KR20210072754A - 스택 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스택 조립체에 관한 것으로, 중심 축을 가지며, 제1 단부로부터 제2 단부로 연장되고, 하우징 공간을 둘러싸는 중공의 외부 하우징; 복수의 멤브레인을 포함하는 멤브레인 스택으로서, 멤브레인 스택은 외부 하우징의 내부에 위치 가능한, 멤브레인 스택; 중심 축에 실질적으로 평행하게 연장되는 복수의 측면 플레이트로서, 복수의 측면 플레이트의 각각의 측면 플레이트는 멤브레인 스택의 측면과 결합되고 결합된 측면을 따라 연장되는, 복수의 측면 플레이트; 중심 축에 실질적으로 평행하게 그리고 외부 하우징의 내부 표면에 인접하여 연장되는 복수의 밀봉 커넥터로서, 복수의 밀봉 커넥터의 각각의 밀봉 커넥터는 2개의 측면 플레이트를 서로 연결하도록 구성되는, 복수의 밀봉 커넥터;를 포함하고, 밀봉 커넥터 및 측면 플레이트는 밀폐 구조물을 형성하도록 협력하고, 스택 조립체를 사용하는 경우, 밀폐 구조물은 멤브레인 스택을 둘러싼다. 또한, 본 발명은 스택 조립체를 조립하기 위한 방법 및 에너지를 생성하거나 전기 투석 프로세스를 수행하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

스택 조립체

본 발명은 (전기) 멤브레인 프로세스를 위한 스택 조립체, 이러한 스택 조립체를 조립하기 위한 방법 및 이러한 스택 조립체를 사용하여 에너지를 생성하기 위한 방법에 관한 것이다.

(전기) 멤브레인 프로세스를 위한 스택 조립체는 종래에 공지되어 있다. 제조를 단순화하기 위해, 공지된 스택 조립체 중 일부는 멤브레인 스택이 배치되는 외부 하우징을 포함하고, 배치된 후 멤브레인이 서로 고정적으로 연결되고 외부 하우징에 연결된다.

이러한 공지된 스택 조립체의 단점은 일단 조립되면 멤브레인 스택을 제거할 수 없다는 것이다. 결과적으로, 스택에서의 오류는 전체 스택 조립체를 쓸모없게 만든다.

본 발명은 제거 가능한 멤브레인 스택을 제공함으로써 이러한 단점을 제거하거나 적어도 감소시키는 것을 목적으로 한다.

이를 위해, 본 발명은 스택 조립체를 포함하고, 이러한 스택 조립체는,

- 중심 축을 가지며, 제1 단부로부터 제2 단부로 연장되고, 하우징 공간을 둘러싸는 중공의 외부 하우징;

- 복수의 멤브레인을 포함하는 멤브레인 스택으로서, 멤브레인 스택은 외부 하우징의 내부에 위치 가능한, 멤브레인 스택;

- 중심 축에 실질적으로 평행하게 연장되는 복수의 측면 플레이트로서, 복수의 측면 플레이트의 각각의 측면 플레이트는 멤브레인 스택의 측면과 결합되고 결합된 측면을 따라 연장되는, 복수의 측면 플레이트;

- 중심 축에 실질적으로 평행하게 그리고 외부 하우징의 내부 표면에 인접하여 연장되는 복수의 밀봉 커넥터로서, 복수의 밀봉 커넥터의 각각의 밀봉 커넥터는 2개의 측면 플레이트를 서로 연결하도록 구성되는, 복수의 밀봉 커넥터;를 포함하고,

밀봉 커넥터 및 측면 플레이트는 밀폐 구조물을 형성하도록 협력하고, 스택 조립체를 사용하는 경우, 밀폐 구조물은 멤브레인 스택을 둘러싼다.

밀봉 커넥터에 대해 용어 인접한(adjacent)은 또한 유사한 용어들, 가장 특히 근접한(contiguous)을 포함한다는 점에 유의한다. 따라서, 본 발명에 따른 멤브레인 스택은 또한 복수의 밀봉 커넥터가 중심 축에 실질적으로 평행하게 연장되고 외부 하우징의 내부 표면과 근접하고 그리고/또는 접하는(abut) 실시예들을 명백하게 포함한다.

본 발명에 따른 스택 조립체의 장점은 측면 플레이트 및 밀봉 커넥터에 의해 형성된 밀폐 구조물이 멤브레인 스택이 외부 하우징에 제거 가능하게 배치될 수 있도록 한다는 것이다. 결과적으로, 멤브레인 스택은 멤브레인 스택 및 밀폐 구조물을 외부 하우징에 배치하기 전에 외부 하우징에 조립되고 둘러싸여질 수 있다. 이것은 멤브레인 스택의 구성을 단순화하고 또한 조립 후 멤브레인 스택의 품질 관리를 단순화한다.

다른 장점은 멤브레인 스택을 유지시키는 것 외에 측면 플레이트가 멤브레인 스택으로의 그리고/또는 멤브레인 스택으로부터의 유체 유동을 안내하고 분리하도록 사용되어 멤브레인 스택에서의 멤브레인 셀을 통해 유체를 보다 균일하게 분배하는 것을 달성할 수 있다. 또한, 측면 플레이트가 이온성 단락 전류를 줄이는 것을 달성하도록 사용될 수 있다.

또 다른 장점은 밀봉 커넥터와 조합하여 측면 플레이트가 외부 하우징에서 멤브레인 스택의 다른 측면들 사이에서 유체 누출을 감소시킨다는 것이다. 밀봉 커넥터는 바람직하게는 외벽에 연결되거나 근접하고 그와 밀봉식으로 결합하는 적어도 일부를 갖는다. 이러한 밀봉 결합은 유체가 외부 하우징의 내벽을 따라 원주방향으로 이동하는 것을 방지한다. 다시 말해, 유체는 멤브레인 스택의 제1 측면 근처로 들어갈 때 스택을 통과하지 않고는 멤브레인 스택의 다른 인접한 측면으로 이동할 수 없다. 이러한 구성은 멤브레인 스택의 인접한 측면들로부터의 유동이 바람직하게는 서로 혼합되지 않는 직교류 스택에 특히 관련된다.

본 발명에 따른 스택 조립체의 다른 장점은 모듈형 스택 조립체를 가능하게 한다는 것이다. 측면 플레이트는 단일의 측면 플레이트 또는 복수의 인접하고 연결된 측면 플레이트로 제공될 수 있다. 그렇게 함으로써, 모든 길이의 멤브레인 스택이 수용될 수 있다. 당연히, 다른 유사한 밀폐 구조물로 적층된 유사한 길이의 멤브레인 스택을 둘러싸는 특정 길이의 밀폐 구조물을 포함하는 모듈형 구성 블록(building block)을 제공하는 것도 본 발명의 범위 내에 속한다. 이를 통해 스택 조립체를 더 큰 스택 조립체로 쉽게 확장되게 할 수 있다.

본 발명에 따른 스택 조립체의 또 다른 장점은 멤브레인 스택을 함께 유지하기 위해 스택 로드(stack rod) 및/또는 (스택) 타이 로드(tie rod)가 필요하지 않아 멤브레인 스택에서 멤브레인의 더 높은 표면이 효과적으로 사용 가능하게 된다는 것이다. 본 발명에 따른 스택 조립체에서, 멤브레인 스택은 하우징에 삽입될 수 있고, 후속적으로 외부 하우징에 연결되는 단부 플레이트를 사용하여 함께 클램핑되거나 가압될 수 있다. 이것은 예를 들어 외부 하우징의 단부 근처 또는 단부에 제공되고 멤브레인 스택을 클램핑하도록 구성되는 클램핑 링(clamping ring) 또는 링형 스프링을 사용하여 달성될 수 있다. 다른 실시예는 외부 하우징의 외부 단부에 플랜지를 제공하는 것이며, 이러한 플랜지는 단부 플레이트에 연결된다. 단부 플레이트와 외부 하우징의 플랜지를 함께 볼트로 결합함으로써 단부 플레이트가 멤브레인 스택 상에 가압된다(따라서, 클램핑력을 제공함). 이러한 클램핑을 제공하는 다른 옵션도 가능하다.

일 실시예에서, 외부 하우징은 압력 용기, 바람직하게는 0 - 25bar 범위, 더 바람직하게는 1 - 12.5bar 범위의 (절대) 압력을 견디도록 구성된 압력 용기이다.

본 발명에 따른 스택 조립체는 외부 하우징이 또한 압력 용기를 형성한다는 장점을 갖는다. 압력 용기는 바람직하게는 최대 25bar의 압력을 견딘다.

외부 하우징도 압력 용기를 형성하기 때문에, 스택 조립체에서의 압력 축적을 가능케 하도록 별도의 압력 용기 또는 구조물을 사용하는 것이 배제된다. 따라서, 감소된 필요한 구성 요소의 수로 인해, 본 발명에 따른 스택 조립체를 제조하는 비용이 감소된다. 또한, 특히 원형 또는 반원형 횡단면을 갖는 외부 하우징을 사용하는 경우, 외부 하우징은 하우징에서 압력의 균일한 분포를 제공하고 그리고/또는 더 큰 압력을 견딜 수 있고, 이것은 외부 하우징의 측벽의 두께가 감소될 수 있고 그리고/또는 더 큰 압력이 스택 조립체에 적용될 수 있다는 것을 의미한다.

