방형 엔드 플레이트를 사용할 경우 pH 변화가 억제됨을 나타내는 사진이다.
도 11은 다른 실시예에 따른 마름모꼴 엔드 플레이트의 평면도이다.
도 12는 개방형 엔드 플레이트와 함께 RED를 구성하는 최외곽 공급 용액(OFS)과 차폐 멤브레인의 조합을 설명하기 위한 개략도이다.
도 13은 개방형 엔드 플레이트와 함께 RED를 구성하는 최외곽 공급 용액(OFS)과 차폐 멤브레인의 다른 조합을 설명하기 위한 개략도이다.
도 14는 다른 실시예에 따른 개방형 RED의 일부 개략도이다.
도 15는 비교예에 따른 RED에서 최외곽 용액(OFS)과 전극 용액(ES)을 각각 달리한 조합에 대해서 출력을 측정한 결과를 나타낸다.
도 16은 비교예에 따른 RED에서 전극 스페이서를 제거하고 최대 출력을 측정한 결과를 나타낸다.
도 17은 개방형 엔드 플레이트를 캐소드 한쪽만 사용한 경우와 캐소드와 애노드 모두에 사용한 경우의 최대 출력을 비교예의 최대 출력과 비교한 결과를 나타낸다.
도 18은 Pmax에서의 전류 값을 나타내는 그래프이다.
도 19는 실시예에 따른 RED와 비교예에 따른 RED에서 유속(flow rate)과 출력(W)의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 20은 BPM을 캐소드용 차폐 멤브레인으로 적용할 경우 BPM이 생성하는 저항을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 21은 CEM, AEM, BPM을 각각 캐소드용 차폐 멤브레인을 적용한 후 침전상태를 확인한 SEM사진이다.
도 22 및 도 23은 캐소드의 면적을 감소시킬 경우 적정 면적을 알아보기 위한 면적과 출력의 관계를 나타내는 그래프들이다.
이하 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 실시예들에 대하여 상세히 설명한다. 실시예는 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 구체적인 실시예로만 한정되지 않는다.
도 7은 일 실시예에 따른 개방형 엔드 플레이트를 포함하는 RED의 일부 개략도이고, 도 8은 도 7에 사용된 개방형 엔드 플레이트의 평면도이고, 도 9는 도 7에 사용된 엔드 플레이트에 의해서 기포 저항이 제거되는 것을 설명하기 위한 모식도이다.
도 7을 참조하면, 음이온 교환막(AEM)과 양이온 교환막(CEM)의 셀이 N개 적층된 셀 스택(110)과 셀 스택(110)의 양쪽 외곽에 각각 최 외곽 공급 용액(OFS, outermost feed solution)을 공급하기 위한 멤브레인 스페이서(120), 개스킷(122) 및 차폐 멤브레인(130)이 제공되어 멤브레인 스택(140)을 형성한다. 차폐 멤브레인(130)과 애노드(150) 또는 캐소드(160)가 직접 접촉을 하도록 놓여지고, 애노드(150) 또는 캐소드(160)와 외부 노드(미도시)와의 연결을 위한 커넥터(180)가 삽입된 엔드 플레이트(170)에 의해서 최종 밀페가 되면 각각의 애노드(anode) 챔버(155) 및 캐소드(cathode) 챔버(165)가 형성됨과 동시에 RED가 완성된다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 엔드 플레이트(170)는 엔드 플레이트(170)의 상, 하 양 말단 쪽에 전극 용액(ES, electrode solution)의 입구(inlet)(171)와 출구(outlet)(172)을 포함한다. 엔드 플레이트(170)의 일면에는 다수의 개방 공간(176)을 제공할 수 있도록 하는 다수의 필라(174)가 형성되어 개방형 엔드 플레이트(170)를 구성한다. RED를 조립시 높은 압력으로 조립하기 때문에 필라(174)의 상면은 애노드(150) 또는 캐소드(160)와 직접 접촉한다. 애노드(150) 또는 캐소드(160)와 직접 접촉하는 필라(174)들은 멤브레인 스택(140)과 엔드 플레이트(170)를 체결시 높은 압력을 지탱해주는 역할을 한다.
