WO2023167522A1 - 이온화부의 반복 배열 구조를 포함하는 수소 활성화/이온화 촉진장치 - Google Patents

이온화부의 반복 배열 구조를 포함하는 수소 활성화/이온화 촉진장치 Download PDF

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신상용
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신상용
박영우
신재언
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Definitions

  • the present invention is installed between a hydrogen fuel cell stack and a hydrogen supply device to activate hydrogen to a high energy level in advance by using a high density electric flux before the hydrogen is supplied to the hydrogen fuel cell stack.
  • hydrogen activated/ionized by field electron emission is supplied to repeatedly perform high-efficiency ionization with only a small amount of energy absorbed in the ionosphere of the hydrogen fuel cell.
  • the present invention promotes physical auxiliary activation/ionization and is a technology related to an amplifying (turbo)/accelerating device capable of generating a lot of electricity with higher efficiency in the electricity generation process of a hydrogen fuel cell.
  • hydrogen energy has the possibility of obtaining hydrogen by electrolysis of water that exists indefinitely, and energy can be created by reacting it with air, and hydrogen can be produced in various ways such as methane and natural gas separation, and It is attracting more attention than other renewable energies because it does not generate pollutants, moreover, it does not generate noise when generating energy, has higher energy generation efficiency than other types, and is applicable to various electricity generating equipment.
  • hydrogen and oxygen the fundamental materials of a hydrogen fuel cell, exist as the most abundant elements on Earth. Therefore, among other renewable energies, especially hydrogen, since its physical properties have been analyzed almost perfectly, more diverse research is being conducted.
  • Patent Document Korean Patent Registration No. 10-2200739 (Public date: January 12, 2021)
  • the problem to be solved by the present invention is that some of the hydrogen used in the hydrogen fuel cell is activated (H 2 * ) from various catalysts before being ionized (2H + + 2e) in the electrolyte of the cell, and the majority is not activated, resulting in overall electricity generation It is intended to solve the problem of low electricity generation rate in hydrogen fuel cells due to low power generation efficiency due to low ionization rate. And the present invention is to solve the problem that the economic feasibility of the hydrogen fuel cell is not high in various conditions including the hydrogen production process. That is, an object of the present invention is to induce a high-efficiency electricity production method by maximally activating hydrogen gas and increasing the ionization rate at the same time.
  • the hydrogen activation / ionization accelerator having a repeated arrangement structure of ionization units of the present invention for achieving the above technical problem is a structure installed between a hydrogen supply device (A) and a hydrogen fuel cell (B), and has an ultra-high density formed therein.
  • Utra-high density electric flux simultaneously generates/amplifies ionization (2H + +2e)/activation (H 2 * ) of hydrogen gas and then injects it into the hydrogen fuel cell, so the function of the basic hydrogen fuel cell is improved. It ionizes smoothly to generate high electricity generation rate.
  • Such an ionization unit has a metal pin type with a sharp end, a vortex-type blade shape, a rod in which multiple blades are wound in a vortex, a composite vortex type of wire between blades, and a negative / positive polarity repeating arrangement structure. It is a hydrogen activation/ionization accelerator.
  • the present invention is a case portion in which an accommodation space is formed inside, a gas inflow tube connected to the hydrogen supply device by communicating with the accommodation space at one end, and a gas discharge tube connected to the existing hydrogen fuel cell by communicating with the accommodation space at the other end.
  • a plurality of activation / ionization rod parts (hereinafter referred to as “ionization rod parts”) including a module and sharp modules formed on the outer surface of the support module, a plurality of ionization cylinder parts formed in a cylindrical shape and accommodating the ionization rod part therein,
  • a first positive plate module including a plurality of rod fixing holes to fix one end of the support module protruding outward from one end of the ionization cylinder part and connected to the anode of the power supply device so that the ionization rod part is positive, and a plurality of cylinder fixing holes Including, a brass fixing part including a first cathode plate module that fixes one end of the ionization cylinder part to each cylinder fixing hole
  • the brass fixing part includes a second anode plate module fixing the other end of the support module protruding outward of the other end of the ionization cylinder part, and a plurality of cylinder fixing holes, and the second fixing the other end of the ionization cylinder part to each cylinder fixing hole.