밀봉 커넥터 및 측면 플레이트를 가진 밀폐 구조물의 다른 장점은 밀폐 구조물이 다양한 다른 방법으로 멤브레인 스택에 연결될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 이것은 분리 가능한 연결, 고정 연결 또는 고정 및 분리 가능한 연결의 조합을 포함한다.

바람직한 구체적인 실시예에서, 밀봉 커넥터는 멤브레인 스택에 고정적으로 연결되는 반면, 측면 플레이트는 멤브레인 스택에 제거 가능하게 연결된다. 이것은 측면 플레이트가 제거되어 다른 구성을 갖는 측면 플레이트로 교체될 수 있다는 장점을 제공한다. 이것은 본 발명에 따른 스택 조립체가 상이한 적용을 위해 단일의 멤브레인 스택을 사용함으로써 광범위한 적용읠 위해 사용될 수 있게 한다.

외부 하우징이 압력 용기라는 사실의 다른 장점은 외부 하우징이 유체 유동의 공급 및 배출을 위해 매니폴드(manifold)/유동 격실의 일부로 사용된다는 것이다. 이것은 외부 하우징을 제거하면 즉시 매니폴드/유동 격실에의 접근 권한을 부여하기 때문에 단순화된 제조 및 특히 유지 관리 프로세스를 갖춘 스택 조립체를 제공한다. 이것은 매니폴드/유동 격실이 별도의 프레임에 제공되어 외부 하우징으로부터 제거한 후 접근될 필요가 있는 공지된 스택 조립체에서는 불가능하다.

하우징은 바람직하게는 중심 축 주위로 연장되는 세장형의 중공 하우징이라는 점에 유의해야 한다. 중공의 외부 하우징 및 멤브레인 스택은 원형, 타원형, 직사각형, 육각형 또는 하우징 공간을 갖는 하우징을 형성하기에 적합한 임의의 다른 형상과 같은 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 바람직하게는, 원형 또는 반원형 형상이 사용된다. 하우징 공간은 바람직하게는 하우징의 측벽에 의해 둘러싸인 내부 공간을 포함하고, 본 발명의 목적상 용어 내부 공간 및 하우징 공간은 유사한 것으로 간주되고 상호 교환적으로 사용된다는 점에 유의해야 한다.

또한, 밀폐 구조물은 길이방향 측면에서 멤브레인 스택을 둘러싸지만, 바람직하게는 멤브레인 스택의 상부 및 하부 측면을 개방된 채로 남겨둔다는 점에 유의해야 한다. 이것은 다중 밀폐 구조물의 적층이 더 큰 외부 하우징에 수용되는 것을 가능케 한다. 또한, 단부 플레이트는 바람직하게는 외부 하우징의 외부의 환경으로부터 멤브레인 스택 및/또는 하우징 공간을 완전히 봉쇄하기 위해 밀폐 구조물의 상부 및 하부 측면을 봉쇄하도록 구성된다는 점에 유의한다.

또한, 본 발명에 따른 스택 조립체는, 전기 투석, 역 전기 투석을 포함하되, 예를 들어 레독스-흐름 전지(redox-flow battery), 연료-전지 응용 또는 또는 여과 응용과 같은 흐름 전지로서의 사용도 포함하는, 다양한 다른 목적을 위해 이용될 수 있다는 점에 유의한다.

본 발명에 따른 스택 조립체는 멤브레인 스택을 둘러싸기 위해 협력하는 밀봉 커넥터 및 측면 플레이트를 포함하는 밀폐 구조물을 포함한다. 밀폐 구조물, 및 가장 특히 밀봉 커넥터와 측면 플레이트의 협력/연결 부분은 다른 방식으로 제공될 수 있다는 점에 유의한다.

제1 실시예에서, 측면 플레이트에는 '퍼즐-피스'형 연결을 형성하기 위해 밀봉 커넥터에서의 리세스와 협력하는 돌출부를 갖는 실질적으로 직선인 길이방향 에지가 제공된다. 이러한 실시예에서, 밀봉 커넥터는 3개의 측면을 가질 수 있으며, 이때 제1 측면은 측면 플레이트에 연결되고, 제2 측면은 측면 플레이트에 연결되고, 제3 측면은 연결되고 그리고/또는 접하는 외부의 내벽과 유사한 형태를 갖도록 형성된다.

제2 실시예에서, 측면 플레이트의 길이방향 에지는 모따기(chamfered) 에지를 가질 수 있으며, 제1 측면 플레이트의 모따기 에지는 인접한 측면 플레이트의 모따기 에지와 협력하도록 구성되고, 밀봉 커넥터는 측면 플레이트의 모따기 에지들 사이에서 연장되는 밀봉 재료의 적어도 얇은 시트를 포함하며, 밀봉 커넥터의 밀봉 재료의 얇은 시트의 하나의 또는 둘 모두의 길이방향 에지에는 바람직하게는 밀봉 커넥터의 전체 길이방향 길이에 걸쳐 연장되는 바람직하게는 원통형의 밀봉 스트립이 선택적으로 제공될 수 있다.

그러나, 밀봉 커넥터는 측면 플레이트의 모따기 에지들 사이에서 연장되는 밀봉 재료의 얇은 시트를 포함하고, 상호 작용하되 얇은 시트에 연결되어 있지 않은 1개 또는 2개의, 바람직하게는 원통형의 밀봉 스트립을 추가로 포함하는 밀봉 커넥터 조립체로서 형성될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 밀폐 구조물의 내부 측면에 있는 밀봉 스트립은 멤브레인 스택과 측면 플레이트 사이의 클램핑으로 인해 제자리에 고정될 것이다. 더욱이, 이러한 실시예에서, 밀폐 구조물의 외부 측면에 있는 원통형의 밀봉 스트립은 외부 하우징에서의 밀폐 구조물과 삽입될 수 있거나, 외부 하우징에 밀폐 구조물이 외부 하우징으로 삽입되기 전에 외부의 밀봉 스트립이 제공되어, 제조 프로세스의 유연성이 향상되게 된다.

추가 실시예에서, 측면 플레이트는 멤브레인 스택과 외부 하우징의 측벽의 내부 표면 사이에 단단히 패킹되는 복수의 유동 분배기 요소를 포함하는 유동 분배기에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 구형 또는 타원형 비드이거나 길이에 걸쳐 연장되는 (폐쇄된) 로드/실린더일 수 있는 요소들의 단단한 패킹은 이들이 실질적으로 플레이트형 구조물을 형성하는 것을 보장한다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 측면 플레이트는 측면 플레이트의 전체 길이 및 폭에 걸쳐 실질적으로 일정한 두께를 갖는 실질적으로 평평한 플레이트일 수 있다.

전체 측면 플레이트에 걸쳐 일정한 두께의 장점은 측면 플레이트가 서로 실질적으로 동일하여 다른 스택 조립체들 간에 쉽게 교환할 수 있다는 것이다.

또한, 실질적으로 일정한 두께를 가진 측면 플레이트들은 플라스틱 또는 유리 비드, 세장형 실린더 등과 같은 다양한 다른 유동 분배기 요소들이 제공될 수 있는 비교적 큰 유동 격실의 형성을 가능케 한다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 측면 플레이트들은 멤브레인 스택의 측면을 향하고 있는 측면으로부터 반대에 위치되는 곡선 측면을 가질 수 있으며, 곡선 측면의 곡률은 외부 하우징의 내벽의 곡률과 실질적으로 동일하고, 곡선 측면에는 중심 축에 실질적으로 평행하게 연장되는 개구 또는 오목부(indentation)가 제공된다. 바람직하게는, 개구 또는 오목부는 유동 격실 또는 매니폴드를 형성하고, 유동 격실 또는 매니폴드는 개구에 인접한 측면 플레이트 및 외부 하우징의 내벽의 일부에 의해 윤곽이 형성된다.

곡선 측면을 갖는 측면 플레이트의 장점은 매니폴드를 형성하는 유동 격실이 특정 형태 및/또는 특정 크기로 제공될 수 있다는 것이다. 측면 플레이트에는 유체를 멤브레인 스택에 공급하기 위해 유동 격실로부터 멤브레인 스택의 측면을 향해 연장되는 유동 채널이 제공될 수 있다.

또한, 평평한 측면 플레이트와 마찬가지로, 곡선형의 측면 플레이트는 예를 들어 사출 성형(injection moulding)에 의해 제공될 수 있으며, 이것은 또한 쉽게 교체될 수 있는 비교적 저렴한 측면 플레이트를 초래한다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 밀폐 구조물은 유닛을 형성하기 위해 멤브레인 스택에 연결되고, 밀폐 구조물은 하우징 공간에 제거 가능하게 위치된다.

밀폐 구조물은 다양한 다른 방법으로 멤브레인 스택에 연결될 수 있다. 예를 들어, 여기에는 분리 가능한 연결, 고정 연결 또는 고정 및 분리 가능한 연결의 조합이 포함된다. 바람직한 구체적인 실시예에서, 밀봉 커넥터는 멤브레인 스택에 고정적으로 연결되는 반면, 측면 플레이트는 멤브레인 스택에 제거 가능하게 연결된다. 이것은 측면 플레이트가 제거되어 다른 구성을 갖는 측면 플레이트로 교체할 수 있다는 장점을 제공한다. 이것은 본 발명에 따른 스택 조립체가 상이한 적용례를 위해 단일의 멤브레인 스택을 사용함으로써 광범위한 다양한 적용례에 사용될 수 있게 한다. 밀폐 구조물을 멤브레인 스택에 연결하는 장점은 밀폐 구조물이 외부 하우징의 하우징 공간에서 밀폐 구조물을 다루고 그리고/또는 배치하는 데에 사용될 수 있다는 것이다. 즉, 밀폐 구조물을 멤브레인 스택에 연결한 후, (민감한(delicate)) 멤브레인 스택만이 아닌 밀폐 구조물을 유지함으로써 전체 유닛을 변위시키는 것이 가능하다. 그 결과, 외부 하우징의 하우징 공간에 배치하는 동안 멤브레인 스택의 손상 위험이 멤브레인 스택에 보호 커버(밀폐 구조물의 형태임)가 없는 공지된 종래 기술에 비해 상당히 감소된다.