다수의 개방 공간(176)은 전극 용액의 물 분해 반응에 의해 생성된 기포(도 1의 2 참조)와 전극 용액의 자유로운 이동이 가능한 열린 경로를 제공하기 때문에 급격한 pH 변화를 억제할 수 있다. 그리고, 종래와 달리 일 실시예에 따른 RED는 차폐 멤브레인(130)과 애노드(150) 또는 차폐 멤브레인(130)과 캐소드(160) 사이에 전극 용액이 흐를 수 있는 전극 스페이서(도 1의 40 참조)를 사용하지 않는다. 전극 스페이서를 사용하지 않기 때문에 기포(도 1의 2 참조)로 인한 기포 저항 문제를 용이하게 해결할 수 있다.
도 9에 예시되어 있는 바와 같이 필라(174)가 없는 완전 개방형 부분(176)에서는 전극 용액의 유동 경로(화살표 4)에 따라 유체가 움직인다. 그런데, 일 실시예에 따른 엔드 플레이트(170)를 사용할 경우에는 유체 흐름이 방해받지 않기 때문에 급격한 pH 변화를 억제할 수 있다. 즉, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 종래의 RED에서는 좁은 유로로 인해서 유체의 흐름이 방해되기 때문에 물 산화환원반응이 진행될수록 애노드 챔버 쪽은 pH가 낮아지고 캐소드 챔버쪽은 pH가 높아진다. 반면, 일 실시예 따른 경우에는 개방형 엔드 플레이트(170)를 사용하기 때문에 전극 용액의 유동 흐름이 원활하기 때문에 전극 반응이 지속적으로 일어나더라도 급격한 pH 변화가 일어나지 않는다.
이는 도 10에 도시되어 있는 전극과 엔드플레이트의 사진으로부터 알 수 있다. 급격한 pH 변화가 억제된다는 것은 페리시안화물(Ferricyanide)의 블루 반응을 통해서 확인할 수 있다. 필라(174)가 위아래 없는 완전 개방형 부분(화살표 표시 영역)은 청색 반응이 일어나지 않는다. 반면, 필라(174)가 위아래 있는 부분(원 표시 영역)은 기포가 필라(174) 아래쪽에 머무르는 시간이 길어진다. 그만큼 필라(174) 위아래 공간에서는 유체의 흐름이 느려지고 pH 변화가 상대적으로 커지기 때문에 청색 반응이 일부 일어나는 것을 알 수 있다.
다시 도 7을 참조하면, 일실시예에 따른 RED는 차폐 멤브레인(130)과 애노드(150) 또는 차폐 멤브레인(130)과 캐소드(160) 사이에 전극 용액이 흐를 수 있는 전극 스페이서(도 1의 40 참조)를 사용하지 않는다. 종래와 같이 전극 스페이서(도 1의 40 참조)를 사용할 경우에는 이는 애노드(도 1의 50 참조) 또는 캐소드(도 1의 60 참조) 안쪽에 있는 구성요소이기 때문에 RED의 내부 저항에 관여하게 된다. 따라서, 전극 스페이서(도 1의 40 참조)에 삽입되는 기포 저항이 내부 저항에 영향을 주게 되고 결국 RED의 출력을 저하시키게 된다. 따라서, 일 실시예에 따른 RED는 전극 스페이서를 포함하지 않고 차폐 멤브레인(130)과 애노드(150) 또는 차폐 멤브레인(130)과 캐소드(160)가 직접 접촉을 한다. 내부 저항에 포함되는 기포 저항은 애노드(140)와 캐소드(160) 사이에 존재했을 때에만 고려되는데 개방형 엔드 플레이트(170)를 통해서 흐르는 기포들은 애노드(150) 또는 캐소드(160)의 외곽에 존재하기 때문에 RED 전력에 영향을 주지 않게 된다.
도 11은 다른 실시예에 따른 마름모꼴 엔드 플레이트의 평면도이다. 도 11에 예시되어 있는 바와 같이 필라(174) 바닥쪽 부분에서의 유체 및 기포의 머무름 시간을 줄이기 위해서 마름모꼴 형태 등 다양한 형태로 변형될 수 있다. 전극 반응으로 발생된 기체들은 자유롭게 확산되어 전극 용액의 출구(172) 쪽으로 배출되게 되고, 필요에 따라서 포집된 수소 가스는 다른 플랫폼에 전달되어 사용될 수 있다. 수소 가스를 필요로 하는 다른 플랫폼은 연료 전기, 수소 충전 스테이션 등 다양한 플랫폼이 적용될 수 있다.
