WO2019231008A1 - 브라운 가스 발생 장치 - Google Patents

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WO2019231008A1
WO2019231008A1 PCT/KR2018/006126 KR2018006126W WO2019231008A1 WO 2019231008 A1 WO2019231008 A1 WO 2019231008A1 KR 2018006126 W KR2018006126 W KR 2018006126W WO 2019231008 A1 WO2019231008 A1 WO 2019231008A1
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negative electrode
plate
anode
positive
positive electrode
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PCT/KR2018/006126
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이춘미
고해훈
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Lee Chunmi
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Definitions

  • the present invention relates to a brown gas generator, and more particularly to a brown gas generator for generating hydrogen by electrolysis of water.
  • the Brown gas generator using electrolysis applies electric energy to water containing an electrolyte and the like to generate oxygen gas on the anode side and hydrogen gas on the cathode side as the water molecules are decomposed. Device.
  • the Brown gas generator is developed and used in a variety of devices.
  • a pair of cases are provided with an inlet and a first outlet through which water is introduced and discharged, and a positive electrode plate and a negative electrode plate are disposed in the case, and an ion membrane is disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate.
  • water molecules may be decomposed by electric energy to generate hydrogen and oxygen.
  • the conventional Brown gas generator as described above uses a case made of an insulator such as a synthetic resin, and arranges the ion membrane, the positive electrode plate, and the negative electrode plate in close contact with the case formed of the insulator.
  • the conventional Brown gas generator as described above, generates oxygen and hydrogen by decomposing water because it controls only the time that water is in contact with the positive electrode plate and the negative electrode plate even when the water flow path is delayed to form a flow path in the case. There is a problem that there is a limit to the efficiency.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a Brown gas generator that can maximize the efficiency of generating hydrogen and oxygen.
  • the first and second anode receiving portion is formed with a water flow path therein, respectively, the first and second anode plate electrically connected to the positive electrode;
  • a negative electrode plate disposed between the first and second positive electrode plates, a negative electrode accommodating part is formed, and a negative electrode electrically connected thereto;
  • a first insulating plate disposed between the first positive electrode plate and the negative electrode plate and insulating the first positive electrode plate and the negative electrode plate;
  • a second insulating plate disposed between the second positive electrode plate and the negative electrode plate and insulating the second positive electrode plate and the negative electrode plate, wherein the first and second positive electrode plates respectively include the first and second positive electrode.
  • Each of the negative electrode accommodating parts may be formed at a third outlet, and a third discharge port through which water containing hydrogen gas may be discharged from the negative electrode accommodating part may be formed.
  • First to third anode path portions are formed in the first and second anode receiving portions formed on the first and second anode plates, respectively, and the first anode path portion is vertical in the first and second inlets. Extends in the horizontal direction of the first direction, extends in the horizontal direction of the second direction, is formed to be repeated several times in the horizontal direction of the first and second directions, and the second anode path portion It extends in the horizontal direction of the second direction, and then extends in the horizontal direction of the first direction, is formed to be repeated several times in the horizontal direction of the second and first direction, it is perpendicular to the first and second outlets It is formed extending in the direction, the third anode path portion may be formed to connect the first and second anode path portion to each other.
  • the negative electrode accommodating portion formed on the negative electrode plate may include a first negative electrode path portion extending in one direction, a second negative electrode path portion formed at a position parallel to the first negative electrode path portion, and formed in one direction and the first negative electrode path portion; At least one third cathode path portion may be formed between the first and second cathode path portions to connect the first and second cathode path portions, and a third outlet may be formed at the first cathode path portion.
  • each of the first and second positive electrode plates further includes first and second positive electrode connection parts to which positive electrodes of DC power supplied from the outside are respectively connected to the upper part, and the negative electrode plate of the DC power supplied from the outside to the upper end thereof.
  • a negative electrode connector to which the negative electrode is connected may be formed.
  • first and second positive plate, the first and second insulating plate and the negative plate, a plurality of coupling holes are formed to be coupled by a bolt, further comprises an insulating tube penetrating the plurality of coupling holes
  • the first and second positive electrode plates, the first and second insulating plates, and the negative electrode plates may be coupled by the bolts passing through the insulating tube.
  • an area in contact with water and a positive electrode plate is formed by forming a path through which water can flow in the positive electrode plate and the negative electrode plate, without using a separate positive electrode plate and negative electrode plate in the case of an insulating insulator. Since it can be maximized, there is an effect that can maximize the amount of hydrogen that can occur at the same time.
  • the time for water to stay in the anode receiver can be maximized.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a brown gas generator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing a brown gas generator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a perspective view illustrating a first anode plate of a brown gas generator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a cathode plate of the Brown gas generator according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a brown gas collection device using a brown gas generator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a brown gas generator according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an exploded perspective view showing a brown gas generator according to an embodiment of the present invention
  • 3 is a perspective view illustrating a first anode plate of the Brown gas generator according to the embodiment of the present invention
  • 4 is a perspective view illustrating a cathode plate of a brown gas generator according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 4.
  • a brown gas generator 100 may include a first positive electrode plate 110, a second positive electrode plate 120, a negative electrode plate 130, and a first electrode.
  • An insulation plate 140 and a second insulation plate 150 are included.
  • the first anode plate 110 may be formed in a rectangular or square shape. And the positive electrode connecting portion 118 for connecting the electrode in the upper direction may be formed to protrude.
  • the first anode plate 110 may include a first anode body 111, a first inlet 112, a first outlet 114, a first anode receiver 116, and a first positive electrode connector 118. It includes.
  • the first anode body 111 is formed in a rectangular or square shape.
  • the first anode body 111 may be made of metal, and in this embodiment, may be manufactured using titanium, and may be manufactured by plating platinum on titanium. Accordingly, the first anode body 111 may increase corrosion resistance and chemical resistance, and may prevent contamination of water, which is an electrolyte, even when water is ionized.
  • the metal used for the first positive electrode body 111 and the material to be plated may use other types of materials as necessary.
  • a plurality of coupling holes C1 may be formed in the first anode body 111. As shown in FIG. 2, the plurality of coupling holes C1 may be formed along the edge of the first anode body 111, and in this embodiment, twelve pieces are arranged to surround the first anode receiving portion 116. Can be formed.
  • the first inlet part 112 may be provided to supply water to the inside of the first anode body 111 and may be disposed outside the first anode body 111. In the present embodiment, as will be described later, when the position where the first positive electrode connecting portion 118 is formed on the first positive electrode body 111 is defined as an upper portion, the first inlet portion 112 is an outer upper portion of the first positive electrode body 111. Can be placed in a biased position. Accordingly, as shown in FIG. 2, the first inlet 112a may be formed inside the first inlet 112.
  • the first discharge part 114 may be provided to discharge water supplied to the inside of the first anode body 111, and may be disposed outside the first anode body 111.
  • the first inlet 112 may be disposed at a position biased to the outer lower portion of the anode matrix. Accordingly, as shown in FIG. 2, the first outlet 114a may be formed inside the first outlet 114.
  • the position where the first inlet 112 and the first outlet 114 are disposed is diagonally directed to the edge side in the first anode body 111 having a rectangular or square shape as shown in FIG. 2.
  • the water discharged through the first discharge unit 114 may include oxygen generated by electrolysis.
  • the first anode receiving portion 116 may be formed inside the first anode body 111, and as shown in FIG. 2, may be formed in a predetermined groove shape on the inner surface.
  • the first anode receiving portion 116 is a space in which water introduced through the first inlet 112a can be filled, and the first anode so that the water can be filled in the entire first anode receiving portion 116.