다른 장점은 밀폐 구조물이 외부 하우징으로부터 제거될 수 있다는 사실로 인해 외부 하우징이 재사용 및/또는 재활용 가능하다는 것이다. 이것은 외부 하우징이 제거될 필요가 없기 때문에 설치의 작업 시간을 증가시키는 산업 현장과 관련하여 특히 관심을 끈다. (비교적 단단한) 밀폐 구조물만이 미끄러뜨려 빼내고 다른 유닛(밀폐 구조물 및 멤브레인 스택에 의해 형성됨)으로 교체하여 외부 하우징으로부터 제거된다. 제거된 유닛은 재개된 사용을 위해 배치되거나 세척될 수 있는 한편, 설치의 중단 시간은 최소화로 유지된다.

본 발명의 일 실시예에서, 밀폐 구조물은 멤브레인 스택에 고정적으로 연결되어, 일체형 유닛을 형성할 수 있다.

멤브레인 스택과 밀폐 구조물이 고정적으로 연결되는 일체형 유닛을 형성하는 장점은 유닛의 강성이 증가됨으로 인해 외부 하우징의 외부로 쉽게 운반될 수 있고 그리고/또는 외부 하우징에 쉽게 배치될 수 있는 강하고 탄력적인 유닛이 형성된다는 것이다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 밀폐 구조물은 멤브레인 스택에 해제 가능하게 연결될 수 있다.

멤브레인 스택과 밀폐 구조물을 서로 해제 가능하게 연결하는 장점은 밀폐 구조물 또는 적어도 그의 일부가 오래되거나, 손상되거나 그리고/또는 오염된 멤브레인을 교체할 필요가 있을 때 재사용될 수 있다는 것이다. 밀폐 구조물은 단순히 멤브레인 스택으로부터 분리되어 폐기되고 배치될 멤브레인 스택에 다시 연결될 수 있다. 그 결과, 원자재 및 이에 따른 비용의 절감을 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 스택 조립체는 복수의 유동 격실을 포함할 수 있으며, 각각의 유동 격실은 밀폐 구조물의 측면 및 밀폐 구조물의 측면의 제1 밀봉 커넥터로부터 밀폐 구조물의 측면의 제2 밀봉 커넥터로 연장될 수 있는 외부 하우징의 내부 표면의 관련된 부분에 의해 기술될 수 있다.

본 발명에 따른 스택 조립체에서 유동 격실의 장점은 유동 격실이 공급 및/또는 배출 유동을 멤브레인 스택으로 안내하는데 사용될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 각각의 유동 격실은 공급 격실 또는 배출 격실로 사용될 수 있다. 바람직하게는, 격실의 기능은 공급 격실 및 배출 격실이 멤브레인 스택의 반대 측면들에 위치되도록 선택된다. 예를 들어, 사각형 멤브레인 스택의 경우, 외부 하우징 및 밀폐 구조물은 4개의 격실을 형성할 수 있으며, 각각은 멤브레인 스택의 측면에 위치된다. 격실은 2개의 공급 격실 및 2개의 배출 격실로 제공될 수 있으며, 이때 공급 격실은 외부 하우징의 둘레를 따라 볼 때 서로 인접하게 위치된다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 복수의 측면 플레이트에는 유동 격실로부터 멤브레인 스택으로의 그리고/또는 멤브레인 스택으로부터의 유체 유동을 조절하도록 구성되는 유동 개구가 제공될 수 있다.

유동 격실로부터 멤브레인 스택으로의 그리고/또는 멤브레인 스택으로부터의 (선택된 유동 방향에 따름) 유체 유동을 조절하도록 구성되는 유동 개구를 측면 플레이트에 제공함으로써, 멤브레인 스택으로의 유동이 멤브레인 스택 및/또는 멤브레인 스택에서의 멤브레인 셀에 걸쳐 보다 고르게 분할될 수 있다. 개구는 유사한 크기 및 형상일 수 있거나 측면 플레이트의 개구에 의해 달성되는 유동 구성에 따라 상이한 크기 및/또는 형상을 갖도록 선택될 수 있다. 복수의 개구의 크기는 바람직하게는 플레이트의 다공성으로 표현되며, 이것은 본 발명의 목적을 위해 측면 플레이트의 전체 표면 영역의 개방 영역(비-개방 또는 충실한(solid) 영역과 반대됨)의 백분율과 유사하다. 측면 플레이트의 다공성은 스택 조립체로 수행되는 프로세스의 유형에 따른다. RED와 같이 이온성 단락으로 인한 손실이 감소되고 그리고/또는 방지되어야 하는 프로세스의 경우, 다공성은 0.1% - 75% 범위, 바람직하게는 0.5% - 50% 범위, 그리고 더 바람직하게는 1% - 25% 범위에 있다. 이온성 단락 전류로 인한 손실이 덜 중요한 다른 프로세스의 경우, 다공성은 10% - 99% 범위(99%의 경우 측면 플레이트가 프레임일 뿐임), 바람직하게는 50% - 99% 범위에 있다.

대안적으로, 다공성은 또한 0.1 - 100mbar 범위, 바람직하게는 0.1 - 50mbar 범위, 그리고 더 바람직하게는 0.1 - 15mbar 범위의 플레이트에 걸친 압력 구배를 초래하도록 선택될 수 있다.

본 발명의 목적을 위해 복수의 측면 플레이트는 또한 유동 개구가 제공되는 천공된 플레이트로서 제공될 수 있다.

유동 개구는 유리하게는 (멤브레인 스택을 향해 볼 때) 개구의 길이 및 개구의 크기를 조정함으로써 이온성 단락 전류를 감소시키는 데에 사용될 수 있다.

이러한 실시예는, 측면 플레이트가 예를 들어 다른 크기의 개구를 갖는 측면 플레이트로 교체될 수 있게 하여 스택 조립체에 사용되는 유체와 관련하여 스택 조립체의 유연성을 증가시기 때문에, 멤브레인 스택에 분리 가능하게 연결될 수 있는 밀폐 구조물과 관련하여 특히 유리하다(즉, 다른 유체는 유동을 조절하기 위해 다른 크기의 유동 개구가 필요할 수 있음).

바람직한 실시예에서, 유동 개구의 적어도 일부에는 측면 플레이트의 표면으로부터 외부 하우징의 내벽을 향해 연장되는 튜브 또는 파이프와 같은 중공의 유동 돌출부(projection)가 제공된다.

중공의 유동 돌출부를 제공하는 장점은 돌출부가 스택 조립체에서 이온성 단락 전류를 감소시킨다는 것이다. 이것은 돌출부가 유체 유동 경로 길이를 증가시켜 이온 저항성을 증가시켜 이온성 단락 전류를 감소시키게 된다는 사실에 기인한다.

일 실시예에서, 측면 플레이트에는 개구를 형성하는 허니콤(honeycomb) 구조물이 제공될 수 있다.

허니컴 구조물의 장점은 개구를 통한 유동을 실질적으로 난류로부터 실질적으로 층류로 전환시킨다는 것이다. 또한, 이러한 구조물은 비교적 가볍고 제조 비용이 비교적 저렴하다. 이것은 예를 들어 튜브들을 함께 연결(즉, 용접)하여 허니콤 구조물을 갖는 플레이트를 형성함으로써 수행될 수 있다. 허니컴 구조물은 위에서 언급한 것과 유사한 다공성 범위를 가질 수 있다. 본 발명의 목적을 위해, 허니 콤은 비대칭 허니컴 구조물을 또한 포함하는 것으로 간주되어야 한다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 스택 조립체는 외부 하우징의 제1 단부에 연결 가능한 제1 단부 플레이트 및 외부 하우징의 제2 단부에 연결 가능한 제2 단부 플레이트를 추가로 포함할 수 있으며, 하나 또는 둘 모두의 단부 플레이트에는 바람직하게는 유동 격실로의 그리고/또는 유동 격실로부터의 유체 유동을 제공하기 위한 유동 개구가 제공될 수 있다.

외부 하우징의 제1 및 제2 개구에는 바람직하게는 외부 하우징에서 멤브레인 스택 및 밀폐 구조물을 둘러싸도록 단부 플레이트가 제공된다. 이와 같이, 외부 하우징에 멤브레인 스택과 함께 밀폐 구조물을 삽입한 후 바람직하게 배치되는 단부 플레이트는 하우징의 내부 공간을 폐쇄하기 위해 외부 하우징의 개구에 연결된다. 바람직하게는, 단부 플레이트 중 적어도 하나에는 공급 및/또는 배출 유동이 각각 내부 공간에 들어가고 그리고/또는 내부 공간으로부터 빠져나갈 수 있게 하도록 하나 또는 그보다 많은 유동 개구가 제공된다. 바람직하게는, 하나 또는 그보다 많은 유동 개구의 각각은 내부 공간에 형성되고 그와 유체 연결되어 있는 유동 격실 중 하나와 관련된다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 제1 및 제2 단부 플레이트 중 하나 또는 둘 모두에는 전극과 연결 가능한 전극 격실이 제공될 수 있으며, 이때 전극은 멤브레인 스택에 작동 가능하게 연결된다. 전극은 바람직하게는 이온 전류(ionic current)를 전기 전류(electrical current)로 또는 그 반대로 변환하도록 구성된다. 또한, 전극 격실은 격실에 전극 및/또는 전해질을 포함할 수 있다.