도 12는 개방형 엔드 플레이트(170)와 함께 RED를 구성하는 최외곽 공급 용액(OFS)과 차폐 멤브레인(130)의 조합을 설명하기 위한 개략도들이다. 도 4 내지 도 6에 도시되어 있는 RED에서와 마찬가지로 다가 이온 침전을 방지하기 위해서 최외곽 공급 용액(OFS)은 모두 담수를 적용한다. 담수로는 강물(river water) 또는 수돗물(tap water)를 적용할 수 있으며, 다가 이온 함량이 더 적은 수돗물이 더욱 바람직할 수 있다. 다가 이온 함량이 작은 담수를 사용하기 때문에 무기 스케일링이 그리고 다가 이온 침전 반응이 일어나는 캐소드 챔버(165)로 다가 양이온이 이동하는 것을 방지하기 위해서 캐소드 챔버(165)쪽 차폐 멤브레인(130)은 음이온 교환막(AEM)으로 구성한다. 애노드쪽 OFS의 염소 이온(Cl-)이 전극용액쪽으로 넘어오는 것을 방지하기 위해서 애노드 챔버(155)쪽 차폐 멤브레인(130)은 양이온 교환막(CEM)으로 구성한다. 따라서, 애노드 챔버(155)에서 독성물질인 염화가스가 발생하는 것을 감소시킬 수 있다. 즉, 캐소드 쪽의 OFS는 해수 대비 다가 양이온이 적은 담수를 사용하고 차폐 멤브레인은 AEM을 사용하고 OFS도 담수를 사용하는 도 6(a)의 구성이 보다 적합함을 알 수 있다.
도 13은 바이폴라 멤브레인(BPM)(130)을 캐소드 챔버(165) 쪽 차폐 멤브레인(130)으로 적용한 경우를 도시한다. BPM(130)은 물 분리(water splitting)가 일어날 수 있도록 배치한다. 구체적으로, 양이온교환막(132)은 애노드(150)를 마주보도록 하고 음이온교환막(134)은 캐소드(160)를 마주보도록 배치한다.
BPM(130)에서 만들어지는 OH- 이온은 캐소드(160) 쪽으로 향하고, H+ 이온은 애노드(150) 쪽으로 향하게 된다. 따라서 OFS의 pH가 낮은 상태로 유지될 수 있다. OFS에 포함되어 있는 다가 이온들은 전하 중립성(charge neutrality)와 BPM의 양전하(positive charge) 때문에 전극 용액 쪽으로 이동하기 힘들다. 전극 용액 쪽에서 만들어지는 OH- 이온들도 전하 중립성(charge neutrality)와 BPM의 음전하(negative charge) 때문에 OFS쪽으로 이동하기 힘들다. 결과적으로 캐소드(Cathode)의 물 환원반응에 의해 전극 계면의 pH가 높게 유지되더라도 BPM(130)의 물 분리(water splitting)가 일어나는 조건하에서 전극 용액의 OH- 이온과 OFS의 다가 이온의 크로스오버(crossover)를 최소화하여 전극 표면 또는 이온교환막 표면에서의 다가이온 침전 현상을 최소화할 수 있다.
도 14는 다른 실시예에 따른 개방형 엔드 플레이트를 포함하는 RED의 일부 개략도이다.
음이온 교환막(AEM)과 양이온 교환막(CEM)으로 이루어진 단위 셀(unit cell)이 N개 적층된 셀 스택(110)과 셀 스택(110)의 양쪽 외곽에 각각 최 외곽 공급 용액(OFS, outermost feed solution)을 공급하기 위한 멤브레인 스페이서(120) 및 애노드용 차폐 멤브레인(130A)과 캐소드용 차폐 멤브레인(130C)이 제공되어 멤브레인 스택(140)을 형성한다. 애노드(150)는 애노드용 차폐 멤브레인(130A)과 직접 접촉을 하도록 놓여지고, 캐소드(160)는 캐소드용 차폐 멤브레인(130C)과 직접 접촉을 하도록 놓여진다.
