KR20220040750A - Apparatus for producing nitrogen trifluoride - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 삼불화질소의 제조장치에 관한 것으로, 특히, 복수의 전해조를 하나의 직류 전원부에 연결한 구조를 가지는 삼불화질소의 제조장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for producing nitrogen trifluoride, and more particularly, to an apparatus for producing nitrogen trifluoride having a structure in which a plurality of electrolyzers are connected to one DC power supply unit.
삼불화질소(NF3)는 비점이 약 -129℃이고, 융점은 약 -208℃인 무색의 가스로서, 반도체 디바이스에 사용되는 실리콘, 폴리실리콘, Si3N4, WSi2, MoSi2 등의 소재의 드라이 에칭용 가스, 화학적 기상 증착(CVD) 장치의 세정용 가스 등으로서 사용되고 있다. Nitrogen trifluoride (NF 3 ) is a colorless gas having a boiling point of about -129 ° C and a melting point of about -208 ° C. Silicon, polysilicon, Si 3 N 4 , WSi 2 , MoSi 2 used in semiconductor devices, etc. It is used as a gas for dry etching of materials, a cleaning gas for chemical vapor deposition (CVD) equipment, and the like.
삼불화질소 가스의 제조방법은 2단계 반응법과 1단계 반응법이 알려져 있다.As a method for producing nitrogen trifluoride gas, a two-step reaction method and a one-step reaction method are known.
2단계 반응법은, 제1단계 반응에서 불화수소(HF)를 전기분해하여 불소 가스(F2)를 얻고, 제2단계 반응에서는 제1단계 반응에서 얻어진 불소 가스와 질소함유 화합물(예를 들어, NH3)를 직접 반응시켜 삼불화질소 가스를 제조하는 것이다. In the two-step reaction method, in the first step reaction, hydrogen fluoride (HF) is electrolyzed to obtain fluorine gas (F 2 ), and in the second step reaction, fluorine gas and a nitrogen-containing compound obtained in the first step reaction (for example, , NH 3 ) is directly reacted to produce nitrogen trifluoride gas.
1단계 반응법은, 질소분(예를 들어, NH3) 및 불소분(예를 들어, HF)을 함유하는 용융염을 전해액으로 하여, 전기 분해함으로써 삼불화질소를 제조하는 것이다.The one-step reaction method uses a molten salt containing a nitrogen component (eg, NH 3 ) and a fluorine component (eg, HF) as an electrolytic solution to produce nitrogen trifluoride by electrolysis.
1단계 반응법은 2단계 반응법에 비해, 합성이 1단계로 간단하게 이루어지며, 상대적으로 높은 수율로 고순도의 삼불화질소를 제조할 수 있는 이점을 가지고 있다.Compared to the two-step reaction method, the one-step reaction method has the advantage of being easily synthesized in one step and capable of producing high-purity nitrogen trifluoride in a relatively high yield.
1단계 반응법에 사용되는 종래의 삼불화질소 제조장치에서는, 암모니아-불화수소계 용융염의 전기 분해 반응이 일어나는 전해조에, 정류기에 의해 공업용 교류 전원인 200 내지 400V의 교류 전기를 8V 전후의 직류 전기로 변환하여 공급하였다. 특히, 삼불화질소의 제조장치가 복수의 전해조를 포함하는 경우, 각 전해조마다 1대의 정류기를 연결하여 전해조의 대수와 동일한 대수의 정류기가 사용되어 왔다. In the conventional nitrogen trifluoride production apparatus used in the one-step reaction method, 200 to 400 V AC electricity, which is an industrial AC power source, is supplied to an electrolytic cell in which the electrolysis reaction of ammonia-hydrogen fluoride-based molten salt occurs by a rectifier, and direct current electricity of about 8 V was converted to and supplied. In particular, when an apparatus for manufacturing nitrogen trifluoride includes a plurality of electrolytic cells, one rectifier is connected to each electrolytic cell and the same number of rectifiers as the number of electrolyzers has been used.