제1 및 제2 단부 플레이트 중 하나 또는 둘 모두에 전극이 제공되는 본 발명에 따른 일 실시예에서, 전극 중 적어도 하나는 관련된 단부 플레이트에 제거 가능하게 연결된다.

적어도 하나의 제거 가능한 전극을 갖는 장점은 스택 조립체가 조립된 상태에 있을 때 전극을 제거함으로써 하우징 공간에 접근할 수 있다는 것이다. 이렇게하면 단부 플레이트를 제거하고 단부 플레이트에 연결된 유체 도관을 분리할 필요가 없다. 이에 의해, 예를 들어 유지 보수 및/또는 청소를 위해 멤브레인 스택, 밀폐 구조물 및/또는 하우징 공간에 접근할 수 있게 된다. 이것은 단부 플레이트로부터 전극만이 제거되거나 전극 격실(전극을 포함함)이 제거되는 것을 의미할 수 있다. 전극 격실의 경우, 공급/배출 개구가 이에 연결될 수 있고 전극 격실과 함께 제거되어 (끝의) 멤브레인이 접근 가능하거나 심지어 제거 가능하도록 할 수 있다.

다른 장점은 전극 및/또는 멤브레인 스택의 상부 멤브레인이 단부 플레이트를 제거하지 않고도 쉽게 교체할 수 있다는 것이다. 이것은 유지 보수 비용을 감소시킨다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 스택 조립체의 각각의 단부 플레이트에는 밀봉 링이 제공될 수 있으며, 밀봉 링은 단부 플레이트와 단부 플레이트가 결합되는 외부 하우징의 개구 사이에 위치되며, 밀봉 링은 단부 플레이트와 외부 하우징의 해당 개구 사이에 유체-기밀의 밀봉을 제공한다.

단부 플레이트와 외부 하우징의 개구 사이의 연결을 밀봉하여 차단함으로써, 내부 공간을 환경으로부터 효과적으로 봉쇄하여, 오염 위험을 줄이고 성능을 향상시킨다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 복수의 측면 플레이트 중 적어도 하나는 길이와 폭을 갖는 중앙 개구을 갖는 프레임 및 프레임의 중앙 개구에 위치되는 다공성 층을 포함하며, 다공성 층은 멤브레인 스택으로의 그리고/또는 멤브레인 스택으로부터의 유체 유동을 안내하도록 구성된다.

유체 유동이 안내되는 다공성 재료의 층을 제공하면 멤브레인 스택에서의 멤브레인에 걸쳐 유체 유동이 보다 균일하게 분포되고 동시에 공지된 멤브레인 스택에 비해 이온성 단락 전류가 감소된다는 것을 발견하였다. 결과적으로, 멤브레인 스택의 성능과 이에 따른 스택 조립체의 성능이 크게 향상된다.

일 실시예에서, 스택 조립체는 측면 플레이트 및 측면 플레이트의 유동 개구를 덮는 다공성 층(존재하는 경우)을 모두 포함하여, 유체 유동은 측면 플레이트의 유동 개구와 다공성 층 모두를 통과하게 된다. 이러한 실시예에서, 다공성 층은 측면 플레이트와 멤브레인 스택 사이에 위치될 수 있고 바람직하게는 유동 격실에서 측면 플레이트의 측면에 위치된다. 또한, 다공성 층은 별도의 층으로 제공되거나 또는 측면 플레이트에 일체로 형성되거나 연결될 수 있다.

일 실시예에서, 다공성 층은 유체 유동이 측면 플레이트 및 멤브레인 스택에 각각 들어가기 전에 다공성 층을 통해 흐르게 강제되도록 밀봉 커넥터의 적어도 일부상에서 밀봉 커넥터에 연결되는 측면 플레이트의 에지 위로 연장되는 별도의 층으로서 제공된다. 이것은 밀봉 커넥터 근처의 다공성 층의 측면 에지에서 유체의 누출 위험을 줄인다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 다공성 층은 1% - 90% 범위, 바람직하게는 2.5% - 75% 범위, 그리고 더욱 바람직하게는 5% - 50% 범위의 다공성을 가질 수 있다.

상기 언급된 범위의 다공성은 멤브레인 스택으로의 크게 분산된 유동을 허용하고, (이온성) 단락 전류를 상당히 감소시키며 그리고 동시에 스택 조립체를 통해 충분히 많은 양의 유체 유동을 허용하는 것으로 밝혀졌다.

더욱이, 다공성 층은 또한 멤브레인 스택에 들어가기 전에 유체를 여과하기 위한 필터로서 작용하여, 멤브레인 스택의 오염을 감소시킨다. 추가적으로, 다공성 층은 또한 예를 들어 공기와 같은 가스를 사용하여 멤브레인 스택을 청소할 때 기포를 더 작은 기포로 분해하여, 멤브레인에 걸쳐 보다 균일한 분포를 일으키고 이에 따라 보다 효율적인 세척 프로세스를 가능케 한다. 또한, 분해된 기포는 압력 강하를 증가시키고 그리고/또는 내부 스택 저항을 향상시키고 (이에 따라) 스택 성능을 감소시키는 유동 채널/스페이서에 잡힐 가능성이 적다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 다공성 층의 두께 및/또는 다공성은 다공성 층에 걸친 압력 구배가 0.1 - 100mbar의 범위, 바람직하게는 0.1 - 50mbar의 범위, 그리고 보다 바람직하게는 0.1 - 15mbar의 범위에 있도록 선택될 수 있고 그리고/또는 층의 두께는 0.01mm - 100mm의 범위, 그리고 바람직하게는 0.1mm - 10mm의 범위에 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 다공성 층은 친수성의 다공성 층일 수 있다.

친수성의 다공성 층의 장점은 유동 저항을 낮춰 유체 유동을 개선한다는 것이다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 다공성 층은 다공성 포일 또는 다공성 그물형 부재(netting)일 수 있다.

층은 상이한 형태로 제공될 수 있지만, 바람직하게는 포일 또는 다공성 그물형 부재로 제공된다. 이의 장점은 수용 가능한 비용에 대해 비교적 제조하기 쉽다는 것이다. 다른 장점은 포일이나 그물형 부재를 측면 플레이트에 쉽게 적용할 수있어 스택 조립체를 보다 빠르고 효율적으로 제조할 수 있게 한다는 것이다. 더욱이, 포일과 그물형 부재는 일정한 기공 크기 및/또는 다공성을 얻기 위해 매우 정확한 사양에 따라 제조될 수 있다. 이것은 특히 플라스틱으로 만들어진 직물 또는 압출 그물형 부재에 해당된다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 측면 플레이트 및/또는 다공성 층은 플라스틱과 같은 비-이온 전도성 재료로 제조된다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 스택 조립체에는 차단 스페이서(blocking spacer) 및/또는 차단 멤브레인이 제공되며, 차단 스페이서 및/또는 차단 멤브레인은 멤브레인 스택에 위치하며 차단 스페이서 및/또는 차단 멤브레인의 일부는 멤브레인 스택의 측면으로부터 멤브레인의 측면과 관련된 측면 플레이트를 향해 연장되며, 측면 플레이트와 연결된, 또는 다중 측면 플레이트의 경우의, 차단 스페이서 및/또는 차단 멤브레인은 인접한 측면 플레이트들 사이에서 연장된다.

차단 스페이서 및/또는 차단 멤브레인의 장점은 (이온성) 단락 전류를 실질적으로 방지한다는 것이다. 멤브레인 스택의 측벽을 넘어 연장되는 차단 스페이서 및/또는 차단 멤브레인의 일부는 유동을 차단하기 위해 멤브레인 스택의 측면과 관련된 측면 플레이트와 연결된다.

측면 플레이트가 복수의 인접한 측면 플레이트를 포함하는 다른 실시예에서, 차단 스페이서 및/또는 차단 멤브레인은 중심 축에 평행한 유동을 차단하기 위해 인접한 측면 플레이트들 사이에서 연장될 수 있다. 또한, 멤브레인 스택의 측면과 중심 축 방향의 측면 플레이트 사이의 유동은 차단 스페이서 및/또는 차단 멤브레인에 의해 실질적으로 차단된다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 측면 플레이트에는 측면 플레이트로부터 측면 플레이트와 관련되는 멤브레인 스택의 측벽을 향해 연장되는 차단 요소가 제공되며, 차단 요소는 멤브레인 스택의 측부와 연결되거나, 멤브레인 스택의 인접한 멤브레인들 사이에서 연장된다.

본 발명에 따른 차단 요소의 장점은 중심 축을 따라 (이온성) 단락 전류를 실질적으로 방지한다는 것이다. 또한, 중심 축에 평행한 방향으로의 측면 플레이트와 멤브레인 스택의 측면 사이의 유동은 차단 스페이서 및/또는 차단 멤브레인에 의해 실질적으로 차단된다.