애노드(150)와 외부 노드(미도시)와의 연결을 위한 커넥터(180)가 삽입된 엔드 플레이트(170)에 의해서 최종 밀폐가 되면 애노드(anode) 챔버(155)가 형성된다. 애노드 챔버(155)에서는 기포의 발생으로 인한 pH의 급격한 감소가 주된 원인이므로 도 7에 예시되어 있는 바와 같은 개방형 엔드 플레이트(170)를 적용한다. 개방형 엔드 플레이트(170)의 상, 하 양 말단 쪽에 전극 용액(ES, electrode solution)의 입구(inlet)(171)와 출구(outlet)(172)을 포함한다. 도 7에서도 설명한 바와 같이 개방형 엔드 플레이트(170)는 일면에는 다수의 개방 공간(176)을 제공할 수 있도록 하는 다수의 필라(174)가 형성되어 개방형 엔드 플레이트(170)를 구성한다. RED를 조립시 높은 압력으로 조립하기 때문에 필라(174)의 상면은 애노드(150)와 직접 접촉한다. 애노드(150)와 직접 접촉하는 필라(174)들은 멤브레인 스택(140)과 엔드 플레이트(170)를 체결시 높은 압력을 지탱해주는 역할을 한다.
다수의 개방 공간(176)은 전극 용액의 물 분해 반응에 의해 생성된 기포와 전극 용액의 자유로운 이동이 가능한 열린 경로를 제공하기 때문에 급격한 pH 변화를 억제할 수 있다. 그리고, 종래와 달리 애노드용 차폐 멤브레인(130A)과 애노드(150) 사이에 전극 용액이 흐를 수 있는 전극 스페이서(도 1의 40 참조)를 사용하지 않는다. 전극 스페이서를 사용하지 않기 때문에 기포로 인한 기포 저항 문제를 용이하게 해결할 수 있다. 애노드용 차폐 멤브레인(130A)은 양이온교환막(CEM)인 것이 바람직하다.
캐소드 챔버(165)에서는 다가 이온의 침전이 기포의 생성보다 중요한 이슈이므로 캐소드용 차폐 멤브레인(130C)을 양이온교환막(132)과 음이온교환막(134)을 포함하는 BPM으로 형성한다. 캐소드 챔버(165)에서도 애노드 챔버(155)와 마찬가지로 개방형 엔드 플레이트(170)를 적용할 수 있음은 물론이다.
캐소드용 차폐 멤브레인(130C)을 구성하는 BPM은 물 분리(water splitting)가 일어날 수 있도록 배치한다. 구체적으로, 양이온교환막(132)은 애노드(150)를 마주보도록 하고 음이온교환막(134)은 캐소드(160)를 마주보도록 배치한다.
BPM을 캐소드용 차폐 멤브레인(130C)으로 적용하면 BPM(130C)에서 만들어지는 OH- 이온은 캐소드(160) 쪽으로 향하고, H+ 이온은 애노드(150) 쪽으로 향하게 된다. 따라서 OFS의 pH가 낮은 상태로 유지될 수 있다. OFS에 포함되어 있는 다가 이온들은 전하 중립성(charge neutrality)와 BPM의 양전하(positive charge) 때문에 전극 용액 쪽으로 이동하기 힘들다. 전극 용액 쪽에서 만들어지는 OH- 이온들도 전하 중립성(charge neutrality)와 BPM의 음전하(negative charge) 때문에 OFS쪽으로 이동하기 힘들다. 결과적으로 캐소드(Cathode)의 물 환원반응에 의해 전극 계면의 pH가 높게 유지되더라도 BPM의 물 분리(water splitting)가 일어나는 조건하에서 전극 용액의 OH- 이온과 OFS의 다가 이온의 크로스오버(crossover)를 최소화하여 다가이온 침전 현상을 최소화할 수 있다.
캐소드용 차폐 멤브레인(130C)을 BPM으로 형성할 경우 BPM이 고가이므로 가능한 작은 크기의 BPM을 사용하는 것이 바람직하다. BPM의 크기가 감소하면 BPM과 접촉하는 캐소드의 면적 또한 작아져야 한다. 이하에서 설명하는 실험 결과에 따르면 캐소드(160)의 최소 면적이 멤브레인 스택(140)을 구성하는 이온교환막(양이온교환막 또는 음이온교환막)의 면적 대비 60%일 경우 출력 변화가 거의 없이 RED를 구동할 수 있다. 따라서, 캐소드(160)의 면적을 이온교환막(CEM 또는 AEM)의 면적 대비 최소 60%의 크기까지 감소시키고 BPM(130C)의 면적도 캐소드(160)의 면적과 동일하게 하여 크기를 감소시킬 수 있다. 즉, 캐소드(160)의 사용가능한 면적 범위는 이온교환막의 면적 대비 60~100% 가 될 수 있다.
