KR20220082434A - 폐 패각을 이용한 수전해 장치 및 이를 이용한 수소 및 산소의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수전해 장치에 대한 것으로, 패각 및 물을 포함하고, 외부로부터 이산화탄소가 공급되는 반응부; 상기 반응부로 공급된 이산화탄소에 의해 발생하는 양이온이 이동하는 음극부; 상기 반응부와 상기 음극부 사이에 개재되며, 상기 양이온이 이동할 수 있는 제 1 이온 교환막; 상기 반응부로 공급된 이산화탄소에 의해 발생하는 음이온이 이동하는 양극부; 및 상기 반응부와 상기 양극부 사이에 개재되며, 상기 음이온이 이동할 수 있는 제 2 이온 교환막; 을 포함하는 것을 특징으로 한다. 폐기물인 조개류 껍데기를 사용하여 이산화탄소를 배출하지 않으면서 수소를 생성하고 수소뿐만 아니라 산소, 수산화칼슘 및 탄산을 동시에 생성할 수 있다. 또한, 폐기물인 조개류 껍데기를 활용하여 자원친화적이다.

Description

폐 패각을 이용한 수전해 장치 및 이를 이용한 수소 및 산소의 제조 방법 {ELECTROLYSIS APPARATUS USING WASTE SHELL AND METHOD OF PRODUCING HYDROGEN AND OXYGEN BY USING THE SAME}
본 발명은 폐 패각을 이용한 수전해 장치 및 이를 이용한 수소 및 산소의 제조 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 패각 분말이 포함된 물에 이산화탄소를 주입 후 전기화학 반응을 통해 수소 및 산소를 생성하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
수소는 매우 친환경적인 에너지원으로서 전세계적으로 차세대 에너지원으로 주목받고 있다. 수소를 제조하는 방법은 주로 천연가스를 화학 촉매를 사용하여 분해해서 제조하는 방법으로 공정 중에 온난화 가스인 이산화탄소가 배출되는 단점이 있으나 가장 저렴하게 수소를 제조하는 방법으로 여겨지고 있다. 상기 단점을 해결하기 위해서 수전을 통해 수소를 제조하는 방법이 연구되고 있으며, 이는 이산화탄소가 발생하지 않는다.
한편, 전세계적으로 어마어마한 양의 조개류 껍데기가 폐기물로서 버려지고 있다. 상기 폐기물을 처리할 공간이 부족하고 처리 비용이 많이 드는 문제점이 있다.
등록특허공보 KR 제10-2096865호
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 조개류 껍데기를 사용하여 수소를 제조하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 폐기물인 조개류 껍데기를 사용하여 이산화탄소를 배출하지 않으면서 수소를 생성하고 수소뿐만 아니라 산소, 수산화칼슘 및 탄산을 동시에 생성할 수 있다. 또한, 폐기물인 조개류 껍데기를 활용하여 자원친화적이다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 수전해 장치는 패각 및 물을 포함하는 전해조; 상기 전해조 내부에 설치되는 음극; 상기 전해조 내부에 설치되며 상기 음극과 이격되어 설치되는 양극; 상기 음극과 상기 양극 사이에 서로 이격하여 설치되는 제 1 이온교환막 및 제 2 이온 교환막; 및 상기 전해조 내부로 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급부;를 포함하고, 상기 패각은 상기 제 1 이온교환막과 상기 제 2 이온교환막 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 패각은 분말 상태로 상기 물 중에 분산되어 있고, 상기 패각은 조개, 굴, 이매패, 권패 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 동물의 껍질인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 음극에서는 전극 반응을 통해 수소 및 수산화 칼슘을 생성하고, 상기 양극에서는 산소 및 탄산을 생성하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 전극 반응을 통해 생산된 수소를 저장하는 수소 저장부;를 더 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 전극 반응을 통해 생산된 산소를 저장하는 산소 저장부;를 더 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 공급된 이산화탄소와 상기 패각 및 물이 반응하여 양이온 및 음이온이 발생되며, 상기 양이온은 칼슘이온 또는 마그네슘이온이고, 상기 음이온은 탄산이온인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
수소 및 산소의 제조 방법은 패각 및 물을 포함하는 전해조에 이산화탄소를 공급하여 탄산칼슘 수용액을 제조하는 단계; 및 전압을 인가하여 수소와 산소를 생성하는 단계;를 포함한다.
상기 탄산칼슘 수용액의 칼슘이온과 물이 전극 반응을 통해서 상기 수소가 생성되는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 탄산칼슘 수용액의 탄산이온과 물이 전극 반응을 통해서 상기 산소가 생성되는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 전압은 0.1 V 내지 220 V를 인가하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 본원에 따른 수전해 장치는 이산화탄소 배출 없이 수소를 생산할 수 있으며, 산소, 수산화 칼슘 및 탄산을 동시에 생성할 수 있다.
또한, 폐기물로서 버려지는 패각(조개류 껍데기)를 사용하여 자원친화적이다.
도 1은 본원의 일 구현예에 따른 수전해 장치의 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우 뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
이하에서는 본원의 수전해 장치 및 이를 이용한 수소의 제조 방법에 대하여 구현예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.
본원은, 패각 및 물을 포함하는 전해조; 상기 전해조 내부에 설치되는 음극; 상기 전해조 내부에 설치되며 상기 음극과 이격되어 설치되는 양극; 상기 음극과 상기 양극 사이에 서로 이격하여 설치되는 제 1 이온교환막 및 제 2 이온 교환막; 및 상기 전해조 내부로 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급부;를 포함하고, 상기 패각은 상기 제 1 이온교환막과 상기 제 2 이온교환막 사이에 위치하는 수전해 장치에 관한 것이다.