일 실시예에서, 측면 플레이트 및/또는 멤브레인 스택에는 유동 격실로부터 멤브레인 스택으로의 훨씬 더 균일한 유동을 제공하기 위해 유동 전환기가 제공된다.

본 발명에 따른 스택 조립체는 위에서 언급된 ED 및 RED 적용을 포함하는 광범위한 다양항 적용에서 사용될 수 있다는 점에 유의한다. 그러나, 본 발명에 따른 스택 조립체는 또한 다른 적용에서 유리하게 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 또한 본 발명에 따른 스택 조립체를 포함하는 에너지 저장 시스템, 본 발명에 따른 스택 조립체를 포함하는 연료 전지, 본 발명에 따른 스택 조립체를 포함하는 흐름 전지, 예를 들어 레독스-흐름 전지 및 본 발명에 따른 스택 조립체를 포함하는 여과 장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 스택 조립체를 조립하기 위한 방법에 관한 것으로, 본 방법은,

- 중심 축 및 내부 공간을 갖는 세장형의 중공의 외부 하우징으로서, 외부 하우징은 제1 단부로부터 제2 단부로 연장되는, 외부 하우징;

- 복수의 멤브레인 셀을 포함하는 멤브레인 스택;

- 복수의 측면 플레이트;

- 복수의 밀봉 커넥터; 및

- 제1 단부 및 제2 단부를 폐쇄하도록 구성된 단부 플레이트;를 제공하는 단계;

- 멤브레인 스택을 둘러싸도록 구성된 밀폐 구조물을 형성하기 위해 밀봉 커넥터를 사용하여 측면 플레이트의 측면 에지를 서로 연결하는 단계;

- 멤브레인 스택을 밀폐 구조물에 위치시키는 단계;

- 둘러싸여진 멤브레인 스택을 갖는 밀폐 구조물을 제1 단부 또는 제2 단부를 통해 외부 하우징의 내부 공간으로 슬라이딩시키는 단계; 및

- 단부 플레이트로 제1 개구 및 제2 개구를 폐쇄하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따른 스택 조립체를 조립하기 위한 방법은 전술한 본 발명에 따른 스택 조립체와 유사한 효과 및 장점을 제공한다.

본 발명에 따른 스택 조립체를 조립하기 위한 방법의 장점은 멤브레인 스택이 밀폐 구조물에서 생성되고 위치될 수 있다는 것이며, 이것은 후속적으로 멤브레인 스택을 외부 하우징으로 운반하고 그리고/또는 삽입하는 데에 사용될 수 있다는 것이다. 결과적으로, 멤브레인 스택 및 밀폐 구조물에 의해 형성된 전체 유닛은 외부 하우징과 관련하여 제거 가능하다(이에 따라 교환 가능함). 더욱이, 밀폐 구조물의 조립이 외부 하우징의 외부에서 수행될 수 있기 때문에, 밀폐 구조은 비교적 쉽게 조립될 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 방법은 멤브레인 스택의 보다 효율적이고 쉬운 조립을 가능케 한다.

다른 장점은 멤브레인 스택과 밀폐 구조물 사이의 연결뿐만 아니라 밀폐 구조물과 외부 하우징 사이의 연결이 다양한 다른 연결 방법 중 하나를 사용하여 수행될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 이것은 분리 가능한 연결을 사용할 수 있게 하여, 다른 구성 요소들이 교체되고 그리고/또는 재사용될 수 있는 모듈식 스택 조립체가 생성된다.

본 발명에 따른 방법의 일 실시예에서, 멤브레인 스택을 밀폐 구조물에 위치시키는 단계는 제1 단계에서 측면 플레이트가 멤브레인 스택의 각각의 측벽에 대해 위치된다는 점에서 밀폐 구조물을 형성하는 동안 수행될 수 있고, 이어서 밀봉 커넥터를 사용하여 측면 플레이트의 측면 에지를 서로 연결하는 단계가 수행된다.

또한, 본 발명은 에너지를 생성하고 그리고/또는 전기 투석 프로세스를 수행하기 위한 방법에 관한 것으로, 본 방법은,

- 본 발명에 따른 스택 조립체를 제공하는 단계;

- 스택 조립체에 유체 유동을 제공하는 단계; 및

- 유체 유동으로부터 에너지를 생성하고 그리고/또는 전기 투석 프로세스를 수행하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따른 에너지를 생성하고 그리고/또는 전기 투석 프로세스를 수행하기 위한 방법은 전술한 스택 조립체 및 본 발명에 따른 스택 조립체를 조립하기 위한 방법과 유사한 효과 및 장점을 제공한다.

본 발명의 추가 장점, 특징 및 세부 사항은 바람직한 실시예에 기초하여 설명되며, 아래와 같은 첨부된 도면들이 참조된다.
도 1a는 본 발명에 따른 스택 조립체의 일 예의 사시도를 도시하고;
도 1b는 본 발명에 따른 스택 조립체의 제2 예의 사시도를 도시하며;
도 2a는 도 1a의 스택 조립체의 횡단면도를 도시하고;
도 2b는 도 1b의 스택 조립체의 횡단면도를 도시하며;
도 2c는 본 발명에 따른 스택 조립체의 제3 예의 횡단면도를 도시하고;
도 2d는 본 발명에 따른 스택 조립체의 후속하는 예의 횡단면도를 도시하며;
도 3a는 단부 플레이트가 제거된 도 1a의 스택 조립체의 정면도를 도시하고;
도 3b는 단부 플레이트가 제거된 도 1b의 스택 조립체의 정면도를 도시하며;
도 3c는 단부 플레이트가 제거된 도 2c의 스택 조립체의 정면도를 도시하고;
도 3d는 밀봉 커넥터와 2개의 결합된 측면 플레이트 사이의 대안적인 연결의 절개도를 도시하며;
도 3e는 단부 플레이트가 제거된 도 2d의 스택 조립체의 정면도를 도시하고;
도 4는 도 1b의 스택 조립체의 사시도를 도시하며;
도 5는 본 발명에 따른 스택 조립체의 제4 예의 횡단면의 상세한 사시도를 도시하고;
도 5a는 본 발명에 따른 스택 조립체의 제5 예의 횡단면의 상세한 사시도를 도시하며;
도 5b는 도 5a의 스택 조립체(단부 플레이트가 없음)의 정면도를 도시하고;
도 6a는 본 발명에 따른 멤브레인 스택의 일 예를 도시하며;
도 6b는 도 6a의 멤브레인 스택의 상세도를 도시하고;
도 7a는 본 발명에 따른 멤브레인 스택의 제2 예를 도시하며;
도 7b는 도 7a의 멤브레인 스택의 상세도를 도시하고;
도 8a는 도 6의 유동 가이드의 사시도를 도시하며;
도 8b는 도 6의 유동 가이드의 측면도를 도시하고; 그리고
도 9는 본 발명에 따른 유동 분배기 요소의 개략적인 예를 도시한다.

본 발명에 따른 스택 조립체(stack assembly)(2)의 예(도 1a, 2a, 3a 참조)는 외벽(4a)과 내벽(4b) 및 길이(L1)를 갖는 세장형 튜브(4)를 포함한다. 세장형 튜브(4)는 중심 축(A)의 주위에서 제1 단부(6)로부터 제2 단부(8)로 연장되며, 이러한 단부들은 이 예에서 개방 단부이며, 이에 의해 하우징 공간(10)을 형성한다. 제1 단부(6) 및 제2 단부(8)는 개개의 단부 플레이트(12, 14)에 의해 밀봉식으로 폐쇄 가능하며, 이에 따라 하우징 공간(10)이 환경(16)으로부터 밀봉식으로 밀폐된다. 이 예에서 단부 플레이트(12, 14)에는 유체가 하우징 공간(10)의 안팎으로 흐르도록 하기 위한 유동 개구(18, 20)가 제공된다. 밀봉부(15)가 단부 플레이트(12, 14)와 튜브(4)의 개개의 단부(6, 8) 사이에 제공될 수 있다. 또한, 이 예에서, 단부 플레이트(12)에는 전극(11)을 갖는 전극 플레이트(13)가 제공된다.

스택 조립체(2)는 또한 서로 적층되어 있는 복수의 멤브레인 셀(cell)(24, 524)에 의해 형성되는 멤브레인 스택(membrane stack)(22)(도 6a-b, 7a-b 참조)을 포함한다. 멤브레인 스택(22)의 측면(22a, 22b, 22c, 22d)에는 개개의 측면 플레이트(26, 28, 30, 32)가 제공되며, 이러한 측면 플레이트들은 이 예에서 멤브레인 스택(22)과 인접하고 멤브레인 스택(22)의 전체 길이(L2)에 걸쳐 연장된다. 측면 플레이트(26, 28, 30, 32)는 밀봉 커넥터(34, 36, 38, 40)를 통해 서로 연결되어 밀폐 구조물(enclosing structure)(41)을 형성한다. 각각의 측면 플레이트(26, 28, 30, 32)는 단일의 플레이트로 형성될 수 있지만, 서로 옆에 위치되는 복수의 플레이트로 형성될 수도 있다. 이 예에서, 측면 플레이트(26)는 복수의 인접한 측면 플레이트(26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f, 26g, 26h, 26i, 26j)를 포함한다. 측면 플레이트(28, 30, 32)는 복수의 개개의 인접한 측면 플레이트(28a - 28j, 30a - 30j, 32a - 32j)를 포함한다.