이 경우, 엔드 플레이트(170)와 BPM으로 이루어진 캐소드용 차폐 멤브레인(130C)을 통해 전극(캐소드) 용액이 누출(leak)될 염려를 방지하기 위해서 OFS 공급용 멤브레인 스페이서(120)와 캐소드용 차폐 멤브레인(130C) 사이에 추가 멤브레인(138)을 더 설치할 수 있다. 추가 멤브레인(138)으로는 양이온교환막을 사용할 수 있다. 캐소드용 차폐 멤브레인(130C)의 양이온 교환막(132) 옆에 바로 추가 멤브레인(138)으로 양이온교환막(CEM)을 접촉시키면 물 분리(water splitting)에 의해 형성된 양성자(proton)가 양이온교환막(138)까지 원활하게 확산하여 스택 내부로 이동할 수 있다. 양성자가 BPM으로 이루어진 캐소드용 차폐 멤브레인(130C)으로부터 원활하게 빠져나가야 물 분리도 효과적으로 일어날 수 있다.
추가 멤브레인(138)의 경우 x로 표시된 영역(190)이 캐소드 챔버(165)와 직접적으로 연결되지 않기 때문에 다가 이온에 의한 침전 문제로부터 자유로울 수 있으며, 이를 통해 다가 이온에 의한 침전 문제를 원천적으로 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실험예들을 제시하나, 하기 실험예들은 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실험예 : 오픈형 엔드 플레이트를 포함하는 RED 제조
100개의 셀을 가지는 대용량 RED 시스템의 셀 스택은 양이온 교환막 (CEM-Type 1, Fujifilm, Netherlands)과 음이온 교환막 (AEM-Type 1, Fujifilm)으로 구성하였다. 각 막의 유효 면적은 453.6cm2 (43.2 x 10.5 cm2)이 되도록 하였다. 두께가 0.1mm인 PTFE(Polytetrafluoroethyelene) 가스켓과 나일론 스페이서를 양이온 교화막과 음이온 교환막 사이에 삽입해서 셀 스택을 완성하였다.
셀 스택을 사이에 두고 양 말단에 최외곽 용액이 공급되는 스페이서와 가스킷, 차폐 멤브레인, 전극 및 도 7에 예시되어 있는 오픈형 엔드 플레이트를 적층한 후 압력을 가하여 실링하여 RED를 완성하였다.
오픈형 엔드 플레이트는 두께 5㎝의 아크릴로 제조하였으며, 필라의 높이는 5mm, 가로는 12mm, 세로는 9mm 가 되도록 하였다. 전극으로는 유효 면적이 453.6 cm2 (43.2 x 10.5 cm2)인 Ti 메쉬 전극을 사용하였다.
비교예: 폐쇄형 엔드 플레이트를 포함하는 RED 제조
폐쇄형 엔드 플레이트(도 1의 엔드 플레이트)를 포함하는 RED 시스템을 구성할 때 실험예와 달리 차폐 멤브레인과 전극 사이에 다공성 전극 스페이서를 삽입하여 RED를 구성하고 백금 (Pt)코팅된 Ti 메쉬 전극을 사용하였다는 점을 제외하고는 실험예와 동일한 방식으로 RED를 제조하였다.
성능 측정
실시예에 따른 OFS로 인공 해수는 수돗물에 NaCl염 (대한민국 대정)을 용해하여 사용하였고, 담수(강물)로는 수돗물을 사용하였다. 공급 용액은 0.75 cm/s의 유속으로 2 개의 연동 펌프를 사용하여 공급하였다. 전극 용액 (ES)으로 100 mM NaCl을 수돗물에 용해시킨 용액을 사용하여 발전을 진행한 후 성능을 측정하였다.
Potentiostat (ZIVE SP2, WonaTech, 대한민국)를 사용하여 40 mV s-1의 스캔 속도로 전류 - 전력 (I-P) 곡선을 측정했다.
도 15는 비교예에 따른 RED에서 최외곽 용액(OFS)과 전극 용액(ES)을 각각 달리한 조합에 대해서 출력을 측정한 결과를 나타낸다.