그러나, 이러한 종래의 제조장치에서는 전해조의 대수가 증가할수록 정류기의 전력손실이 누적되고, 또한, 복수의 정류기의 사용으로 인해, 제조장치가 커지는 문제가 있었다. However, in this conventional manufacturing apparatus, as the number of electrolyzers increases, the power loss of the rectifier is accumulated, and there is a problem in that the manufacturing apparatus becomes large due to the use of a plurality of rectifiers.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 저감 내지 해결하기 위한 것으로서, 삼불화질소의 제조장치에 사용되는 직류 전원부에서의 전력손실을 저감하여 제조원가를 절감할 수 있으며, 전체적으로 간단한 구조를 가지는 삼불화질소의 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is intended to reduce or solve the problems of the prior art, and it is possible to reduce the manufacturing cost by reducing the power loss in the DC power supply used in the nitrogen trifluoride manufacturing apparatus, and the manufacturing apparatus for nitrogen trifluoride having a simple structure as a whole aims to provide
본 발명의 일 실시양태에 따른 삼불화질소의 제조장치는, 암모니아(NH3)-불화수소(HF)계 용융염으로부터 삼불화질소로의 전기분해 반응이 일어나는 복수의 전해조와, 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 상기 복수의 전해조에 직류 전원을 공급하는 직류 전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다. The apparatus for producing nitrogen trifluoride according to an embodiment of the present invention includes a plurality of electrolytic cells in which an electrolysis reaction from ammonia (NH 3 )-hydrogen fluoride (HF)-based molten salt to nitrogen trifluoride occurs, and AC power to DC power It characterized in that it comprises a DC power supply unit for supplying DC power to the plurality of electrolyzers by conversion.
본 발명의 일 실시양태에 따르면, 삼불화질소의 제조장치의 복수의 전해조는 직류 전원부에 직렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, a plurality of electrolyzers of the apparatus for producing nitrogen trifluoride are connected in series to a DC power supply.
본 발명의 일 실시양태에 따르면, 삼불화질소의 제조장치의 복수의 전해조는 2대 이상 5대 이하인 것을 특징으로 한다. According to one embodiment of the present invention, the plurality of electrolyzers of the apparatus for producing nitrogen trifluoride are characterized in that there are two or more and five or less.
본 발명의 일 실시양태에 따르면, 복수의 전해조의 대수는, 직류 전원부의 출력 전압이 40V보다 작아지도록 정해지는 것을 특징으로 한다. According to one embodiment of the present invention, the number of the plurality of electrolytic cells is characterized in that the output voltage of the DC power supply unit is determined to be less than 40V.
본 발명의 일 실시양태에 따르면, 삼불화질소의 제조장치는, 복수의 전해조에 공통되게 연결되어 각각의 전해조로부터 삼불화질소(NF3)를 포함하는 양극 가스를 배출하는 양극 가스 배출부와, 복수의 전해조에 공통되게 연결되어, 각각의 전해조로부터 수소(H2)를 포함하는 음극 가스를 배출하는 음극 가스 배출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the present invention, the apparatus for producing nitrogen trifluoride is connected in common to a plurality of electrolytic cells and discharges an anode gas containing nitrogen trifluoride (NF 3 ) from each electrolytic cell. And a plurality of It is commonly connected to the electrolytic cell of, from each electrolytic cell hydrogen (H 2 ) It characterized in that it further comprises a cathode gas outlet for discharging a cathode gas containing.
본 발명의 삼불화질소의 제조장치에 의하면, 하나의 직류 전원부에 의해 복수의 전해조에 직류 전원을 공급함으로써, 직류 전원부에서의 전력 손실을 저감하고, 제조장치를 전체적으로 간단하게 구성할 수 있다.According to the apparatus for manufacturing nitrogen trifluoride of the present invention, by supplying DC power to a plurality of electrolyzers by a single DC power supply unit, power loss in the DC power supply unit is reduced, and the manufacturing apparatus as a whole can be configured simply.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 삼불화질소의 제조장치의 모식적 구조도이다.1 is a schematic structural diagram of an apparatus for producing nitrogen trifluoride according to an embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명한다. 다만, 이하에 기재되어 있는 제조 장치의 구성부품의 치수, 재질, 형상 및 그들의 상대 배치, 혹은 제조 방법의 처리 플로우, 반응 조건 등은, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 적절히 변경될 수 있으며, 본 발명의 보호 범위를 이하에 기재된 실시형태로 한정하고자 하는 취지의 것이 아니다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, with reference to drawings, preferable embodiment of this invention is described. However, the dimensions, materials, shapes and relative arrangements of the components of the manufacturing apparatus described below, or the processing flow of the manufacturing method, reaction conditions, etc. may be appropriately changed within the scope of the technical spirit of the present invention, It is not intended to limit the protection scope of the present invention to the embodiments described below.