  • the path portion 116a, the second anode path portion 116b, and the third anode path portion 161c may be formed.
  • the first anode path portion 116a is formed in a straight line shape having a predetermined length in the lower direction at the first inlet 112a, and then extends in a straight line shape having a predetermined length in the horizontal direction of the first direction. Is formed. And it extends in the shape of the straight line which has a predetermined length in the horizontal direction of the 2nd direction opposite to a 1st direction. Then, secondly, it extends in the shape of a straight line having a predetermined length in the horizontal direction of the first direction, and extends in the shape of a straight line having the predetermined length in the horizontal direction of the second direction. In this case, the lengths extending in the second and first directions may be shorter than the lengths extending in the first and second directions.
  • the light is repeatedly formed in the first direction and the second direction, and the length extending in the horizontal direction is shortened. In this embodiment, it is formed by repeating ten times.
  • the second anode path portion 116b extends from the first anode path portion 116a, and the first anode path portion 116a is symmetrically rotated by 180 degrees with respect to the center of the first anode receiving portion 116. It can be formed as.
  • the third anode path portion 116c is formed to connect the first anode path portion 116a and the second anode path portion 116b to each other, and as shown, is formed to have a predetermined length in a diagonal direction. Can be.
  • the second anode path portion 116b extends from the third anode path portion 116c, extends in a straight line shape having a predetermined length in the second direction, and has a predetermined length in the horizontal direction of the first direction. It extends in the shape of a straight line. And again, it extends in the shape of a straight line having a predetermined length in the horizontal direction of the second direction, and extends in the shape of a straight line having the predetermined length in the horizontal direction of the first direction.
  • the second length extending in the second direction and the first direction may be longer than the first length extending in the second direction and the first direction.
  • the first anode path portion 116a, the second anode path portion 116b, and the third anode path portion 116c may have the same width and depth.
  • water introduced through the first inlet 112a is moved along the first anode path 116a, the third anode path 116c, and the second anode path 116b, and then the first outlet 114a. Can be discharged to outside.
  • the first positive electrode connecting portion 118 is disposed on an upper side of the first positive electrode body 111.
  • the first positive electrode connector 118 is provided to connect an external power source to the first positive electrode plate 110, and a first positive electrode connector E1 may be formed to connect the external power source.
  • the first positive electrode connecting portion 118 is provided to connect the positive power of the external power.
  • the second anode plate 120 includes a second anode body 121, a second inlet 122, a second outlet 124, a second anode receiving portion and a second anode connecting portion 128.
  • the second positive electrode plate 120 has the same structure as the first positive electrode plate 110 and is rotated by 180 degrees with respect to the vertical axis passing through the center of the first positive electrode plate 110. That is, although not shown in the drawing, the second positive electrode accommodating part is formed inside the second positive electrode plate 120, and the second positive accommodating part is formed in the same shape as the first positive accommodating part 116. In this case, as illustrated in FIGS. 1 and 2, the second positive electrode connecting portion 128 may be disposed at an upper side of the upper portion at the same position as the first positive electrode connecting portion 118.
  • a second positive electrode connector E2 may be formed in the second positive electrode connector 128. As shown in the drawing, a second positive electrode connector 128 may be formed at a position corresponding to the plurality of coupling holes C1 formed in the first positive electrode body 111. A plurality of coupling holes C2 may be formed in the anode body 121.
  • the negative electrode plate 130 may be formed in a rectangular or square shape, as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the negative electrode plate 130 includes a negative electrode body 131, a third discharge part 132, and a negative electrode receiving part 136.
  • a negative electrode connector (E3) for connecting the electrode in the upper direction can be formed.
  • the negative electrode connector E3 is formed in the shape of a groove on the top surface of the negative electrode body 131. Accordingly, the negative electrode of the external power source can be connected through the negative electrode connector E3.
  • the cathode body 131 is formed in a rectangular or square shape, as shown.
  • the negative electrode body 131 like the first positive electrode body 111, a metal may be used, in the present embodiment, may be manufactured using titanium, platinum may be plated on titanium. Accordingly, the negative electrode body 131 may increase corrosion resistance and chemical resistance, and may prevent contamination of water, which is an electrolyte even if water is ionized. If necessary, the metal used for the cathode body 131 and the material to be plated may be used with other kinds of materials as necessary.
  • a plurality of coupling holes C3 may be formed in the cathode body 131. As shown in FIGS. 1 and 2, the plurality of couplers C3 may be formed along the edge of the negative electrode body 131, and the plurality of couplers C1 may be formed on the first positive electrode body 111. It may be arranged at a corresponding position. In the present embodiment, twelve coupling holes C3 may be formed to surround the cathode receiving portion 136.
  • the third discharge part 132 may be provided to exhaust hydrogen gas, which is a gas generated in the negative electrode accommodating part 136 formed inside the negative electrode body 131, to be disposed at an upper end of the negative electrode body 131. have.
  • the third discharge part 132 may be disposed at a position biased to the upper end of the negative electrode body 131. Accordingly, as shown in FIG. 3, a third outlet 132a may be formed in the third outlet 132.
  • the third discharge part 132 may be disposed at the upper end of the negative electrode body 131 having a rectangular or square shape, as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the third discharge part 132 is disposed at the upper end in this way, referring to FIG. 3, since the hydrogen gas is moved upward through the negative accommodating part 136 formed in the negative electrode body 131. good.
  • the negative accommodating part 136 may be formed on the inner side of the negative electrode body 131, and may be formed in a predetermined groove shape on the inner side as shown in FIG. 4.
  • the negative electrode accommodating part 136 may be formed at a position corresponding to the first positive electrode accommodating part 116, and the first negative electrode path part 136a, the second negative electrode path part 136b, and the third The cathode path portion 136c may be formed.
  • the negative electrode accommodating part 136 may be formed on both sides of the negative electrode body 131, and the negative electrode accommodating part 136 formed on both sides of the negative electrode body may be formed in the same shape.
  • the first cathode path part 136a may be formed in a straight line shape having a predetermined length in the horizontal direction, and have a predetermined width and a predetermined depth. Can be formed.
  • the third discharge part 132 may be disposed in the center of the first cathode path part 136a.
  • the second cathode path part 136b may be formed in parallel with the first cathode path part 136a at a position spaced apart from each other, and may have a predetermined width and a predetermined depth.
  • the first cathode path part 136a and the second cathode path part 136b may have the same length, width, and depth.
  • the third cathode path part 136c may be formed in plural to connect the first cathode path part 136a and the second cathode path part 136b with each other.
  • the third cathode path portion 136c is formed to connect the first cathode path portion 136a and the second cathode path portion 136b, and is formed in the vertical direction as shown in FIG. 2.
  • the third cathode path part 136c may be formed to have a predetermined width and a predetermined depth, and the width and depth of the third cathode path part 136c may be the first cathode path part 136a and the second cathode. It may be smaller than the width and depth of the path portion 136b, respectively.
  • the first insulation plate 140 may have a rectangular or square shape, and a first hole 142 may be formed inside.
  • the first insulating plate 140 may be disposed between the first positive electrode body 111 and the negative electrode body 131, and may be made of an insulating material to insulate the first positive electrode body 111 and the negative electrode body 131 from each other. have.
  • the first insulating plate 140 may be made of silicon, synthetic resin, or the like, and may be made of any material as long as it is a material capable of insulating between the first positive electrode body 111 and the negative electrode body 131. Do.
  • the first insulating plate 140 may be formed relatively thinner than the first positive electrode body 111 and the negative electrode body 131, the first positive electrode plate 110 and the negative electrode plate 130. It may vary depending on the power required, but is not limited thereto.