전극 용액이 인공 해수(전도도가 50mS/cm)인 경우 최외곽 용액(OFS)의 전도도에 상관없이 높은 출력이 측정된다. 그런데, 최외곽 용액(OFS)과 전극 용액이 모두 수돗물(tap water)인 경우 출력이 현저하게 감소하여 OFS(sea)/ES(sea)를 기준으로 OFS(river)/ES(river)의 출력이 16% 정도 감소하였다. 이와 같이 일반적인 전극 시스템에 대한 가정과는 정반대의 결과가 나타난 이유는 전극 스페이서에서의 기포 저항때문이라고 예측할 수 있다.
도 16은 비교예에 따른 RED에서 전극 스페이서를 제거하고 최대 출력을 측정한 결과를 나타낸다.
전극 스페이서를 제거한 결과 출력이 가장 높은 값으로 회복되는 것을 확인할 수 있다. 회복된 값은 OFS(sea)/ES(sea)인 조건에서의 최대출력과 동일함을 알 수 있다. 이 결과를 통해서 전극 스페이서의 구조로 인하여 생성된 기포에 의한 저항이 전체 저항에 매우 큰 영향을 미치고 있는 것을 알 수 있다.
아래 표 1을 보면, 전극 스페이서를 사용한 경우 내부저항이 18ohm으로 계산되었다. 반면, 전극 스페이서를 제거한 경우, 내부 저항이 12ohm으로 30% 정도 감소함을 알 수 있다.
캐소드 및 애노드에서의 OFS 전극 용액 (ES) 폐쇄형
엔드플레이트		 전극 스페이서가 없는 폐쇄형 엔드플레이트
강물 강물 18ohm 12.05ohm
도 17은 개방형 엔드 플레이트를 캐소드 한쪽만 사용한 경우와 캐소드와 애노드 모두에 사용한 경우의 최대 출력을 비교예의 최대 출력과 비교한 결과를 나타낸다. 전극 스페이서가 없는 개방형 엔드 플레이트가 캐소드에 있고 전극 스페이서가 있는 밀폐형 엔드 플레이트가 애노드에 있을 경우 P_max는 70W로 증가했다. 전극 스페이서가 없는 개방형 엔드 플레이트가 캐소드와 애노드 모두에 있을 경우 P_max는 거의 80W에 이르렀다. 이로부터 전극 스페이서를 제거하고 개방형 엔드 플레이트를 적용할 경우 OFS(sea)/ES(sea)일 경우의 출력과 비슷한 최대 출력이 측정됨을 확인할 수 있다. 즉, 전극 스페이서를 제거하고 개방형 엔드 플레이트를 사용함으로써 기포 저항을 완전히 제거할 수 있음을 알 수 있다. 또한 동일 출력의 OFS(sea)/ES(sea)의 경우에는 다가 이온 침전 문제 및 좁은 유로 인한 pH 변화로 인한 문제가 생성되지만 실시예(OFS(river)/ES(river) + 개방형 엔드 플레이트)의 경우에는 다가 이온 침전 문제와 pH 변화로 인한 RED 구성품의 손상이 발생하지 않는다. 도 18은 Pmax에서의 전류 값을 나타내는 그래프이다. 캐소드와 애노드 모두 개방형 엔드 플레이트를 적용한 경우의 전류 값이 캐소드와 애노드 모두 밀폐형 엔드 플레이트를 적용한 경우 대비 25 % 증가했음을 알 수 있다
아래 표 2에는 각각의 경우의 내부 저항값을 측정한 결과를 나타낸다.
캐소드 및 애노드에서의 OFS 전극 용액 (ES) 폐쇄형
엔드플레이트		 개방형
엔드플레이트
강물 강물 18 12.79
강물 해수 14.7 12.68
표 2의 결과로부터 전극 스페이서를 사용하지 않는 개방형 엔드플레이트를 사용할 경우 저항값이 감소하는 것을 알 수 있다. 즉, 전극 스페이서를 사용하지 않는 개방형 엔드플레이트를 사용할 경우 기포 저항을 효과적으로 감소시킬 수 있음을 알 수 있다.
도 19는 실시예에 따른 RED와 비교예에 따른 RED에서 유속(flow rate)과 출력(W)의 관계를 나타내는 그래프이다. 표 3은 넷트 파워(net power)를 계산하여 기재한 것이다.