본 발명의 일 실시형태에 따른 삼불화질소의 제조장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 암모니아(NH3)-불화수소(HF)계 용융염의 전기 분해 반응이 일어나는 복수의 전해조(1)를 포함한다. 도 1에서는, 삼불화질소의 제조장치가 2개의 전해조를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 이하에서 보다 구체적으로 설명되는 바와 같이 2개 이상 5개 이하의 전해조를 가져도 된다.As shown in FIG. 1, the apparatus for manufacturing nitrogen trifluoride according to an embodiment of the present invention includes a plurality of
전해조(1)는 암모니아(NH3)-불화수소(HF)계 용융염의 전기분해가 일어나는 반응 용기로서, 전해액 및 전기 분해 반응의 생성물 가스를 외부와 분리시킨다. 전해조(1)는 원통형 또는 다각통형(예컨대, 사각통형) 등의 형상을 가질 수 있으며, 통상 불소 수지로 이루어지지만, 필요에 따라서 니켈 등의 금속 등의 재질로 이루어질 수도 있다. The
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 전해조(1)에 채워지는 전해액으로서는, 암모니아(NH3)-불화수소(HF)계 용융염이 사용된다. 이러한 암모니아(NH3)-불화수소(HF)계 용융염은, 암모니아(NH3) 가스와 무수불화수소(HF)로부터 조제할 수도 있고, 산성불화암모늄(NH4F·HF)과 무수불화수소(HF)로부터 조제할 수도 있으며, 불화암모늄(NH4F)과 무수불화수소(HF)로부터 조제할 수도 있다. In one embodiment of the present invention, as the electrolytic solution filled in the
예컨대, 전해액은, 별도의 조제 용기 또는 전해조 안에서, 소정량의 암모니아(NH3) 가스와 불화수소(HF) 가스 또는 액을 직접 반응시켜 조제할 수 있다. 암모니아(NH3) 가스와 불화수소(HF) 가스의 반응시에, 10~90 부피% 정도의 건조 불활성가스, 예를 들어, 질소, 아르곤, 헬륨 등을 함께 공급하면, 가스 공급관에 전해액이 역류하는 일 없이 안정적으로 조제할 수 있다. For example, the electrolyte solution, in a separate preparation container or electrolyzer, a predetermined amount of ammonia (NH 3 ) It can be prepared by directly reacting gas and hydrogen fluoride (HF) gas or liquid. Ammonia (NH 3 ) When gas and hydrogen fluoride (HF) gas are reacted, if 10 to 90% by volume of dry inert gas, for example, nitrogen, argon, helium, etc. can be prepared.
다른 조제방법으로서, 별도의 조제 용기 또는 전해조에 산성불화암모늄(NH4F·HF) 및/또는 불화암모늄(NH4F)을 소정량 투입하고, 여기에 소정량의 무수 불화수소(HF) 가스를 불어넣어 전해액을 제조할 수 있다. As another preparation method, a predetermined amount of acid ammonium fluoride (NH 4 F·HF) and/or ammonium fluoride (NH 4 F) is added to a separate preparation container or electrolyzer, and a predetermined amount of anhydrous hydrogen fluoride (HF) gas is added thereto. can be blown to prepare an electrolyte.