  • the first insulating plate 140 is disposed between the first positive electrode body 111 and the negative electrode body 131 so that the first positive electrode body 111 and the negative electrode body 131 are coupled to each other by a bolt B or the like. In this state, the water flowing into the first positive electrode accommodating part 116 or the hydrogen gas generated in the negative electrode accommodating part 136 is prevented from being discharged through the space between the first positive electrode body 111 and the negative electrode body 131. can do. Accordingly, as shown in FIG.
  • a plurality of couplers C4 may be formed in the first insulating plate 140, and the plurality of couplers C4 may include the first positive electrode body 111 and the negative electrode body ( It may be formed at positions corresponding to the coupling sphere (C1, C3) formed in each of the 131.
  • the second insulating plate 150 is disposed between the second positive electrode body 121 and the negative electrode body 131 and is formed in the same structure as the first insulating plate 140.
  • the first positive electrode plate 110 and the negative electrode plate 130 are disposed, and the second insulating plate 150 is the second positive plate 120 and the negative electrode.
  • the plate 130 is disposed, in this embodiment, the first positive electrode plate 110, the first insulating plate 140, the negative electrode plate 130, the second insulating plate 150 and the second positive plate 120. Are arranged in sequence, can be coupled using a coupling means such as bolt (B).
  • Couplings C1, C2, C3, and C4 formed in the first anode plate 110, the first insulation plate 140, the cathode plate 130, the second insulation plate 150, and the second anode plate 120, respectively. , C5) may be disposed through the insulating tube (S).
  • the insulating tube S is configured to electrically insulate the first positive electrode plate 110, the negative electrode plate 130, and the second positive electrode plate 120, and may be made of silicon, rubber, synthetic resin, or the like.
  • a first hole 142 and a second hole 152 are formed in each of the first insulating plate 140 and the second insulating plate 150, and each of the first hole 142 and the second hole 152 is formed.
  • the size may be formed in a size corresponding to the size of the first positive electrode accommodating part 116, the second positive electrode accommodating part and the negative electrode accommodating part 136.
  • the first hole 142 and the second hole 152 are formed.
  • the first positive electrode connecting portion 118 of the first positive electrode plate 110 and the second positive electrode connecting portion 128 of the second positive electrode plate 120 are described.
  • the positive pole of the direct current power source is connected to the negative pole, and the negative pole of the direct current power source is connected to the negative electrode connector E3 of the negative electrode plate 130.
  • the electrolyzed hydrogen gas is collected at the negative electrode accommodating part 136 side, which is the negative electrode, and the oxygen gas is collected at the first positive electrode accommodating part 116 and the second positive electrode accommodating side, which are positive electrodes.
  • the water flowing into the first anode receiving portion 116 through the first inlet 112a is connected to the first anode path portion 116a, the second anode path portion 116b and the third anode path portion 116c.
  • the first anode receiving portion 116 through the spread it can be discharged to the outside through the first outlet 114a with the generated oxygen gas.
  • the water introduced into the second anode receiving part through the second inlet 122 may be discharged to the outside through the second outlet 124.
  • the hydrogen gas collected on the side of the negative accommodating part 136 formed on both sides of the negative electrode body 131 may be discharged through the third outlet 132a formed at the upper portion thereof.
  • direct current power is applied to the first positive electrode plate 110, the second positive electrode plate 20, and the negative electrode plate 130, and a direct current power supply having a voltage of 12 V and a current of 20 A is supplied. Accordingly, as the current of 20A is supplied, about 320 ml of hydrogen gas may be discharged through the third discharge unit 132.
  • the negative electrode accommodating part 136 formed on the negative electrode plate 130 will be described in more detail.
  • the negative electrode accommodating part 136 may be formed on both sides of the negative electrode body 131, respectively.
  • the cathode accommodating part 136 includes a first cathode path part 136a, a second cathode path part 136b, and a third cathode path part 136c.
  • the first cathode path part 136a, the second cathode path part 136b, and the third cathode path part 136c may be formed in the shape of a groove formed on the inner surface of the cathode body 131, respectively.
  • the first cathode path part 136a and the second cathode path part 136b are formed at positions spaced apart from each other in parallel with each other, as shown in the horizontal direction.
  • a plurality of third cathode path parts 136c may be provided between the first cathode path part 136a and the second cathode path part 136b in a vertical direction.
  • the third cathode path portions 136c are formed to be spaced apart from each other at regular intervals, and the plurality of third cathode path portions 136c are disposed on the same plane as the inner surface of the cathode body 131.
  • the widths of the first cathode path part 136a and the second cathode path part 136b may be greater than the width of the third cathode path part 136c.
  • the third cathode path part 136c is provided.
  • the width of may be about 60% (error range 10%) of the widths of the first cathode path portion 136a and the second cathode path portion 136b.
  • the depths of the first cathode path portion 136a and the second cathode path portion 136b may be the same as the depths of the third cathode path portion 136c, and in this embodiment, the third cathode path portion 136c.
  • the depth of may be the same as the depth of the first cathode path portion 136a and the second cathode path portion 136b.
  • the hydrogen formed by electrolysis is formed in the first part. Movement along the cathode path part 136a, the second cathode path part 136b, and the third cathode path part 136c may be discharged to the outside through the third discharge part 132.
  • the third outlet 132a may be disposed in the center of the first cathode path 136a and may be formed through the cathode body 131. And it may be formed to be connected to the upper portion from the center of the third outlet 132a penetrating through the negative electrode body 131 to the third outlet 132.
  • the hydrogen gas collected in the negative electrode accommodating part 136 formed on both surfaces of the negative electrode body 131 may be discharged to the outside through the third outlet 132a.
  • a plurality of path holes 136d may be formed in the third cathode path part 136c.
  • the plurality of path holes 136d are provided to connect the negative electrode accommodating part 136 formed on both sides of the negative electrode body 131, and are formed such that hydrogen gas collected in each negative electrode accommodating part 136 may move with each other.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a brown gas collection device using a brown gas generator according to an embodiment of the present invention.
  • a brown gas collecting device 200 for capturing brown gas generated in the brown gas generating device 100 according to the present embodiment will be described.
  • the brown gas collecting device 200 includes a brown gas generating device 100, a water storage unit 210, and a gas purification unit 220.
  • the water reservoir 210 is connected to the first inlet 112 and the second inlet 122 of the Brown gas generator 100 through the water supply pipe 212.
  • the first discharge part 114 and the second discharge part 124 of the Brown gas generator 100 are connected to the first water discharge pipe 214, and the water discharged through the first water discharge pipe 214 is separately provided. It may be stored in the storage unit, and may be recovered to the water storage unit 210 as needed.
  • the water discharged through the first water discharge pipe 214 is water containing oxygen gas.
  • the third discharge part 132 of the brown gas generator 100 is connected to the second water discharge pipe 216.
  • the water discharged through the second water discharge pipe 216 is water containing hydrogen gas.
  • the water discharged to the first water discharge pipe 214 and the second water discharge pipe 216 is connected to the integrated discharge pipe 222 and merged into one.
  • the integrated discharge pipe 222 is connected to the gas purification unit 220. Accordingly, the water including the hydrogen gas and the water containing the oxygen gas are supplied to the gas purification unit 220 in the integrated discharge pipe 222.
  • the gas purification unit 220 may be partially filled with water, and water containing hydrogen gas and oxygen gas supplied through the integrated discharge pipe 222 may be supplied into the water filled in the gas purification unit 220 to be filled with water.