본원에 따른 수전해 장치를 이용함으로써 이산화탄소 배출 없이 수소를 생산할 수 있다. 상기 수전해 장치는 수소, 산소, 수산화 칼슘 및 탄산을 동시에 생성할 수 있다.
또한, 폐기물로서 버려지는 패각(조개류 껍데기)를 사용하여 자원친화적이다.
상기 패각은 분말 상태로 상기 물 중에 분산되어 있는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 패각을 분말 상태로 사용함으로써 반응 단면적이 커지기 때문에 반응을 더욱 촉진시킬 수 있다.
상기 패각은 조개, 굴, 이매패, 권패 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 동물의 껍질인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 공급된 이산화탄소와 상기 패각 및 물이 반응하여 양이온 및 음이온이 발생되며, 상기 양이온은 칼슘이온 또는 마그네슘이온이고, 상기 음이온은 탄산이온인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 패각은 95% 이상이 탄산칼슘으로 이루어져 있어, 상기 양이온은 칼슘이온, 상기 음이온은 탄산이온인 것일 수 있다.
도 1은 본원의 일 구현예에 따른 수전해 장치의 도면이다.
구체적으로, 수전해 장치(100)는 전해조(110) 내부에 물이 채워져 있고, 제 1 이온교환막(141) 및 제 2 이온 교환막(142) 사이에 패각(미도시)이 분산되어 있다. 상기 전해조(110) 내에 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급부(미도시)를 더 포함하는 것 일 수 있다. 상기 이산화탄소가 공급되어 상기 전해조(110)에서 하기와 같은 반응(반응식 1)이 일어날 수 있다.
[반응식 1]
CaCO3 + CO2 + 2H2O → Ca2+(aq) + 2HCO3 -(aq)
상기 반응에서 생성된 양이온(Ca2+)은 상기 제 1 이온 교환막(141)을 통해 상기 음극부(120)로 이동하고, 상기 음이온(HCO3 -)은 상기 제 2 이온 교환막(142)을 통해 양극부(130)로 이동한다.
상기 제 1 이온 교환막(141)이 상기 음극과 가까이에 위치해 있을 때, 양이온 교환막으로서, 양이온에 대한 선택적 투과 특성을 이용하여 상기 전해조(110)의 음이온은 투과되지 못하게 하고 상기 양이온만 선택적으로 상기 음극부로 이동할 수 있도록 한다.
상기 제 2 이온 교환막(142)이 상기 양극과 가까이에 위치해 있을 때, 음이온 교환막으로서, 음이온에 대한 선택적 투과 특성을 이용하여 상기 전해조(110)의 양이온은 투과되지 못하게 하고 상기 음이온만 선택적으로 상기 양극부로 이동할 수 있도록 한다.
반대로, 상기 제 1 이온 교환막(141)이 상기 양극과 가까이에 위치해 있을 때는 음이온 교환막, 상기 제 2 이온 교환막(142)이 상기 음극과 가까이에 위치해 있을 때는 양이온 교환막을 사용할 수 있다.
상기 음극부(120) 내에는 음극(121)이 설치되어 있고, 상기 양극부(130)에는 양극(131)이 설치되어 있다.
상기 음극에서는 전극 반응을 통해 수소 및 수산화칼슘을 생성하고, 상기 양극에서는 산소 및 탄산을 생성하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 음극(121)에 전압을 인가하면 상기 음극(121)에서 하기와 같은 반응(반응식 2)이 일어날 수 있다.
[반응식 2]
Ca2+(aq) + 4H2O + 4e- → Ca2+(aq) + 4OH-(aq) + 2H2(g)
4H2O + 4e- → 2H2 + 4OH-, E0 = -0.828V
상기 반응식 2에서 수소와 동시에 수산화칼슘이 석출될 수 있다.
상기 전극 반응을 통해 생산된 수소를 저장하는 수소 저장부(미도시)를 더 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 양극(131)에 전압을 인가하면 상기 양극(131)에서 하기와 같은 반응(반응식 3)이 일어날 수 있다.
[반응식 3]
HCO3 -(aq) + H2O → H2CO3 + OH-
4OH- → O2 + 2H2O + 4e-, E0 = 0.401V
상기 반응식 3에서 산소와 동시에 탄산이 생성될 수 있으며, 상기 탄산을 상기 전해조(110)에 투입하여 수소를 제조하는 대에 재사용할 수 있다.
상기 전극 반응을 통해 생산된 산소를 저장하는 산소 저장부(미도시)를 더 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 전압은 0.1 V 내지 220 V를 인가하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원은 패각 및 물을 포함하는 전해조에 이산화탄소를 공급하여 탄산칼슘 수용액을 제조하는 단계; 및 전압을 인가하여 수소와 산소를 생성하는 단계;를 포함하는 수소 및 산소의 제조 방법을 제공한다.
본원의 수소 및 산소의 제조 방법은 상기 수전해 장치를 이용하여 제조하는 것 일 수 있다.
먼저, 상기 전해조에 이산화탄소를 공급하여 탄산칼슘 수용액을 제조한다.
상기 전해조에 이산화탄소를 주입함으로써, 상기 패각과 이산화탄소가 반응하여 상기 탄산칼슘 수용액이 제조되는 것 일 수 있다. 또는 상기 패각의 다른 성분으로 인해 탄산마그네슘 등이 생성될 수 있다.
이어서, 전압을 인가하여 수소와 산소를 생성한다.
상기 탄산칼슘 수용액의 칼슘이온과 물이 전극 반응을 통해서 상기 수소가 생성되는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 탄산칼슘 수용액의 탄산이온과 물이 전극 반응을 통해서 상기 산소가 생성되는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 전압은 0.1 V 내지 220 V를 인가하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 수소 및 산소의 제조 방법에 대하여, 본원의 수전해 장치와 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 수소 및 산소의 제조 방법에 기재된 내용은 수전해 장치에 동일하게 적용될 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 수전해 장치
110: 전해조
120: 음극부
121: 음극
130: 양극부
131: 양극
141: 제 1 이온 교환막
142: 제 2 이온 교환막