전해액의 조성으로는, 불화수소(HF)/암모니아(NH3)의 몰비가 2~3.5인 것이 바람직하다. 몰비가 2 미만인 전해액은 점도가 높아져서 바람직하지 않다. 또한, 몰비가 3.5를 넘으면, 불화수소(HF)의 증기압이 높아져서, 불화수소(HF)의 손실이 커지며, 이로 인해 전해액 조성의 변동이 발생하므로 바람직하지 않다. 불화수소(HF)/암모니아(NH3)의 몰비는 조성의 안정성의 관점에서 2.4~3.2의 범위인 것이 더 바람직하며, 2.5~3.0의 범위인 것이 가장 바람직하다. As a composition of electrolyte solution, it is preferable that the molar ratio of hydrogen fluoride (HF)/ammonia (NH3) is 2-3.5 . An electrolytic solution having a molar ratio of less than 2 is undesirable because of its high viscosity. In addition, when the molar ratio exceeds 3.5, the vapor pressure of hydrogen fluoride (HF) increases, and the loss of hydrogen fluoride (HF) increases, which is not preferable because the composition of the electrolyte is fluctuated. The molar ratio of hydrogen fluoride (HF)/ammonia (NH 3 ) is more preferably in the range of 2.4 to 3.2, and most preferably in the range of 2.5 to 3.0, from the viewpoint of stability of the composition.
본 발명의 일 실시형태에 따른 삼불화질소의 제조장치는, 전해조(1)내에 설치되어 산화반응이 일어나는 양극(2)과 환원반응이 일어나는 음극(3)을 더 포함한다. 전해조(1)내에서의 전기 분해 반응의 결과, 양극(2)에서는 양극가스로서 삼불화질소(NF3)가 발생하고, 음극에서는 음극가스로서 수소(H2)가 발생한다.The apparatus for producing nitrogen trifluoride according to an embodiment of the present invention further includes an
양극(2)의 재질로서는, 니켈 및 니켈 함량이 높은 금속이 사용되며, 음극(3)의 재질로서는, 은, 스텐레스스틸, 니켈 및 모넬 등이 사용될 수 있다. As the material of the
전해조(1)는, 양극(2)과 음극(3) 사이에 설치된 격벽(4)에 의해 양극실과 음극실로 구분된다. 격벽(4)은, 양극(2)으로부터 발생한 삼불화질소(NF3)와 음극(3)으로부터 발생한 수소(H2)가 혼합되어 발화/폭발이 일어나는 것을 막기 위한 분리 수단이다. 삼불화질소(NF3)와 수소(H2)를 보다 확실히 분리하기 위해, 격벽(4)의 하단이 전해액면보다 아래가 되도록 한다. 격벽(4)의 재질은 전해조(1)의 재질과 동일한 것을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The electrolytic cell (1) is divided into an anode chamber and a cathode chamber by a partition wall (4) provided between the anode (2) and the cathode (3). The
본 발명의 일 실시형태에 따른 삼불화질소의 제조장치는, 양극(2)에서 생성되어 전해액면과 전해조(1)의 양극실의 상면사이에 모인 삼불화질소(NF3)를 외부로 배출하기 위한 양극가스 배출부(5)와, 음극(2)에서 생성되어 전해액면과 전해조(1)의 음극실의 상면 사이에 모인 수소(H2)를 외부로 배출하기 위한 음극가스 배출부(7)를 더 포함한다.The apparatus for producing nitrogen trifluoride according to an embodiment of the present invention is to discharge nitrogen trifluoride (NF 3 ) generated in the
도 1에 도시하지 않았으나, 양극가스와 음극가스의 외부로의 배출을 용이하게 하기 위해, 전해조(1)의 양극실측 및 음극실측에 질소 가스 등의 불활성 가스를 캐리어 가스로서 송입(送入)할 수 있다. Although not shown in FIG. 1, in order to facilitate the discharge of the anode gas and the cathode gas to the outside, an inert gas such as nitrogen gas is fed as a carrier gas to the anode chamber side and the cathode chamber side of the