  • Brown gas mixed with purified hydrogen gas and oxygen gas may be discharged through the purification gas exhaust pipe 224. Brown gas discharged to the refinery gas exhaust pipe 224 may be supplied to an external device. At this time, the generated brown gas may be used for industrial purposes.
  • the positive electrode terminal 232 may be electrically connected to the first positive electrode connector 118 and the second positive electrode connector 128, and the negative electrode terminal 234 may be electrically connected to the negative electrode connector E3.
  • the power supplied to the Brown gas generator 100 through the positive electrode terminal 232 and the negative electrode terminal 234 is DC power.

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Abstract

본 발명은 브라운 가스 발생 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 브라운 가스 발생 장치는, 내부에 물이 흐르는 경로가 형성된 제1 및 제2 양극 수용부가 각각 형성되며, 양전극이 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 양극 플레이트; 상기 제1 및 제2 양극 플레이트 사이에 배치되고, 음극 수용부가 형성되며, 음전극이 전기적으로 연결되는 음극 플레이트; 상기 제1 양극 플레이트 및 음극 플레이트 사이에 배치되며, 상기 제1 양극 플레이트와 음극 플레이트를 절연시키는 제1 절연 플레이트; 및 상기 제2 양극 플레이트 및 음극 플레이트 사이에 배치되고, 상기 제2 양극 플레이트와 음극 플레이트를 절연시키는 제2 절연 플레이트를 포함하고, 상기 제1 및 제2 양극 플레이트에는 각각 상기 제1 및 제2 양극 수용부로 물이 공급되는 제1 및 제2 유입구와 상기 제1 및 제2 양극 수용부에서 산소 가스가 포함된 물이 배출되는 제1 및 제2 배출구가 형성되며, 상기 음극 플레이트는 플레이트 형상의 양면에 각각 상기 음극 수용부가 형성되고, 상기 음극 수용부에서 수소 가스가 포함된 물이 배출되는 제3 배출구가 형성될 수 있다.

Description

브라운 가스 발생 장치
본 발명은 브라운 가스 발생 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물을 전기분해하여 수소를 발생시키는 브라운 가스 발생 장치에 관한 것이다.
전기 분해를 이용한 브라운 가스 발생 장치는, 전해질 등이 함유된 물에 전기에너지를 가하여, 물 분자가 분해됨에 따라 양극 측에 산소 기체가 발생하고, 음극 측에 수소 기체가 발생하여 브라운 가스를 발생시키는 장치이다.
이러한 브라운 가스 발생 장치는, 다양한 종류의 장치들이 개발되어 사용된다. 대체로, 한 쌍으로 이루어진 케이스에 물이 유입되고 배출되는 유입구와 제1 배출구가 구비되고, 케이스 내에 양극판 및 음극판이 배치되고, 양극판 및 음극판의 사이에 이온막이 배치된 구조를 가진다. 그리고 이온막, 양극판 및 음극판을 기준으로 케이스의 양측에 형성된 공간에 물이 통과하면서 전기에너지에 의해 물 분자가 분해되어 수소 및 산소가 발생할 수 있다.
상기와 같은 종래의 브라운 가스 발생 장치는, 합성수지 등과 같은 절연체로 제조된 케이스를 이용하고, 절연체로 형성된 케이스 내부에 이온막, 양극판 및 음극판을 밀착한 상태로 배치한다.
이때, 대체로 브라운 가스 발생 장치에서 물이 이온막, 양극판 및 음극판과의 접촉시간을 연장하기 위한 다양한 연구들이 이루어진고 있다. 종래에는 대체로, 케이스의 내측에 물이 특정 경로를 따라 진행할 수 있도록 수로를 형성하고, 케이스 내로 유입된 물의 경로를 복잡하게 하여 물의 흐름을 늦추는 방법이 이용되고 있다.
상기와 같은 종래의 브라운 가스 발생 장치는, 케이스에 물이 흐르는 경로를 형성하여 물이 흐르는 속도를 지연시키더라도 물이 양극판 및 음극판과 접촉되는 시간만 제어하기 때문에 물을 분해하여 산소 및 수소를 발생시키는 효율에 한계가 있는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 수소 및 산소를 발생시키는 효율을 극대화할 수 있는 브라운 가스 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 브라운 가스 발생 장치는, 내부에 물이 흐르는 경로가 형성된 제1 및 제2 양극 수용부가 각각 형성되며, 양전극이 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 양극 플레이트; 상기 제1 및 제2 양극 플레이트 사이에 배치되고, 음극 수용부가 형성되며, 음전극이 전기적으로 연결되는 음극 플레이트; 상기 제1 양극 플레이트 및 음극 플레이트 사이에 배치되며, 상기 제1 양극 플레이트와 음극 플레이트를 절연시키는 제1 절연 플레이트; 및 상기 제2 양극 플레이트 및 음극 플레이트 사이에 배치되고, 상기 제2 양극 플레이트와 음극 플레이트를 절연시키는 제2 절연 플레이트를 포함하고, 상기 제1 및 제2 양극 플레이트에는 각각 상기 제1 및 제2 양극 수용부로 물이 공급되는 제1 및 제2 유입구와 상기 제1 및 제2 양극 수용부에서 산소 가스가 포함된 물이 배출되는 제1 및 제2 배출구가 형성되며, 상기 음극 플레이트는 플레이트 형상의 양면에 각각 상기 음극 수용부가 형성되고, 상기 음극 수용부에서 수소 가스가 포함된 물이 배출되는 제3 배출구가 형성될 수 있다.
그리고 상기 제1 및 제2 양극 플레이트에 형성된 제1 및 제2 양극 수용부에는 제1 내지 제3 양극 경로부가 각각 형성되고, 상기 제1 양극 경로부는, 상기 제1 및 제2 유입구에서, 수직 방향으로 연장된 다음, 제1 방향의 수평 방향으로 연장되고, 제2 방향의 수평 방향으로 연장되어 형성되되, 상기 제1 및 제2 방향의 수평 방향으로 수회 반복되어 형성되고, 상기 제2 양극 경로부는 상기 제2 방향의 수평 방향으로 연장된 다음, 상기 제1 방향의 수평 방향으로 연장되되, 상기 제2 및 제1 방향의 수평 방향으로 수회 반복되어 형성되고, 상기 제1 및 제2 배출구를 향해 수직 방향으로 연장되어 형성되며, 상기 제3 양극 경로부는 상기 제1 및 제2 양극 경로부를 서로 연결하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 음극 플레이트에 형성된 음극 수용부에는, 일 방향으로 연장되어 형성된 제1 음극 경로부, 상기 제1 음극 경로부와 나란한 위치에 이격되어 형성되며 일 방향으로 형성된 제2 음극 경로부 및 상기 제1 및 제2 음극 경로부가 연결되도록 상기 제1 및 제2 음극 경로부의 사이에 형성된 하나 이상의 제3 음극 경로부가 형성되며, 상기 제1 음극 경로부에는 제3 배출구가 형성될 수 있다.
이때,상기 제1 및 제2 양극 플레이트는 각각 상부에 외부에서 공급되는 직류 전원의 양전극이 연결되는 제1 및 제2 양전극 연결부를 더 포함하고, 상기 음극 플레이트는 상단부에 외부에서 공급되는 직류 전원의 음전극이 연결되는 음전극 연결구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 양극 플레이트, 제1 및 제2 절연 플레이트 및 음극 플레이트에는, 볼트에 의해 결합되기 위한 다수의 결합구가 형성되며, 상기 다수의 결합구에 관통하는 절연관을 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 양극 플레이트, 제1 및 제2 절연 플레이트 및 음극 플레이트는 상기 절연관을 관통한 상기 볼트에 의해 결합될 수 있다.