밀폐형 엔드플레이트 개방형 엔드플레이트
Flow rate(cm/S) Net Power (W) Net Power Density(W/m2) Flow rate(cm/S) Net Power (W) Net Power Density(W/m2)
0.74 35.10 0.387 0.82 50.76 0.559
도 19 및 표 3의 결과로부터 오픈형 엔드 플레이트를 사용할 경우 밀폐형 엔드 플레이트 대비 네트 파워가 44% 증가하였음을 확인할 수 있다. 도 20은 BPM을 캐소드용 차폐 멤브레인으로 적용할 경우 BPM이 생성하는 저항을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 14에 예시되어 있는 바와 같이 캐소드용 차폐 멤브레인을 BPM을 형성한 경우와 CEM으로 형성할 경우에 대해서 각각 저항을 바꿔가면서 전압과 전류를 측정한 후 작성한 전류-전력 곡선(i-p curve)이 도 20에 도시되어 있다. 도 20을 참고하면, BPM을 사용했을 때 출력이 AEM을 사용하였을 경우 대비 약 7% 정도 감소하는 것을 알 수 있다. BPM에서의 물 분리(water splitting)이 일어나는 최소한의 전압 약 600 mV가 추가적으로 필요하기 때문에 100 셀에서 만들어지는 막 전압에서 물 분리(water splitting)가 발생하는 필요한 최소한의 전압이 빠진다. 그만큼 전극에 걸리는 실제 전압 (stack voltage)는 약간 작아지고 출력도 감소한다. 수백 셀로 이루어진 대형 RED 스택에서는 막 전압이 훨씬 크기 때문에 BPM에서 필요한 전압이 차지하는 비율이 매우 작아질 수 있다. 따라서 대형 스택에서는 BPM 저항을 무시할 수 있다. 따라서, BPM을 캐소드용 차폐 멤브레인으로 적용하여 다가 이온의 침전 문제를 해결하더라도 BPM 저항으로 인한 출력 저하 문제는 없음을 확인할 수 있다.
캐소드용 차폐 멤브레인을 AEM으로 형성한 경우, CEM으로 형성한 경우, BPM으로 형성한 경우 각각에 대해서 OFS를 해수(2mS/cm)로 적용하고 전류-전력 곡선(i-p curve)을 연속 10번 측정한 후 각 차폐 멤브레인의 양쪽 면에서의 침전상태를 SEM과 EDS를 통해 확인 비교했다.
그 결과가 아래 표 4 내지 표 6에 기재되어 있다.
Element
 CEM front(캐소드쪽) CEM back(애노드쪽)
Weight% Atomic% Weight% Atomic%
C 21.27 29.05 39.32 47.94
N 12.93 13.52
O 54.24 55.60 35.09 32.11
Na 1.69 1.21 2.92 1.86
Mg 15.64 10.55 1.14 0.68
S 6.45 3.30 8.15 3.72
Ca 0.70 0.29 0.46 0.17
TOT 99.99 100 100.01 100
Element
 AEM front(캐소드쪽) AEM back(애노드쪽)
Weight% Atomic% Weight% Atomic%
C 65.99 73.87
N 9.82 9.43 5.56 7.75
O 16.29 13.69 56.51 68.99
Mg 7.87 6.32
Al 1.00 0.72
Si 0.22 0.10 1.41 0.98
Cl 7.68 2.91 27.65 15.23
TOT 100 100 100 99.99
Element
 BPM front(캐소드쪽) BPM back(애노드쪽)
Weight% Atomic% Weight% Atomic%
C 33.99 54.26 84.02 89.45
O 23.13 27.71 10.82 8.64
Na 1.61 1.34
Mg 0.20 0.10
S 4.29 2.56 0.42 0.17
Cl 21.48 11.62 4.54 1.64
Sn 15.51 2.50
TOT 100.01 99.99 100 100
표 4 내지 표 6의 결과와 도 21을 참조하면, CEM의 경우에는 앞면(front, 캐소드쪽)에 AME의 경우에는 뒷면(back, 애노드쪽)에 다량의 침전물이 형성되는 되는 것을 알 수 있다. 반면 BPM의 경우에는 뒷면(back, 애노드쪽)에 아주 소량의 침전물이 형성되는 것을 알 수 있다. 따라서, BPM을 적용함으로써 다가 이온에 의한 침전 현상을 크게 감소시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
도 22 및 도 23은 캐소드의 면적을 감소시킬 경우 적정 면적을 알아보기 위한 면적과 출력의 관계를 나타내는 그래프들이다.