본 발명의 일 실시형태에 따른 삼불화질소의 제조장치는, 전해조(1)에 소정의 전압의 직류 전원을 공급하는 직류 전원부(10)를 더 포함한다. 직류 전원부(10)는 소정의 전압(예컨대, 200V 내지 400V)의 교류 전원을 입력받아, 소정의 전압의 직류 전원으로 전환하여 공급하는 A/D 컨버터 또는 정류기를 포함할 수 있다. 직류 전원부(10)는, 예컨대, 반도체 정류기나 이를 포함하는 A/D 컨버터로 구성될 수 있으나, 그 구체적인 구현은 이에 한정되지 않는다. The apparatus for producing nitrogen trifluoride according to an embodiment of the present invention further includes a DC
직류 전원부(10)는 전해조(1)의 전해 전류밀도가 50~200A/dm2이 되도록 출력이 정해지는 것이 바람직하다. 전류밀도의 하한값은, 삼불화질소(NF3) 가스의 생산성에 직접적으로 영향을 끼치므로, 제조장치의 생산성을 고려해 정해진다. 전류 밀도의 상한값은 전해액의 온도가 전해액의 조성에 영향을 미치지 않도록 정해진다. 즉, 전극 근방에서 발생하는 열이 전류밀도에 거의 비례하기 때문에, 전류 밀도가 너무 높아지면, 전해액의 온도가 국부적으로 높아져, 조성이 안정되지 않는 등의 문제점이 생긴다. 이러한 관점에서, 전류밀도의 범위는 50~200A/dm2가 바람직하며, 60~150A/dm2의 범위가 더욱 바람직하다. It is preferable that the output of the DC
본 발명의 일 실시형태에 따른 삼불화질소의 제조장치는, 하나의 직류 전원부(10)에 의해 복수의 전해조(1a, 1b)에 전기 분해를 위한 직류 전원을 공급한다는데 특징이 있다.The apparatus for producing nitrogen trifluoride according to an embodiment of the present invention is characterized in that a DC power supply for electrolysis is supplied to the plurality of
예컨대, 도 1에 도시한 일 실시형태에 있어서는, 하나의 직류 전원부(10)가 직렬로 연결되어 있는 두대의 전해조(1a, 1b)에 직류 전원을 공급한다. 즉, 직류 전원부(10)의 양극단자는 제2 전해조(1b)의 양극(2b)에 연결되고, 직류 전원부(10)의 음극단자는 제1 전해조(1a)의 음극(3a)에 연결되며, 제1 전해조(1a)의 양극(2a)은 제2 전해조(1b)의 음극(3b)에 연결된다. 전해조(1)가 3대 이상의 경우에도, 마찬가지 방법으로 전해조를 직렬로 연결하고, 여기에 하나의 직류 전원부(10)로부터 직류 전원을 공급할 수 있다.For example, in the embodiment shown in FIG. 1 , one DC
직류 전원부(10)에 직렬로 연결되는 전해조(1)의 대수는 2 대 이상 5 대 이하인 것이 바람직하다. 6 대 이상이 되면, 직류 전원부(10)의 출력 전압이 높아져(예컨대, 50V 정도 또는 그 이상이 되어) 감전의 우려가 있어 바람직하지 않으며, 또한, 전력 손실 저감 효과도 크지 않다. 전력 손실 저감 효과와 감전의 우려 저감이라는 관점에서, 하나의 직류 전원부(10)에 직렬로 연결되는 전해조(1)의 대수는 2 대 내지 5 대인 것이 바람직하며, 2 대 또는 3 대인 것이 더욱 바람직하다. 특히, 하나의 직류 전원부(10)에 직렬로 연결되는 전해조(1)의 대수는, 감전의 우려를 저감하기 위해, 직류 전원부(10)의 출력 전압이 40V 이하가 되도록 조정되는 것이 바람직하다.The number of the
전해조(1)가 복수인 경우, 도 1에 도시한 바와 같이, 양극 가스 배출부(5) 및 음극 가스 배출부(7) 각각을 복수의 전해조(1a, 1b)에 공통되게 설치함으로써, 제조장치를 간단하게 할 수 있어 바람직하다. 즉, 양극 가스 배출부(5)가 제1 전해조(1a)로부터의 양극 가스, 즉, 삼불화질소(NF3)와 제2 전해조(1b)로부터의 양극 가스를 모아 한꺼번에 외부로 배출하도록 구성하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 음극 가스 배출부(7) 역시, 제1 전해조(1a)로부터의 음극 가스, 즉, 수소(H2)와 제2 전해조(1b)로부터의 음극 가스를 모아 한꺼번에 외부로 배출하도록 구성하는 것이 바람직하다. When there are a plurality of
도 1에 나타낸 제조장치는, 예시적인 것으로서, 본 발명의 전해조(1)의 형상, 양극(2) 및 음극(3)의 배치나, 격벽(4)의 배치 및 길이 등은 도 1에 도시된 것으로 한정되지 않으며, 다양한 구조, 배치 및 치수 등을 가질 수 있다. 또한, 직류 전원부(10)와 복수의 전해조(1)의 연결구조 역시 도 1에 도시된 것에 한정되지 않으며, 다른 연결을 가질 수 있다. 도 1에 도시하지 않았으나, 삼불화질소 제조장치는, 전해액 조제를 위한 원료물질의 공급관을 더 포함할 수 있다.The manufacturing apparatus shown in FIG. 1 is exemplary, and the shape of the
본 발명의 삼불화질소 제조장치를 사용한, 1단계 반응법에 의한 삼불화질소(NF3) 가스의 제조 과정의 개요는 다음과 같다. Nitrogen trifluoride (NF 3 ) by a one-step reaction method using the nitrogen trifluoride production apparatus of the present invention The outline of the gas production process is as follows.