본 발명에 의하면, 절연성을 가지는 절연체인 케이스의 내부에 별도의 양극판 및 음극판을 이용하지 않고, 양극 플레이트 및 음극 플레이트의 내부에 물이 흐를 수 있는 경로를 형성함으로써, 물과 양극 플레이트와 접촉되는 면적을 극대화할 수 있어, 동일 시간에 발생할 수 있는 수소의 양을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
양극 플레이트에 형성된 양극 수용부에 물이 유입되는 유입구에서 물이 배출되는 배출구까지 제1 내지 제3 양극 경로부가 지그재그의 형상으로 복잡한 경로가 형성됨에 따라 물이 양극 수용부에 머무는 시간을 극대화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브라운 가스 발생 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 브라운 가스 발생 장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 브라운 가스 발생 장치의 제1 양극 플레이트를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 브라운 가스 발생 장치의 음극 플레이트를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 절취선 AA’를 따라 취한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 브라운 가스 발생 장치를 이용한 브라운 가스 포집 장치를 도시한 개략도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브라운 가스 발생 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 브라운 가스 발생 장치를 도시한 분해 사시도이다. 그리고 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 브라운 가스 발생 장치의 제1 양극 플레이트를 도시한 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 브라운 가스 발생 장치의 음극 플레이트를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4의 절취선 AA’를 따라 취한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 브라운 가스 발생 장치(100)는, 제1 양극 플레이트(110), 제2 양극 플레이트(120), 음극 플레이트(130), 제1 절연 플레이트(140) 및 제2 절연 플레이트(150)를 포함한다.
제1 양극 플레이트(110)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 직사각형 또는 정사각형 형상으로 형성될 수 있다. 그리고 상부 방향으로 전극을 연결하기 위한 양전극 연결부(118)가 돌출되어 형성될 수 있다.
이러한 제1 양극 플레이트(110)는, 제1 양극 몸체(111), 제1 유입부(112), 제1 배출부(114), 제1 양극 수용부(116) 및 제1 양전극 연결부(118)를 포함한다.
제1 양극 몸체(111)는, 도시된 바와 같이, 직사각형 또는 정사각형 형상으로 형성된다. 그리고 제1 양극 몸체(111)는, 금속이 이용될 수 있으며, 본 실시예에서, 티타늄(titanium)을 이용하여 제조될 수 있으며, 티타늄에 백금(platinum)이 도금되어 제조될 수 있다. 그에 따라 제1 양극 몸체(111)는 내식성 및 내화학성을 높일 수 있으며, 물이 이온화되더라도 전해액인 물의 오염을 방지할 수 있다. 이때, 필요에 따라 제1 양극 몸체(111)에 이용되는 금속 및 도금되는 물질은 필요에 따라 다른 종류의 재질이 이용될 수 있다.
또한, 제1 양극 몸체(111)에는 다수의 결합구(C1)가 형성될 수 있다. 다수의 결합구(C1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 양극 몸체(111)의 테두리를 따라 형성될 수 있으며, 본 실시예에서, 제1 양극 수용부(116)를 둘러싸도록 열두 개가 형성될 수 있다.
제1 유입부(112)는 물이 제1 양극 몸체(111)의 내부에 공급되기 위해 구비되며, 제1 양극 몸체(111)의 외측에 배치될 수 있다. 본 실시예에서, 후술하겠지만, 제1 양극 몸체(111)에 제1 양전극 연결부(118)가 형성된 위치를 상부로 정의하면, 제1 유입부(112)는 제1 양극 몸체(111)의 외측 상부에 치우친 위치에 배치될 수 있다. 그에 따라 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 유입부(112)의 내부에 제1 유입구(112a)가 형성될 수 있다.
제1 배출부(114)는 물이 제1 양극 몸체(111)의 내부에 공급된 물이 배출되기 위해 구비되고, 제1 양극 몸체(111)의 외측에 배치될 수 있다. 그리고 제1 유입부(112)가 양극 모체의 외측 하부에 치우친 위치에 배치될 수 있다. 그에 따라 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 배출부(114)의 내부에 제1 배출구(114a)가 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 제1 유입부(112)와 제1 배출부(114)가 배치되는 위치는 도 2를 통해 확인할 수 있듯이, 직사각형 또는 정사각형 형상의 제1 양극 몸체(111)에서 모서리 측으로 대각 방향에 배치될 수 있다. 여기서, 제1 배출부(114)를 통해 배출되는 물에는 전기 분해에 의해 생성된 산소가 포함될 수 있다.
제1 양극 수용부(116)는 제1 양극 몸체(111)의 내측에 형성될 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 내측면에 소정의 홈 형상으로 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 제1 양극 수용부(116)는 제1 유입구(112a)를 통해 유입된 물이 채워질 수 있는 공간이며, 제1 양극 수용부(116) 전체에 물이 채워질 수 있도록 제1 양극 경로부(116a), 제2 양극 경로부(116b) 및 제3 양극 경로부(161c)가 형성될 수 있다.
제1 양극 경로부(116a)는 제1 유입구(112a)에서 하부 방향으로 소정의 길이를 가지는 직선의 형상으로 형성된 다음, 다시 제1 방향의 수평 방향으로 소정의 길이를 가지는 직선의 형상으로 연장되어 형성된다. 그리고 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향의 수평 방향으로 소정의 길이를 가지는 직선의 형상으로 연장되어 형성된다. 그런 다음, 다시 두 번째로 제1 방향의 수평 방향으로 소정의 길이를 가지는 직선의 형상으로 연장되고, 제2 방향의 수평 방향으로 소정의 길이를 가지는 직선의 형상으로 연장된다. 이때, 두 번째로 형성된 제1 방향 및 제2 방향으로 연장된 길이는 첫 번째로 형성된 제1 방향 및 제2 방향으로 연장된 길이보다 짧을 수 있다.
이렇게 수차례 제1 방향 및 제2 방향으로 반복되어 연장되어 형성되되, 반복될수록 수평 방향으로 연장되는 길이는 짧아지도록 연장된다. 본 실시예에서는, 10회 반복되어 형성된다.
제2 양극 경로부(116b)는, 제1 양극 경로부(116a)에서 연장되며, 제1 양극 경로부(116a)가 제1 양극 수용부(116)의 중심을 기준으로 180도 회전 대칭된 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 제3 양극 경로부(116c)는 제1 양극 경로부(116a)와 제2 양극 경로부(116b)를 서로 연결하도록 형성되며, 도시된 바와 같이, 대각선 방향으로 소정의 길이를 가지도록 형성될 수 있다.
제2 양극 경로부(116b)는, 제3 양극 경로부(116c)에서 연장되며, 제2 방향으로 소정의 길이를 가지는 직선의 형상으로 연장되고, 제1 방향의 수평방향으로 소정의 길이를 가지는 직선의 형상으로 연장된다. 그리고 다시 두 번째로 제2 방향의 수평 방향으로 소정의 길이를 가지는 직선의 형상으로 연장되고, 제1 방향의 수평 방향으로 소정의 길이를 가지는 직선의 형상으로 연장된다. 이때, 두 번째로 형성된 제2 방향 및 제1 방향으로 연장된 길이는 첫 번째로 형성된 제2 방향 및 제1 방향으로 연장된 길이보다 길 수 있다.
이렇게 수차례 제2 방향 및 제1 방향으로 반복되어 연장되어 형성되되, 반복될수록 수평 방향으로 연장되는 길이는 길어지도록 형성된다. 본 실시예에서는 10회 반복되어 형성된다. 그리고 최종으로 제1 방향으로 반복되어 연장된 다음, 제1 배출구(114a)에 연결되도록 향해 하부 방향으로 연장되어 형성된다.