Claims (10)

  1. 패각 및 물을 포함하는 전해조;
    상기 전해조 내부에 설치되는 음극;
    상기 전해조 내부에 설치되며 상기 음극과 이격되어 설치되는 양극;
    상기 음극과 상기 양극 사이에 서로 이격하여 설치되는 제 1 이온교환막 및 제 2 이온 교환막; 및
    상기 전해조 내부로 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급부;를 포함하고,
    상기 패각은 상기 제 1 이온교환막과 상기 제 2 이온교환막 사이에 위치하는 것인, 수전해 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 패각은 분말 상태로 상기 물 중에 분산되어 있고,
    상기 패각은 조개, 굴, 이매패, 권패 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 동물의 껍질인 것인, 수전해 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 음극에서는 전극 반응을 통해 수소 및 수산화칼슘을 생성하고,
    상기 양극에서는 전극 반응을 통해서 산소 및 탄산을 생성하는 것인, 수전해 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전극 반응을 통해 생산된 수소를 저장하는 수소 저장부;를 더 포함하는 것인, 수전해 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 전극 반응을 통해 생산된 산소를 저장하는 산소 저장부;를 더 포함하는 것인, 수전해 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급된 이산화탄소와 상기 패각 및 물이 반응하여 양이온 및 음이온이 발생되며,
    상기 양이온은 칼슘이온 또는 마그네슘이온이고,
    상기 음이온은 탄산이온인 것인, 수전해 장치.
  7. 패각 및 물을 포함하는 전해조에 이산화탄소를 공급하여 탄산칼슘 수용액을 제조하는 단계; 및
    전압을 인가하여 수소와 산소를 생성하는 단계;를 포함하는, 수소 및 산소의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 탄산칼슘 수용액의 칼슘이온과 물이 전극 반응을 통해서 상기 수소가 생성되는 것인, 수소 및 산소의 제조 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 탄산칼슘 수용액의 탄산이온과 물이 전극 반응을 통해서 상기 산소가 생성되는 것인, 수소 및 산소의 제조 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 전압은 0.1 V 내지 220 V를 인가하는 것인, 수소 및 산소의 제조 방법.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130000534A (ko) * 2011-06-23 2013-01-03 한국전력공사 이산화탄소의 자원화 장치 및 그 방법
KR20150009701A (ko) * 2013-07-17 2015-01-27 한국지질자원연구원 나트륨이 제거된 패각을 이용한 침강성 탄산칼슘의 제조방법
KR20160019218A (ko) * 2014-08-11 2016-02-19 한국과학기술원 탄산염 및 산의 제조 방법
KR102096865B1 (ko) 2018-08-16 2020-04-03 울산과학기술원 생물의 껍질과 알콜을 이용한 그래핀 및 수소 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130000534A (ko) * 2011-06-23 2013-01-03 한국전력공사 이산화탄소의 자원화 장치 및 그 방법
KR20150009701A (ko) * 2013-07-17 2015-01-27 한국지질자원연구원 나트륨이 제거된 패각을 이용한 침강성 탄산칼슘의 제조방법
KR20160019218A (ko) * 2014-08-11 2016-02-19 한국과학기술원 탄산염 및 산의 제조 방법
KR102096865B1 (ko) 2018-08-16 2020-04-03 울산과학기술원 생물의 껍질과 알콜을 이용한 그래핀 및 수소 제조방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Leah D. Ellis등. PNAS. 2020.06.09., 117, 23, pp.12584~12591* *

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