우선, 전해액으로서, 암모니아(NH3)나 불화암모늄, 산성불화암모늄(NH4F·HF)과, 무수불화수소(HF)로 이루어지는 NH3-HF계 용융염을 사용한다. 이것을 전해조(1)의 니켈제의 양극(2)에서 전기 분해한다. 삼불화질소(NF3) 가스는 양극에서 발생하는데, 질소를 주불순물로 하는 크루드(crude) 삼불화질소(NF3) 가스를 얻을 수 있다. 간단한 정제 공정을 통해 크루드 삼불화질소(NF3)가스는 순도가 99.999 부피% 이상인 고순도의 삼불화질소(NF3)가 될 수 있다. First, as the electrolyte, NH 3 -HF molten salt composed of ammonia (NH 3 ), ammonium fluoride, acid ammonium fluoride (NH 4 F·HF), and anhydrous hydrogen fluoride (HF) is used. This is electrolyzed in the
이하, 전해조(1)의 대수에 따른 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, an embodiment according to the number of the
실시예 1Example 1
본 발명의 실시예 1에서는, 400V의 교류 전원을 직류 전원부(10)에 입력하여, 직류 전원부로(10)부터 출력된 직류 전원을 직렬로 연결된 전해조 2 대에 공급하였다. 이때, 직류 전원부(10)로부터의 출력 전류는 8000A가 되도록 하였다. 이는 80A/dm2의 전해 전류 밀도에 상당하며, 직류 전원부(10)의 출력 전압은 16.2V이었다. In Example 1 of the present invention, an AC power of 400V was input to the DC
이러한 본 발명의 실시예 1에 따른 제조 장치의 구성에 있어서, 직류 전원부(10)의 전력효율은 90.1% 이었다.In the configuration of the manufacturing apparatus according to Example 1 of the present invention, the power efficiency of the DC
실시예 2Example 2
본 발명의 실시예 2는, 하나의 직류 전원부(10)에 전해조 3대를 직렬로 연결하였다는 점에서, 실시예 1과 다르다.