본 실시예에서, 제1 양극 경로부(116a), 제2 양극 경로부(116b) 및 제3 양극 경로부(116c)는 폭 및 깊이는 서로 동일하게 형성될 수 있다.
따라서 제1 유입구(112a)를 통해 유입된 물은 제1 양극 경로부(116a), 제3 양극 경로부(116c) 및 제2 양극 경로부(116b)를 따라 이동된 다음, 제1 배출구(114a)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
제1 양전극 연결부(118)는, 제1 양극 몸체(111)의 상부 일 측에 배치된다. 제1 양전극 연결부(118)는 제1 양극 플레이트(110)에 외부 전원을 연결하기 위해 구비되며, 외부 전원을 연결하기 위해 제1 양전극 연결구(E1)가 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 제1 양전극 연결부(118)는 외부 전원의 양극 전원이 연결되기 위해 구비된다.
제2 양극 플레이트(120)는, 제2 양극 몸체(121), 제2 유입부(122), 제2 배출부(124), 제2 양극 수용부 및 제2 양극 연결부(128)를 포함한다. 이때, 제2 양극 플레이트(120)는, 제1 양극 플레이트(110)와 동일한 구조를 가지며, 제1 양극 플레이트(110)의 중심을 지나는 세로축을 기준으로 180도 회전된 구조이다. 즉, 도면에 도시되지 않았지만, 제2 양극 플레이트(120)의 내측에는 제2 양극 수용부가 형성되며, 제2 양극 수용부는 제1 양극 수용부(116)와 동일한 형상으로 형성된다. 이때, 제2 양전극 연결부(128)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 양전극 연결부(118)와 동일한 위치인 상부 일 측에 배치될 수 있다.
그리고 제2 양극 연결부(128)에는 제2 양전극 연결구(E2)가 형성될 수 있으며, 도시된 바와 같이, 제1 양극 몸체(111)에 형성된 다수의 결합구(C1)에 대응되는 위치에 제2 양극 몸체(121)에도 다수의 결합구(C2)가 형성될 수 있다.
음극 플레이트(130)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 직사각형 또는 정사각형 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 음극 플레이트(130)는, 음극 몸체(131), 제3 배출부(132) 및 음극 수용부(136)를 포함한다.
그리고 상부 방향으로 전극을 연결하기 위한 음전극 연결구(E3)가 형성될 수 있다. 음전극 연결구(E3)는 음극 몸체(131)의 상단면에 홈의 형상으로 형성된다. 그에 따라 외부 전원의 음 전극이 음전극 연결구(E3)를 통해 연결될 수 있다.
음극 몸체(131)는, 도시된 바와 같이, 직사각형 또는 정사각형 형상으로 형성된다. 그리고 음극 몸체(131)는, 제1 양극 몸체(111)와 같이, 금속이 이용될 수 있고, 본 실시예에서, 티타늄을 이용하여 제조될 수 있고, 티타늄에 백금이 도금되어 제조될 수 있다. 그에 따라 음극 몸체(131)는 내식성 및 내화학성을 높일 수 있고, 물이 이온화되더라도 전해약인 물의 오염을 방지할 수 있다. 그리고 필요에 따라 음극 몸체(131)에도 이용되는 금속 및 도금되는 물질은 필요에 따라 다른 종류의 재질이 이용될 수 있다.
또한, 음극 몸체(131)에도 다수의 결합구(C3)가 형성될 수 있다. 다수의 결합구(C3)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 음극 몸체(131)의 테두리를 따라 형성될 수 있고, 제1 양극 몸체(111)에 형성된 다수의 결합구(C1)에 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 본 실시예에서, 다수의 결합구(C3)는 음극 수용부(136)를 둘러싸도록 열두 개가 형성될 수 있다.
제3 배출부(132)는 음극 몸체(131)의 내부에 형성된 음극 수용부(136)에서 발생된 기체인 수소 가스가 외부로 배기되기 위해 구비되며, 음극 몸체(131)의 상단부에 배치될 수 있다. 본 실시예에서, 제3 배출부(132)는 음극 몸체(131)의 상단부에 치우친 위치에 배치될 수 있다. 그에 따라 도 3에 도시된 바와 같이, 제3 배출부(132)의 내부에 제3 배출구(132a)가 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 제3 배출부(132)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 직사각형 또는 정사각형 형상의 음극 몸체(131)에서 상단부에 배치될 수 있다. 이렇게 제3 배출부(132)가 상단부에 배치되는 것은, 도 3을 참조하면, 음극 몸체(131)에 형성된 음극 수용부(136)를 통해 수소 가스가 상부로 이동되기 때문에 되도록 상부에 배치되는 것이 좋다.
음극 수용부(136)는 음극 몸체(131)의 내측에 형성될 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이, 내측면에 소정의 홈 형상으로 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 음극 수용부(136)는 제1 양극 수용부(116)와 대응되는 위치에 형성될 수 있으며, 제1 음극 경로부(136a), 제2 음극 경로부(136b) 및 제3 음극 경로부(136c)가 형성될 수 있다. 여기서, 음극 수용부(136)는 음극 몸체(131)의 양면에 형성될 수 있으며, 음극 몸체의 양면에 형성된 음극 수용부(136)는 서로 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
제1 음극 경로부(136a)는 본 실시예에서, 제1 음극 경로부(136a)는 수평 방향으로 소정의 길이를 가지는 직선의 형상으로 형성될 수 있고, 소정의 폭 및 소정의 깊이를 가지도록 형성될 수 있다. 이때, 제1 음극 경로부(136a)의 중앙에 제3 배출부(132)가 배치될 수 있다.
그리고 제2 음극 경로부(136b)는 제1 음극 경로부(136a)와 이격된 위치에 나란하게 형성될 수 있으며, 소정의 폭 및 소정의 깊이를 가지도록 형성될 수 있다. 이때, 제1 음극 경로부(136a) 및 제2 음극 경로부(136b)는 길이, 폭 및 깊이가 서로 동일할 수 있다.
제3 음극 경로부(136c)는 제1 음극 경로부(136a) 및 제2 음극 경로부(136b)를 서로 연결하도록 다수 개가 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 제3 음극 경로부(136c)는 제1 음극 경로부(136a) 및 제2 음극 경로부(136b)를 연결하기 위해 형성되어, 도 2에 도시된 바와 같이, 수직 방향으로 형성될 수 있다. 그리고 제3 음극 경로부(136c)는 소정의 폭 및 소정의 깊이를 가지도록 형성될 수 있으며, 제3 음극 경로부(136c)의 폭 및 깊이는 제1 음극 경로부(136a) 및 제2 음극 경로부(136b)의 폭 및 깊이보다 각각 작을 수 있다.
제1 절연 플레이트(140)는, 제1 양극 몸체(111) 및 음극 몸체(131)의 형상과 마찬가지로 직사각형 또는 정사각형 형상을 가질 수 있고, 내측에 제1 홀(142)이 형성될 수 있다. 제1 절연 플레이트(140)는 제1 양극 몸체(111) 및 음극 몸체(131)의 사이에 배치되며, 제1 양극 몸체(111) 및 음극 몸체(131)가 서로 절연되도록 절연 물질로 제조될 수 있다. 본 실시예에서, 제1 절연 플레이트(140)는 실리콘이나 합성수지 등으로 제조될 수 있으며, 제1 양극 몸체(111) 및 음극 몸체(131) 사이에서 절연할 수 있는 물질이면 어떤 물질로 제조되어도 무관하다.