막 스택을 면적이 440.84㎠ 인 이온교환막으로 구성하고 캐소드의 면적을 각각 257.5㎠, 250㎠, 219.6㎠, 61㎠ 으로 다르게 하고 출력 변화를 확인하였다. 그 결과가 도 22 및 도 23에 도시되어 있다.
도 22 및 도 23으로부터 이온교환막의 면적 대비 58%에 대응하는 면적을 가지는 캐소드를 사용할 경우 출력 감소율이 3% 에 불과함을 알 수 있다. 이는 셀 수가 증가함에 따라 전극 저항 기여도가 작아지기 때문에 면적이 작아지더라도 출력을 유지할 수 있음을 알 수 있다. 결론적으로 이온교환막 면적 대비 최소 60%의 면적의 캐소드를 사용할 경우 출력 저하는 거의 없으며, BPM의 사용 면적을 그 만큼 줄일 수 있어서 RED의 제작비를 감소시킬 수 있음을 알 수 있다.
상기에서는 실험예에 대하여 설명하였지만, 권리범위는 이에 의해 한정되는 것이 아니다. 구현되는 형태는 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 권리 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (10)

  1. 음이온 교환막과 양이온 교환막으로 구성된 단위 셀이 N개(N은 100 이상) 적층된 셀 스택, 상기 셀 스택의 양쪽 외곽에 각각 최외곽 용액 공급용 스페이서 및 차폐 멤브레인이 차례대로 적층되어 형성된 멤브레인 스택;
    상기 멤브레인 스택의 일 말단에 제공되는 애노드;
    상기 애노드가 놓여지고 상기 애노드와 외부 노드와의 연결을 위한 커넥터가 삽입되고, 상기 멤브레인 스택과 함께 적층되어 애노드 챔버를 구성하는 제1 엔드 플레이트;
    상기 멤브레인 스택의 타 말단에 제공되는 캐소드;
    상기 캐소드가 놓여지고 상기 캐소드와 외부 노드와의 연결을 위한 커넥터가 삽입되고, 상기 멤브레인 스택과 함께 적층되어 캐소드 챔버를 구성하는 제2 엔드 플레이트를 포함하고,
    상기 제1 엔드 플레이트는 상기 애노드 챔버에 공급되는 전극 용액의 주입과 배출을 위한 입구와 출구를 포함하고, 일면에는 다수의 개방 공간을 제공할 수 있도록 하는 다수의 필라가 형성되고, 상기 필라의 상면은 상기 애노드와 직접 접촉하는 엔드 플레이트인 역전기 투석 염분차 발전 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 캐소드와 상기 애노드는 각각 상기 차폐 멤브레인과 직접 접촉하는 역전기 투석 염분차 발전 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 엔드 플레이트는 상기 캐소드 챔버에 공급되는 전극 용액의 주입과 배출을 위한 입구와 출구를 포함하고, 일면에는 다수의 개방 공간을 제공할 수 있도록 하는 다수의 필라가 형성되고, 상기 필라의 상면은 상기 캐소드와 직접 접촉하는 엔드 플레이트인 역전기 투석 염분차 발전 장치.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐소드와 인접하는 상기 차폐 멤브레인은 음이온 교환막이고,
    상기 애노드와 인접하는 상기 차폐 멤브레인은 양이온 교환막인 역전기 투석 염분차 발전 장치.
  5. 제5 항에 있어서,
    상기 최외곽 공급 용액은 담수인 역전기 투석 염분차 발전 장치.
  6. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 캐소드와 인접하는 상기 차폐 멤브레인은 바이폴라 멤브레인이고,
    상기 바이폴라 멤브레인의 양이온교환막은 상기 애노드를 마주보고,
    상기 바이폴라 멤브레인의 음이온교환막은 상기 캐소드를 마주보는 역전기 투석 염분차 발전 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 캐소드의 최소 면적은 상기 셀 스택을 구성하는 이온교환막의 면적 대비 60~100%인 역전기 투석 염분차 발전 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 캐소드와 상기 바이폴라 멤브레인은 동일 면적인 역전기 투석 염분차 발전 장치.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 애노드와 인접하는 상기 차폐 멤브레인은 양이온 교환막인 역전기 투석 염분차 발전 장치.
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 최외곽 공급 용액은 담수인 역전기 투석 염분차 발전 장치.
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