즉, 실시예 2에서는, 400V의 교류 전원을 직류 전원부(10)에 입력하여, 직류전원부(10)로부터 출력된 직류 전원을 직렬로 연결된 전해조 3대에 공급하였다. 이 때, 직류 전원부(10)로부터의 출력 전류는 실시예 1과 마찬가지로 8000A가 되도록 하였다. 따라서, 실시예 2에서의 전해 전류 밀도도 실시예 1과 마찬가지로 80A/dm2에 상당하며, 직류 전원부(10)의 출력 전압은 24.3V이었다. That is, in Example 2, an AC power of 400 V was input to the DC
이러한 본 발명의 실시예 2에 따른 제조 장치의 구성에 있어서, 직류 전원부(10)의 전력효율은 92.5% 이었다.In the configuration of the manufacturing apparatus according to the second embodiment of the present invention, the power efficiency of the DC
비교예 1Comparative Example 1
비교예에서는 400V의 교류 전원을 하나의 직류 전원부(10)에 입력하여, 직류전원부(10)로부터 출력된 직류 전원을 전해조 1대에 공급하였다. 직류 전원부(10)로부터의 출력 전류는 실시예 1 및 2와 마찬가지로 8000A가 되도록 하였다. 따라서, 비교예에서의 전해 전류 밀도도 실시예 1과 마찬가지로 80A/dm2에 상당하며(즉, 실시예 1과 동일한 양의 삼불화질소를 얻을 수 있다), 직류 전원부(10)의 출력 전압은 8.1V이었다.In the comparative example, 400V AC power was input to one DC
이러한 비교예에 따른 제조 장치의 구성에 있어서, 직류 전원부(10)의 전력효율은 81.7% 이었다.In the configuration of the manufacturing apparatus according to this comparative example, the power efficiency of the DC
이렇듯, 본 발명에 의하면, 하나의 직류 전원부(10)에 복수의 전해조(1)를 연결함으로써, 직류 전원부(10)에서의 전력 손실을 종래에 비해 10% 이상 저감할 수 있으며, 제조 장치의 전체 구조를 간단하게 할 수 있다.As such, according to the present invention, by connecting a plurality of
1, 1a, 1b: 전해조
2, 2a, 2b:
양극
3, 3a, 3b:
음극
4, 4a, 4b:
격벽
5:
양극가스 배출부
7:
음극가스 배출부
10:
직류 전원부
11:
교류 전원부1, 1a, 1b: electrolytic cell
2, 2a, 2b: positive pole
3, 3a, 3b: cathode
4, 4a, 4b: bulkhead
5: Anode gas outlet
7: Cathode gas discharge part
10: DC power supply unit
11: AC power supply
Claims (5)
암모니아(NH3)-불화수소(HF)계 용융염으로부터 삼불화질소로의 전기분해 반응이 일어나는 복수의 전해조와,
교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 상기 복수의 전해조에 직류 전원을 공급하는 직류 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼불화질소의 제조장치. As an apparatus for producing nitrogen trifluoride,
A plurality of electrolytic cells in which an electrolysis reaction of ammonia (NH 3 )-hydrogen fluoride (HF)-based molten salt to nitrogen trifluoride occurs, and
An apparatus for producing nitrogen trifluoride, comprising a DC power supply unit for converting AC power into DC power and supplying DC power to the plurality of electrolyzers.
상기 복수의 전해조는 상기 직류 전원부에 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 삼불화질소의 제조장치.According to claim 1,
The plurality of electrolyzers are apparatus for producing nitrogen trifluoride, characterized in that connected in series to the DC power supply.
상기 복수의 전해조는 2대 이상 5대 이하인 것을 특징으로 하는 삼불화질소의 제조장치.3. The method of claim 2,
The plurality of electrolytic cells are two or more and five or less units of nitrogen trifluoride manufacturing apparatus, characterized in that.
상기 복수의 전해조의 대수는, 상기 직류 전원부의 출력 전압이 40V보다 작아지도록 정해지는 것을 특징으로 하는 삼불화질소의 제조장치. 4. The method of claim 3,
The number of the plurality of electrolyzers, the apparatus for producing nitrogen trifluoride, characterized in that the output voltage of the DC power supply is determined to be less than 40V.
상기 복수의 전해조에 공통되게 연결되어 각각의 전해조로부터 삼불화질소(NF3)를 포함하는 양극 가스를 배출하는 양극 가스 배출부와,
상기 복수의 전해조에 공통되게 연결되어, 각각의 전해조로부터 수소(H2)를 포함하는 음극 가스를 배출하는 음극 가스 배출부를
더 포함하는 것을 특징으로 하는 삼불화질소의 제조장치.3. The method of claim 2,
An anode gas discharge unit commonly connected to the plurality of electrolytic cells to discharge an anode gas containing nitrogen trifluoride (NF 3 ) from each electrolytic cell;
A cathode gas discharge unit commonly connected to the plurality of electrolytic cells to discharge cathode gas containing hydrogen (H 2 ) from each electrolytic cell
The apparatus for producing nitrogen trifluoride, characterized in that it further comprises.
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