그리고 제1 절연 플레이트(140)는 도시된 바와 같이, 제1 양극 몸체(111) 및 음극 몸체(131)에 비해 상대적으로 얇게 형성될 수 있으며, 제1 양극 플레이트(110) 및 음극 플레이트(130)에 걸리는 전력에 따라 달라질 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
제1 절연 플레이트(140)는 제1 양극 몸체(111) 및 음극 몸체(131)의 사이에 배치되어, 제1 양극 몸체(111) 및 음극 몸체(131)가 서로 볼트(B) 등에 의해 결합된 상태에서 제1 양극 몸체(111)와 음극 몸체(131)의 사이를 통해 제1 양극 수용부(116)에 유입된 물이나 음극 수용부(136)에 생성된 수소 가스가 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있다. 그에 따라 제1 절연 플레이트(140)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 결합구(C4)가 형성될 수 있으며, 다수의 결합구(C4)는 제1 양극 몸체(111) 및 음극 몸체(131)에 각각 형성된 결합구(C1, C3)에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
제2 절연 플레이트(150)는 제2 양극 몸체(121) 및 음극 몸체(131)의 사이에 배치되며, 제1 절연 플레이트(140)와 동일한 구조로 형성된다.
그리고 제1 절연 플레이트(140)가 사이에 개재된 상태에서, 제1 양극 플레이트(110) 및 음극 플레이트(130)가 배치되고, 제2 절연 플레이트(150)가 제2 양극 플레이트(120) 및 음극 플레이트(130)가 배치되는데, 본 실시예에서, 제1 양극 플레이트(110), 제1 절연 플레이트(140), 음극 플레이트(130), 제2 절연 플레이트(150) 및 제2 양극 플레이트(120)는 차례로 배치되어, 볼트(B) 등의 결합수단을 이용하여 결합될 수 있다.
이때, 볼트(B)에 의해 제1 양극 플레이트(110) 및 음극 플레이트(130)가 서로 단락되는 것을 방지하고, 제2 양극 플레이트(120) 및 음극 플레이트(130)가 서로 단락되는 것을 방지하기 위해 제1 양극 플레이트(110), 제1 절연 플레이트(140) 음극 플레이트(130), 제2 절연 플레이트(150) 및 제2 양극 플레이트(120)에 형성된 각각의 결합구(C1, C2, C3, C4, C5)에 절연관(S)이 관통하여 배치될 수 있다. 절연관(S)은 제1 양극 플레이트(110), 음극 플레이트(130) 및 제2 양극 플레이트(120)를 전기적으로 절연하기 위한 구성으로, 실리콘이나 고무 또는 합성수지 재질 등으로 제조될 수 있다.
또한, 제1 절연 플레이트(140) 및 제2 절연 플레이트(150) 각각에는 제1 홀(142) 및 제2 홀(152)이 형성되는데, 제1 홀(142) 및 제2 홀(152)의 크기는 제1 양극 수용부(116), 제2 양극 수용부 및 음극 수용부(136)의 크기에 대응되는 크기로 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 제1 양극 수용부(116), 제2 양극 수용부 및 음극 수용부(136)의 전체적인 형상이 직사각형 또는 정사각형 형상으로 형성됨에 따라 제1 홀(142) 및 제2 홀(152)의 형상도 직사각형 또는 정사각형 형상으로 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 브라운 가스 발생 장치(100)의 작동되는 것을 설명하면, 제1 양극 플레이트(110)의 제1 양전극 연결부(118) 및 제2 양극 플레이트(120)의 제2 양전극 연결부(128)에 직류 전원의 (+)극이 연결되고, 음극 플레이트(130)의 음전극 연결구(E3)에 직류 전원의 (-)극이 연결된다. 그리고 제1 양극 플레이트(110)에 형성된 제1 유입부(112)를 통해 물이 공급되면, 제1 유입구(112a)를 통해 제1 양극 수용부(116)에 물이 채워지면서 물과 제1 양극 플레이트(110)가 접촉하여 물이 전기 분해되면서 수소 가스와 산소 가스가 생성된다. 또한, 제2 양극 플레이트(120)에 형성된 제2 유입부(122)를 통해 물이 공급되면, 제2 유입구(122a)를 통해 제2 양극 수용부에 물이 채워지면서 물과 제2 양극 플레이트(120)가 접촉하여 물이 전기 분해되면서 수소 가스와 산소 가스가 생성된다.
이렇게 전기 분해된 수소 가스는 (-)극인 음극 수용부(136) 측에 모이고, 산소 가스는 (+)극인 제1 양극 수용부(116) 및 제2 양극 수용부 측에 모인다. 이때, 제1 유입구(112a)를 통해 제1 양극 수용부(116)로 유입된 물은 제1 양극 경로부(116a), 제2 양극 경로부(116b) 및 제3 양극 경로부(116c)를 통해 제1 양극 수용부(116) 전체에 걸쳐 퍼지고, 생성된 산소 가스와 함께 제1 배출구(114a)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 그리고 제2 유입부(122)를 통해 제2 양극 수용부에 유입된 물은 제2 배출부(124)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 또한, 음극 몸체(131)의 양면에 형성된 음극 수용부(136) 측에 모인 수소 가스는 상부에 형성된 제3 배출구(132a)를 통해 배출될 수 있다.
본 실시예에서 직류 전원을 제1 양극 플레이트(110), 제2 양극 플레이트(20) 및 음극 플레이트(130)에 인가하는데, 12V의 전압과 20A의 전류를 갖는 직류 전원을 공급한다. 그에 따라 20A의 전류가 공급됨에 따라 제3 배출부(132)를 통해 약 320㎖의 수소 가스가 배출될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하여, 음극 플레이트(130)에 형성된 음극 수용부(136)에 대해 보다 상세하게 설명한다. 앞서 설명한 바와 같이, 음극 수용부(136)는 음극 몸체(131)의 양면에 각각 형성될 수 있다.
음극 수용부(136)는 앞서 설명한 바와 같이, 제1 음극 경로부(136a), 제2 음극 경로부(136b) 및 제3 음극 경로부(136c)를 포함한다. 제1 음극 경로부(136a), 제2 음극 경로부(136b) 및 제3 음극 경로부(136c)는 각각 음극 몸체(131)의 내측면에 형성된 홈의 형상으로 형성될 수 있다.
제1 음극 경로부(136a) 및 제2 음극 경로부(136b)는 수평 방향으로, 도시된 바와 같이, 서로 나란하게 이격된 위치에 형성된다. 그리고 제1 음극 경로부(136a) 및 제2 음극 경로부(136b)의 사이에 수직 방향으로 다수 개의 제3 음극 경로부(136c)가 구비될 수 있다. 제3 음극 경로부(136c)는 서로 일정 간격으로 이격된 상태로 형성되며, 다수의 제3 음극 경로부(136c)의 사이는 음극 몸체(131)의 내측면과 동일한 평면상에 배치된다.
이때, 제1 음극 경로부(136a) 및 제2 음극 경로부(136b)의 폭은 제3 음극 경로부(136c)의 폭보다 클 수 있으며, 본 실시예에서, 제3 음극 경로부(136c)의 폭은 제1 음극 경로부(136a) 및 제2 음극 경로부(136b)의 폭의 약 60%(오차 범위 10%)일 수 있다. 또한, 제1 음극 경로부(136a) 및 제2 음극 경로부(136b)의 깊이는 제3 음극 경로부(136c)의 깊이와 같을 수 있고, 본 실시예에서, 제3 음극 경로부(136c)의 깊이도 제1 음극 경로부(136a) 및 제2 음극 경로부(136b)의 깊이와 같을 수 있다.