각각의 밀봉 커넥터(sealing connector)(34, 36, 38, 40)는 단일의 밀봉 커넥터로 형성될 수 있거나 길이(L2)를 따라서 볼 때 서로 인접하게 위치된 복수의 밀봉 커넥터로 형성될 수도 있다.

측면 플레이트(26, 28, 30, 32) 및 밀봉 커넥터(34, 36, 38, 40)는 함께 밀폐 구조물(41)을 형성하여 멤브레인 스택(22)을 둘러싸고 유지한다. 밀폐 구조물(41)은 멤브레인 스택(22)에 고정적으로 연결될 수 있지만, 멤브레인 스택(22)에 해제 가능하게 연결될 수도 있다. 후자는 밀폐 구조물(41)에서 멤브레인 스택(22) 및/또는 멤브레인 스택(22)의 개별 멤브레인 셀(24)을 클램핑함으로써 수행될 수 있다.

대안적인 예(도 3d 참조)에서, 밀폐 구조물(41)은 함께 밀폐 구조물(41)을 형성하여 멤브레인 스택(22)을 둘러싸고 유지하도록 측면 플레이트(26, 28, 30, 32)와 밀봉 커넥터(34, 36, 38, 40) 사이에 상이한 연결을 포함할 수 있다. 이 예에서, 밀봉 커넥터(34, 36, 38, 40)는 비교적 얇고, 측면 플레이트(26, 28, 30, 32)는 서로 비교적 짧은 거리에 제공된다.

밀폐 구조물(41)은 세장형 튜브(4)에 슬라이딩식으로 삽입 가능하도록 구성되어, 밀봉 커넥터(34, 36, 38, 40)는 이 경우 세장형 튜브(4)인 외부 하우징(4)의 내벽(4b)과 밀봉식으로 연결되게 된다.

밀폐 구조물(41) 및 밀폐된 멤브레인 스택(22)이 세장형 튜브(4)에 삽입될 때, 밀봉 커넥터(34, 36, 38, 40)와 내벽(4b) 사이의 밀봉 연결은 유동 격실(42, 44, 46, 48)의 형성을 초래한다. 이 예(도 3a 참조)에서 각각의 유동 격실(42, 44, 46, 48)은 2개의 밀봉 커넥터, 하나의 측면 플레이트 및 내벽(4b)의 일부에 의해 기술된다. 예를 들어,도 1a, 2a, 3a에서 볼 수 있는 바와 같이, 유동 격실(42)은 밀봉 커넥터(34, 36), 측면 플레이트(26) 및 내벽(4b)의 일부에 의해 기술된다.

측면 플레이트(26, 28, 30, 32)에는 유동 격실(42, 44, 46, 48)로부터 멤브레인 스택(22)의 멤브레인 셀(24)로의 유체의 유동을 조절하는 복수의 유동 개구(50)가 제공된다. 이 예에서, 멤브레인 셀(24, 524)은 서로의 위에 위치되는 AEM 및 CEM 멤브레인에 의해 형성된다. 각각의 멤브레인 셀(24, 524)은 2개의 멤브레인으로 형성되며, 이들은 2개의 반대쪽에서 서로 연결되어 멤브레인 격실을 형성한다(도 6a, 6b, 7a, 7b 참조). 이 예에서, 멤브레인 격실의 멤브레인은 (통상적인) 스페이서와 함께 실질적으로 프로파일링되지 않은(unprofiled) 멤브레인에 의해 형성된다(여기서, 스페이서는 일부 실시예에서 또한 생략될 수도 있음). 대안적으로, 프로파일링된 멤브레인은 본 발명에 따른 유동 가이드와 함께 사용될 수도 있다. 유체는 멤브레인 셀(24, 524)을 통해 제1 측면으로부터 반대쪽의 제2 측면으로 (또는 그 반대로) 안내 가능하다. 바람직하게는, 멤브레인 셀은 직교류(cross-flow) 스택(22)이 실현되도록 교대로 적층된다.

본 발명에 따른 스택 조립체(102)의 제2 예(도 1b, 2b, 3b, 4 참조)는 외벽(104a)과 내벽(104b) 및 길이(L1)를 갖는 세장형 튜브(104)를 포함한다. 세장형 튜브(104)는 제1 단부(106)로부터 제2 단부(108)까지 중심 축(A) 주위로 연장되며, 이러한 단부들은 이 예에서 개방 단부이며, 이에 따라 하우징 공간(110)을 형성한다. 제1 단부(106) 및 제2 단부(108)는 개개의 단부 플레이트(112, 114)에 의해 밀봉식으로 폐쇄 가능하며, 이에 따라 하우징 공간(110)을 환경(16)으로부터 밀봉식으로 폐쇄한다. 이 예에서 단부 플레이트(112, 114)에는 유체가 하우징 공간(110)의 안팎으로 흐르도록 하기 위한 유동 개구(118, 120)가 제공된다. 밀봉부(115)는 튜브(104)의 단부 플레이트(112, 114)와 개개의 단부(106, 108) 사이에 제공될 수 있다. 또한, 단부 플레이트(114)에는 이 예에서 단부 플레이트(114)에 제거 가능하게 연결되는 전극 플레이트(113)가 제공된다. 전극 플레이트(113)은 바람직하게는 적어도 하나의 전극(111)을 포함한다. 덧붙여, 도 4는 단부 플레이트(114)와 튜브(104) 사이에 위치된 폐쇄/클램핑 링(117)을 명확하게 도시한다. 이 예에서 시거 링(seeger ring)(117)인 클램핑 링(117)은 멤브레인 스택을 함께 유지하기 위해 종래의 멤브레인 조립체에서 사용되는 풀 로드(pull rod)의 기능을 대체한다.

스택 조립체(102)는 또한 서로 적층된 복수의 멤브레인 셀(24)에 의해 형성되는 멤브레인 스택(22)을 포함한다(도 6a, 6b 참조). 멤브레인 스택(22)의 측면(22a, 22b, 22c, 22d)에는 개개의 측면 플레이트(126, 128, 130, 132)가 제공되며, 이러한 측면 플레이트들은 이 예에서 멤브레인 스택(22)과 인접하고 멤브레인 스택(22)의 전체 길이(L2)에 걸쳐 연장된다. 이 예에서 측면 플레이트(126, 128, 130, 132)는 프레임(126a, 128a, 130a, 132a)에 의해 형성되며, 이들 각각은 결합된(associated) 다공성 층(126b, 128b, 130b, 132b)을 둘러싼다. 프레임(126a, 128a, 130a, 132a)은 밀봉 커넥터(134, 136, 138, 140)를 통해 서로 연결되어 밀폐 구조물(141)을 형성한다. 다공성 층(126b, 128b, 130b, 132b)은 (도 2b에 도시된 바와 같이) 멤브레인 스택(22)과 인접하고 근접하도록 구성될 수 있지만, 개방 공간 또는 챔버(133)가 다공성 층(126b, 128b, 130b, 132b)과 밀폐 구조물(141) 내에 위치된 멤브레인 스택(22)의 측면 사이에 존재하도록 결합된 프레임(126a, 128a, 130a, 132a)보다 약간 더 얇을 수도 있다(도 4 참조). 챔버(133)는 또한 유동 분배기 요소(264)로 채워질 수 있다.

스택 조립체(202)의 제3 예(도 2c, 3c 참조)는 외벽(204a)과 내벽(204b) 및 길이(L1)를 갖는 세장형 튜브(204)를 포함한다. 세장형 튜브(204)는 제1 단부(206)로부터 제2 단부(208)까지 중심 축(A) 주위로 연장되며, 이러한 단부들은 이 예에서는 개방 단부이며, 이에 따라 하우징 공간(210)을 형성한다. 제1 단부(206) 및 제2 단부(208)는 개개의 단부 플레이트(212, 214)에 의해 밀봉식으로 폐쇄 가능하며, 이에 따라 환경(16)으로부터 하우징 공간(210)을 밀봉식으로 폐쇄한다. 이 예에서 단부 플레이트(214)에는 유체가 하우징 공간(210)의 안팎으로 흐르도록 하기 위한 유동 개구(218, 220)가 제공된다. 단부 플레이트(212, 214)와 튜브(204)의 개개의 단부(206, 108) 사이에 밀봉부가 제공될 수 있다. 또한, 단부 플레이트(214)에는 단부 플레이트(214)에 제거 가능하게 연결되는 전극 플레이트(213)가 제공된다. 더욱이, 멤브레인 스택(22)은 이 예에서 시거 링(217)에 의해 세장형 튜브(204)에 고정된다.

스택 조립체(202)는 또한 서로 적층된 복수의 멤브레인 셀(24)에 의해 형성되는 멤브레인 스택(22)을 포함한다(도 6 참조). 이러한 특정 예(도 2c, 3c 참조)에서, 멤브레인 스택(22)은 프레임(226a, 228a, 230a, 232a)을 포함하는 측면 플레이트(226, 228, 230, 232)에 의해 둘러싸이고, 각각의 프레임(226a, 228a, 230a, 232a)은 이 예에서 구형 플라스틱 비드(bead)(264) 또는 세장형 원통 요소(264)인 유동 분배기 요소(264)로 채워지며, 세장형 요소(264)는 바람직하게는 실질적으로 전체 길이(L2)에 걸쳐 연장된다. 유동 분배기 요소(264)는 플레이트형 구조물이 형성되도록 각각의 프레임(226a, 228a, 230a, 232a)에 꼭 맞게(snugly) 그리고 꼭 끼게(tight fit) 싸진다. 이것은 요소(264)를 포함하는 전체 밀폐 구조물(241)이 하우징(204)으로부터 제거될 수 있다는 이점을 갖는다.