음극 수용부(136)에 제1 음극 경로부(136a), 제2 음극 경로부(136b) 및 제3 음극 경로부(136c)가 상기에서 설명한 바와 같이 형성됨에 따라 전기 분해되어 형성된 수소는 제1 음극 경로부(136a), 제2 음극 경로부(136b) 및 제3 음극 경로부(136c)를 따라 이동하여 제3 배출부(132)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
여기서, 제3 배출구(132a)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 음극 경로부(136a)의 중앙에 배치될 수 있고, 음극 몸체(131)를 관통하여 형성될 수 있다. 그리고 음극 몸체(131)를 관통하는 제3 배출구(132a)의 중앙에서 상부로 연결되어 제3 배출부(132)로 연결되도록 형성될 수 있다.
그에 따라 음극 몸체(131)의 양면에 각각 형성된 음극 수용부(136)에서 모인 수소 가스가 제3 배출구(132a)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
그리고 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제3 음극 경로부(136c)에는 다수의 경로 홀(136d)이 형성될 수 있다. 다수의 경로 홀(136d)은 음극 몸체(131)의 양면에 형성된 음극 수용부(136)를 연결하기 위해 구비되며, 각 음극 수용부(136)에 모인 수소 가스가 서로 이동할 수 있도록 형성된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 브라운 가스 발생 장치를 이용한 브라운 가스 포집 장치를 도시한 개략도이다.
도 6을 참조하여 본 실시예에 따른 브라운 가스 발생 장치(100)에서 발생된 브라운 가스를 포집하기 위한 브라운 가스 포집 장치(200)에 대해 설명한다.
브라운 가스 포집 장치(200)는, 도시된 바와 같이, 브라운 가스 발생 장치(100), 물 저장부(210) 및 가스 정제부(220)를 포함한다. 물 저장부(210)는 물 공급관(212)을 통해 브라운 가스 발생 장치(100)의 제1 유입부(112) 및 제2 유입부(122)와 연결된다. 그리고 브라운 가스 발생 장치(100)의 제1 배출부(114) 및 제2 배출부(124)는 제1 물 배출관(214)과 연결되며, 제1 물 배출관(214)을 통해 배출된 물은 별도의 저장부에 저장될 수 있으며, 필요에 따라 물 저장부(210)로 회수될 수도 있다. 여기서, 제1 물 배출관(214)을 통해 배출되는 물은 산소 가스가 포함된 물이다.
그리고 브라운 가스 발생 장치(100)의 제3 배출부(132)는 제2 물 배출관(216)과 연결된다. 제2 물 배출관(216)을 통해 배출되는 물은 수소 가스가 포함된 물이다.
이렇게 제1 물 배출관(214) 및 제2 물 배출관(216)으로 배출된 물은 통합 배출관(222)과 연결되어 하나로 합쳐진다. 통합 배출관(222)은 가스 정제부(220)과 연결된다. 그에 따라 통합 배출관(222)에서 수소 가스가 포함된 물과 산소 가스가 포함된 물은 가스 정제부(220)으로 공급된다. 가스 정제부(220)는 내부에 물이 일부 채워질 수 있으며, 통합 배출관(222)을 통해 공급된 수소 가스 및 산소 가스가 포함된 물이 가스 정제부(220)에 채워진 물속으로 공급되어 물에 의해 정제된 수소 가스 및 산소 가스가 혼합된 브라운 가스가 정제 가스 배기관(224)을 통해 배출될 수 있다. 정제 가스 배기관(224)으로 배출된 브라운 가스는 외부 장치에 공급될 수 있다. 이때, 생성된 브라운 가스는 산업용으로 이용될 수 있다.
양전극 단자(232)는 제1 양전극 연결부(118) 및 제2 양전극 연결부(128)에 전기적으로 연결되고, 음전극 단자(234)는 음전극 연결구(E3)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 양전극 단자(232) 및 음전극 단자(234)를 통해 브라운 가스 발생 장치(100)에 공급되는 전력은 직류 전력이다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이므로, 본 발명이 상기 실시예에만 국한되는 것으로 이해돼서는 안 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 내부에 물이 흐르는 경로가 형성된 제1 및 제2 양극 수용부가 각각 형성되며, 양전극이 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 양극 플레이트;
    상기 제1 및 제2 양극 플레이트 사이에 배치되고, 음극 수용부가 형성되며, 음전극이 전기적으로 연결되는 음극 플레이트;
    상기 제1 양극 플레이트 및 음극 플레이트 사이에 배치되며, 상기 제1 양극 플레이트와 음극 플레이트를 절연시키는 제1 절연 플레이트; 및
    상기 제2 양극 플레이트 및 음극 플레이트 사이에 배치되고, 상기 제2 양극 플레이트와 음극 플레이트를 절연시키는 제2 절연 플레이트를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 양극 플레이트에는 각각 상기 제1 및 제2 양극 수용부로 물이 공급되는 제1 및 제2 유입구와 상기 제1 및 제2 양극 수용부에서 산소 가스가 포함된 물이 배출되는 제1 및 제2 배출구가 형성되며,
    상기 음극 플레이트는 플레이트 형상의 양면에 각각 상기 음극 수용부가 형성되고, 상기 음극 수용부에서 수소 가스가 포함된 물이 배출되는 제3 배출구가 형성된 브라운 가스 발생 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 양극 플레이트에 형성된 제1 및 제2 양극 수용부에는 제1 내지 제3 양극 경로부가 각각 형성되고,
    상기 제1 양극 경로부는, 상기 제1 및 제2 유입구에서, 수직 방향으로 연장된 다음, 제1 방향의 수평 방향으로 연장되고, 제2 방향의 수평 방향으로 연장되어 형성되되, 상기 제1 및 제2 방향의 수평 방향으로 수회 반복되어 형성되고,
    상기 제2 양극 경로부는 상기 제2 방향의 수평 방향으로 연장된 다음, 상기 제1 방향의 수평 방향으로 연장되되, 상기 제2 및 제1 방향의 수평 방향으로 수회 반복되어 형성되고, 상기 제1 및 제2 배출구를 향해 수직 방향으로 연장되어 형성되며,
    상기 제3 양극 경로부는 상기 제1 및 제2 양극 경로부를 서로 연결하도록 형성된 브라운 가스 발생 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 음극 플레이트에 형성된 음극 수용부에는, 일 방향으로 연장되어 형성된 제1 음극 경로부, 상기 제1 음극 경로부와 나란한 위치에 이격되어 형성되며 일 방향으로 형성된 제2 음극 경로부 및 상기 제1 및 제2 음극 경로부가 연결되도록 상기 제1 및 제2 음극 경로부의 사이에 형성된 하나 이상의 제3 음극 경로부가 형성되며,
    상기 제1 음극 경로부에는 제3 배출구가 형성된 브라운 가스 발생 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 양극 플레이트는 각각 상부에 외부에서 공급되는 직류 전원의 양전극이 연결되는 제1 및 제2 양전극 연결부를 더 포함하고,
    상기 음극 플레이트는 상단부에 외부에서 공급되는 직류 전원의 음전극이 연결되는 음전극 연결구가 형성된 브라운 가스 발생 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 양극 플레이트, 제1 및 제2 절연 플레이트 및 음극 플레이트에는, 볼트에 의해 결합되기 위한 다수의 결합구가 형성되며,
    상기 다수의 결합구에 관통하는 절연관을 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2 양극 플레이트, 제1 및 제2 절연 플레이트 및 음극 플레이트는 상기 절연관을 관통한 상기 볼트에 의해 결합되는 브라운 가스 발생 장치.
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