스택 조립체(202)는 프레임(226a, 228a, 230a, 232a)이 적용되지 않는 구성에서도 사용될 수 있음에 유의한다(도 2d, 3e 참조). 이러한 특정 예(도 2d, 3e 참조)에서, 유동 격실(242, 244, 246, 248)은 바람직하게는 이 예에서 구형 플라스틱 비드(264)인 유동 분배기 요소(264)로 완전히 채워진다. 이러한 특정 실시예에서 유동 격실(242, 244, 246, 248)을 채우는 구형 플라스틱 비드(264)는 멤브레인 스택(22)의 측면으로부터 내부 하우징 벽(4b)까지 연장되도록 꼭 맞게 패킹된다. 밀봉 커넥터(234, 236, 238, 240)와 함께 그들은 밀폐 구조물(241)을 형성한다. 그러나, 상기 언급된 실시예들의 조합은 즉 측면 플레이트가 있거나 없는 부분적으로 채워진 유동 격실(242, 244, 246, 248)에 또한 사용될 수 있다. 이것은 이러한 특정 예에서 밀폐 구조물(241)을 형성하는 밀봉 커넥터(234, 236, 238, 240)와 유동 분배기 요소(264) 사이의 연결이 고정된 연결은 아니지만, 유동 격실(242, 244, 246, 248)에서 함께 꼭 맞는 유동 분배기 요소(264)의 압력을 사용하여 형성된 연결임을 의미한다.

스택 조립체(302)(도 5 참조)의 다른 예는 밀폐 구조물(314)이 배치되는 하우징 공간(310)을 갖는 세장형 튜브(304)의 횡단면도를 도시한다. 이 예에서, 밀폐 구조물(314)은 밀봉 커넥터(334, 336, 338, 340) 및 측면 플레이트(326, 328, 330, 332)를 포함한다. 이 예에서 측면 플레이트(326, 328, 330, 332)는 프레임워크(framework)(326a, 328a, 330a, 332a)로 구성되고, 각각의 프레임워크(326a, 328a, 330a, 332a)는 개개의 다공성 재료 층(326b, 328b, 330b, 332b)이 배치되는 중앙 개구를 갖는다. 더욱이, 다공성 층(326b, 328b, 330b, 332b)은 이들이 배치되는 대응하는 프레임워크(326a, 328a, 330a, 332a)보다 더 얇으며, 그에 따라 다공성 층(326b, 328b, 330b, 332b)과 밀폐된 멤브레인 스택(22)의 관련된 측면 사이에 공간 또는 챔버(333)를 형성한다. 이 예에서, 챔버(133) 중 하나는 이 경우 구형 비드(364)인 유동 분배기 요소(364)로 채워진다. 하나 이상의 챔버(133)가 개방된 상태로 유지될 수 있지만, 실제로는 어떠한 챔버(133)도 유동 분배기 요소(264)로 채워지지 않거나 모든 챔버(133)가 유동 분배기 요소(264)로 채워지는 것이 바람직하다. 또한, 도 5는 튜브(304)의 내벽(304b)과 개개의 다공성 층(326b, 328b, 330b, 332b) 사이에서 연장되는 유동 격실(342, 344, 346, 348)을 도시한다.

스택 조립체(402)(도 5a, 5b 참조)의 다른 예는 밀폐 구조물(414)이 배치되는 하우징 공간(410)을 갖는 세장형 튜브(404)의 횡단면도를 도시한다. 이 예에서, 밀폐 구조물(414)은 밀봉 커넥터(434, 436, 438, 440) 및 측면 플레이트(426, 428, 430, 432)를 포함한다. 이 예에서 측면 플레이트(426, 428, 430, 432)는 밀봉 커넥터(434, 436, 438, 440), 멤브레인 스택(22)의 관련된 측면 및 외부 하우징(404)의 내벽(404b) 사이의 전체 공간을 실질적으로 채우도록 형성된다. 이를 위해, 측면 플레이트(426, 428, 430, 432)는 멤브레인 스택(22)의 관련된 측면에 인접하게 배치되는 표면(426c, 428c, 430c, 432c) 및 외부 하우징(404)의 내벽(404b)의 곡률을 실질적으로 따르는 곡면(426d, 428d, 430d, 432d)을 포함한다. 각각의 측면 플레이트(426, 428, 430, 432)는 측면 플레이트의 실질적으로 전체 길이에 걸쳐 중심 축(A)에 실질적으로 평행하게 연장하는 개구(405)를 포함한다. 외부 하우징(404)의 길이를 따라 배치되는 복수의 인접한 측면 플레이트의 경우, 인접한 측면 플레이트는 외부 하우징(404)의 실질적으로 전체 길이에 걸쳐 연장되도록 인접한 개구(405)를 갖는다.

개구(405)는 외부 하우징(404)의 내벽(404b) 및 개구(405)에 인접하여 연장하고 유동 격실(442, 444, 446, 448)을 형성하는 측면 플레이트(426, 428, 430, 432)의 표면에 의해 기술된다.

측면 플레이트(426, 428, 430, 432)에는 개구(405)로부터 멤브레인 스택(22)의 관련된 측면까지 관련된 측면 플레이트(426, 428, 430, 432)의 실질적으로 전체 두께에 걸쳐 연장되는 개구 또는 유동 채널(450)이 내부에 제공될 수 있다. 이 예에서, 유동 채널(450)은 (이온성) 단락 전류(short-cut current)를 감소시키기 위해 개구(405)와 멤브레인 스택(22) 사이의 유동 경로 길이를 증가시키는 데에 사용된다.

본 발명에 따른 일 예에서, 멤브레인 셀(24)은 또한 인접한 멤브레인(54, 56)들 사이에 배치되는 유동 가이드(51)를 포함한다(도 6a, 6b, 8a, 8b 참조). 이 예에서, 유동 가이드(51)는 멤브레인(54)이 부착되는 멤브레인 지지 섹션(53)을 갖는다. 이 예에서, 유동 가이드(51)는 20 - 5,000mm 범위의 길이(LF)를 갖는다. 유동 가이드(51)의 폭 또는 깊이(D1)는 2 - 150mm의 범위에 있는 반면, 유동 섹션(52)의 폭(또는 깊이)(D2)은 1 - 149mm의 범위에 있다. 멤브레인 지지 섹션(53)의 폭(D3)은 이 예에서 1 - 50mm의 범위에 있다. 이 예에서 유동 가이드(51)는 0.015 - 4mm 범위의 총 높이(H1)를 갖는다. 멤브레인 지지 섹션(53)의 높이(H3)는 스트립(51)의 유동 섹션(52)이 멤브레인(54)의 상부 측면(54a)과 유사한 레벨에 있도록 부착되는 멤브레인(54)의 두께(T1)와 실질적으로 동일하다(도 6a, 6b 참조). 이 예에서, 높이(H3)는 0.005 - 2mm의 범위에 있다. 유동 가이드(51)에는 또한 돌출부(58)가 제공되며, 이러한 돌출부는 그 표면(54a)에서 볼 때 멤브레인 표면(54a)보다 높은 높이로 연장된다. 이 예에서 돌출부(58)는 0.01mm - 2mm 범위의 높이(H2)를 갖는다. 따라서, 돌출부(58)는 유체가 유동 격실(42, 44, 46, 48/142, 144, 146, 148/242, 244, 246, 248/342, 344, 346, 348)로부터 멤브레인 셀(24)로 안내되는 유동 채널 또는 개구(60a - 60d)를 형성한다. 이 예에서, 유동 개구(60)는 0.1 - 50mm 범위의 폭(W1)을 가지며, 이것은 이 예에서 돌출부(58)의 폭(W2)의 범위와 동일하다. 유동 가이드(51)에는 폭(W3)이 2 - 150mm인 유동 가이드 연결 섹션(52a)이 또한 제공된다.

멤브레인 스택(522)의 제2 예에서, 멤브레인 스택(522)은 유동 섹션(552) 및 멤브레인 지지 섹션(553)을 갖는 유동 가이드(551)를 포함한다(도 7a, 7b 참조). 멤브레인(554, 556)은 모두 유동 가이드(551)의 멤브레인 지지 섹션(553)에 연결되는 반면, 2개의 다른 멤브레인은 유동 섹션(552) 근처의 유동 가이드(551)의 하부 측면에 연결된다. 유동 섹션(552)은 유동 개구(560, 560a, 560b)로부터 멤브레인 셀(524)을 향해 채널을 형성하는 돌출부(558)들 사이에서 연장된다.

유동 분배기 요소(264)는 상이한 형태, 형상 및/또는 크기로 제공될 수 있다. 유동 분배기 요소(264)의 형상의 예들이 도 9에 제공된다. 세장형 원통 요소(264d)의 길이가 세장형 원통 요소(264d)의 직경보다 훨씬 클 수 있다는 점에 유의한다.

조립체의 사용에 있어서, 유체 유동은 단부 플레이트(12)의 개구(18)를 통해 유동 격실(46, 48;146, 148;246, 24;346, 348)로 제공되어, 공급 유동 격실(46, 48;146, 148;246, 24;346, 348)를 형성한다. 공급 유동 격실(46, 48;146, 148;246, 24;346, 348)로부터 유체는 측면 플레이트(26, 28, 30, 32; 126, 128, 130, 132; 226, 228, 230, 232) 및/또는 다공성 층(126b, 128b, 130b, 132b; 326b, 328b, 330b, 332b) 및/또는 유동 분배기 요소(264)에 의해 유동 채널/개구(60b, 60c)(미도시)를 따라 이 예에서 직교류 구성으로 적층되는 멤브레인 셀(24)들로 분리된다. 멤브레인 셀(24)에서, ED 또는 RED- 프로세스와 같은 프로세스가 발생하고, 유체 유동은 개개의 개구(60a, 60d)(미도시)를 통해 유동 격실(42, 44;142, 144;242, 244;342, 344)로 멤브레인 셀(24)을 빠져 나간다. 이 예에서, 유체 유동은 격실(42, 44;142, 144;242, 244;342, 344)을 단부 플레이트(12, 112, 212, 312)(미도시)에서의 유동 개구(20, 120, 220, 320)(미도시)를 통해 빠져 나간다.

격실(242, 244, 246, 248)을 통과하는 유체 유동은 이 예에서 구형 플라스틱 비드(264)로서 제공되는 유동 분배기 요소(264)에 의해 더 균등하게 분할된다는 것에 주의한다. 다공성 층(126b, 128b, 130b, 132b; 326b, 328b, 330b, 332b)은 개별적으로 또는 유동 분배기 요소(264)와 함께 사용될 수 있다는 것을 주의한다(예를 들어 도 4 참조). 또한, 다공성 층(126b, 128b, 130b, 132b; 326b, 328b, 330b, 332b) 및/또는 유동 분배기 요소(264) 모두는 공지된 기존 스택 조립체에서 사용될 수도 있으며, 단독으로 또는 조합하여 사용하는 것은 본 발명에 따른 스택 조립체로 제한되지 않는다는 것을 주의한다.

각각의 유동 개구(50) 및/또는 유동 개구(60a - 60d)(미도시)의 크기 및 형태는 바람직하게는 멤브레인 셀(24)에 걸쳐 균일하게 분할된 유체 유동을 달성하기 위해 서로 보완하도록 선택된다는 점에 주의한다. 추가적으로, 밀봉은 멤브레인 스택(22)의 측면 플레이트(26, 28, 30, 32)와 측면(22a, 22b, 22c, 22d) 사이에 적용될 수 있다.

본 발명은 전술한 바람직한 실시예들에 결코 제한되지 않는다. 추구하는 권리는 많은 수정이 예상될 수 있는 범위 내에서 다음의 특허청구범위에 의해 정의된다.

2 ... 스택 조립체 6 ... 제1 단부
8 ... 제2 단부 10 ... 하우징 공간
22 ... 멤브레인 스택 26, 28, 30, 32 ... 측면 플레이트
34, 36, 38, 40 ... 밀봉 커넥터 41 ... 밀폐 구조물
404 ... 외부 하우징 A ... 중심 축

Claims (15)

1. 스택 조립체로서,
   - 중심 축을 가지며, 제1 단부로부터 제2 단부로 연장되고, 하우징 공간을 둘러싸는 중공의 외부 하우징;
   - 복수의 멤브레인을 포함하는 멤브레인 스택으로서, 상기 멤브레인 스택은 상기 외부 하우징의 내부에 위치 가능한, 멤브레인 스택;
   - 상기 중심 축에 실질적으로 평행하게 연장되는 복수의 측면 플레이트로서, 상기 복수의 측면 플레이트의 각각의 측면 플레이트는 상기 멤브레인 스택의 측면과 결합되고 결합된 측면을 따라 연장되는, 복수의 측면 플레이트;
   - 상기 중심 축에 실질적으로 평행하게 그리고 상기 외부 하우징의 내부 표면에 인접하여 연장되는 복수의 밀봉 커넥터로서, 상기 복수의 밀봉 커넥터의 각각의 밀봉 커넥터는 2개의 측면 플레이트를 서로 연결하도록 구성되는, 복수의 밀봉 커넥터;를 포함하고,
   상기 밀봉 커넥터 및 상기 측면 플레이트는 밀폐 구조물을 형성하도록 협력하고, 상기 스택 조립체를 사용하는 경우, 상기 밀폐 구조물은 상기 멤브레인 스택을 둘러싸는, 스택 조립체.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 밀폐 구조물은 유닛을 형성하기 위해 상기 멤브레인 스택에 연결되고, 상기 밀폐 구조물은 상기 하우징 공간에 제거 가능하게 위치되는, 스택 조립체.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 밀폐 구조물은 일체형 유닛을 형성하도록 상기 멤브레인 스택에 고정적으로 연결되는, 스택 조립체.
   
4. 제2항에 있어서, 상기 밀폐 구조물은 상기 멤브레인 스택에 해제 가능하게 연결되는, 스택 조립체.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스택 조립체는 복수의 유동 격실을 포함하고, 각각의 유동 격실은 상기 밀폐 구조물의 측면 및 상기 밀폐 구조물의 측면의 제1 밀봉 커넥터로부터 상기 밀폐 구조물의 측면의 제2 밀봉 커넥터로 연장되는 상기 외부 하우징의 내부 표면의 결합된 부분에 의해 기술되는, 스택 조립체.
   
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 측면 플레이트에는 상기 유동 격실로부터 상기 멤브레인 스택으로의 그리고/또는 상기 멤브레인 스택으로부터의 유체 유동을 조절하도록 구성되는 유동 개구가 제공되는, 스택 조립체.
   
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 하우징의 제1 단부에 연결 가능한 제1 단부 플레이트 및 상기 외부 하우징의 제2 단부에 연결 가능한 제2 단부 플레이트를 더 포함하며, 바람직하게는 하나 또는 둘 모두의 단부 플레이트에 상기 유동 격실로의 그리고/또는 상기 유동 격실로부터의 유체 유동을 제공하기 위한 유동 개구가 제공되는, 스택 조립체.
   
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 측면 플레이트 중 적어도 하나는,
   - 길이 및 폭을 가진 중앙 개구를 구비한 프레임; 및
   - 상기 프레임의 중앙 개구에 위치되고 상기 멤브레인 스택으로의 그리고/또는 상기 멤브레인 스택으로부터의 유체 유동을 안내하도록 구성되는 다공성 층;을 포함하는, 스택 조립체.
   
9. 제8항에 있어서, 상기 다공성 층의 길이 및 폭은 결합되는 상기 멤브레인 스택의 측면의 실질적으로 전체 길이 및 폭에 걸쳐 연장되도록 형성되는, 스택 조립체.
   
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 다공성 층은 1% - 90% 범위, 바람직하게는 2.5% - 75% 범위, 더 바람직하게는 5% - 50% 범위의 다공성을 갖는, 스택 조립체.
    
11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다공성 층의 두께 및/또는 다공성은 상기 다공성 층에 걸친 압력 구배가 0.1 - 100mbar 범위, 바람직하게는 0.1 - 50mbar 범위, 보다 바람직하게는 0.1 - 15mbar 범위에 있도록 선택되고, 그리고/또는 상기 다공성 층의 두께는 0.01mm - 100mm 범위, 바람직하게는 0.1mm - 10mm 범위에 있는, 스택 조립체.
    
12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다공성 층은 다공성 포일 또는 다공성 그물형 부재인, 스택 조립체.
    
13. 스택 조립체를 조립하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
    - 중심 축 및 내부 공간을 갖는 중공의 외부 하우징으로서, 상기 외부 하우징은 제1 단부로부터 제2 단부로 연장되는, 외부 하우징;
    - 복수의 멤브레인을 포함하는 멤브레인 스택;
    - 복수의 측면 플레이트;
    - 복수의 밀봉 커넥터; 및
    - 상기 제1 단부 및 제2 단부를 폐쇄하도록 구성된 단부 플레이트;를 제공하는 단계;
    - 상기 멤브레인 스택을 둘러싸도록 구성된 밀폐 구조물을 형성하기 위해 상기 밀봉 커넥터를 사용하여 상기 측면 플레이트의 측면 에지를 서로 연결하는 단계;
    - 상기 멤브레인 스택을 상기 밀폐 구조물에 위치시키는 단계;
    - 둘러싸여진 상기 멤브레인 스택을 갖는 상기 밀폐 구조물을 상기 제1 단부 또는 제2 단부를 통해 상기 외부 하우징의 내부 공간으로 슬라이딩시키는 단계; 및
    - 상기 단부 플레이트로 제1 개구 및 제2 개구를 폐쇄하는 단계;를 포함하는, 스택 조립체를 조립하기 위한 방법.
    
14. 제13항에 있어서, 상기 멤브레인 스택을 상기 밀폐 구조물에 위치시키는 단계는 제1 단계에서 측면 플레이트가 상기 멤브레인 스택의 각각의 측벽에 대해 위치된다는 점에서 상기 밀폐 구조물을 형성하는 동안 수행되고, 이어서 상기 밀봉 커넥터를 사용하여 상기 측면 플레이트의 측면 에지를 서로 연결하는 단계가 수행되는, 스택 조립체를 조립하기 위한 방법.
    
15. 에너지를 생성하고 그리고/또는 전기 투석 프로세스를 수행하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
    - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 스택 조립체를 제공하는 단계;
    - 상기 스택 조립체에 유체 유동을 제공하는 단계; 및
    - 상기 유체 유동으로부터 에너지를 생성하거나 전기 투석 프로세스를 수행하는 단계;를 포함하는, 에너지를 생성하고 그리고/또는 전기 투석 프로세스를 수행하기 위한 방법.
    

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