  • a negative electrode plate module may be further included.
  • the hydrogen activation/ionization accelerator having a structure in which the ionizers are repeatedly arranged according to the present invention
  • one end is connected to the first positive electrode module and the other end is connected to the first negative electrode module, so that the applied voltage is applied through the first positive electrode module and the first negative electrode module.
  • the case unit may include a cover module including a gas inlet cylinder in which an inflow screw module is installed, and a body module having a gas discharge cylinder.
  • the present invention activates/ionizes hydrogen repeatedly several times and increases the activation energy of hydrogen to supply ionized hydrogen (2H + +2e) and hydrogen (H 2 * ) with high activation energy to the hydrogen fuel cell. It allows a lot of electricity to be generated.
  • the present invention joins a lot of electricity generated in the process of activating and ionizing hydrogen several times with electricity generated in an existing hydrogen fuel cell or charges an auxiliary battery, and uses the auxiliary battery as a power source when external power is not applied to ionize hydrogen.
  • the present invention can increase the rate of electricity generation by amplifying hydrogen ionization (2H + +2e) and activated hydrogen (H 2 * ) several times. That is, the present invention generates electricity in the process of repeatedly ionizing (2H + +2e) and increasing the activation (H 2 * ) energy of hydrogen, and re-ionizing hydrogen with the generated electricity to increase the activation energy of hydrogen repeatedly. proceed to
  • the electric field intensity of ultra-high density electric flux around the sharp surface activates hydrogen to an energy level close to ionization, raising it to -1.5 ⁇ 0.0eV. .
  • the activated hydrogen is moved to the existing hydrogen fuel cell stack, and in the hydrogen fuel cell stack, the hydrogen activated in the ionosphere is ionized while receiving a small energy of -1.5 eV or more from the catalyst and releasing electrons directly from the activated hydrogen.
  • an ionization energy of 13.6 eV or more of hydrogen is applied from metal ionization, the current generated by ionization joins the electricity generated in the existing hydrogen fuel cell stack.
  • the present invention uses the field emission electron method, which is the most efficient method of extracting electrons from metals or semiconductors.
  • the present invention can activate and ionize hydrogen by a physical method without using a chemical method, and easily extract electrons by improving the efficiency of generating electricity in a hydrogen fuel cell.
  • the dynamics of simultaneously applying hydrogen activation and hydrogen ionization may be the most important electrostatic dynamics for electricity generation of the hydrogen fuel cell stack.
  • the present invention which generates an electrostatic role, can be used semi-permanently without corrosion/abrasion because all internal components and materials physically interact with pure (99.99999%) hydrogen gas.
  • the present invention having such characteristics is not limited to the fuel cell of a passenger car, but is applied to construction machinery and ships, for example, forklifts, excavators, yachts, drones, salvage ships, and internal generators of passenger ships, so that the performance of fuel cells can be improved. make it possible
  • the present invention is regarded as an amplification (turbo) / acceleration device that can improve the performance and efficiency of a hydrogen battery by being applied to various equipment using a hydrogen battery.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a use state of a hydrogen activation/ionization accelerator having various repeating arrangement structures of ionizers according to an embodiment of the present invention by adding a turbo/accelerator to an existing hydrogen fuel cell system.
  • FIG. 2 is a perspective view of the overall external appearance of the hydrogen activation/ionization accelerator having the repeated arrangement structure of the ionizers of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the entire system of the hydrogen activation/ionization accelerator having the repeating arrangement structure of the ionizers of FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a view showing various sharp vortex-shaped first-type ionization units to fourth-type ionization units of FIG. 3 .
  • 5 and 6 are views showing in detail the combination of the sharp blade surface and the round copper wire of the first type ionization unit to the fourth type ionization unit shown in FIG. 4 .
  • FIG. 7 is a view showing the second positive electrode module, the second gasket module, and the second negative electrode module of FIG. 1 .
  • FIG. 8 is a view showing a state in which the second positive electrode module, the second gasket module, and the second negative electrode module of FIG. 7 are coupled.
  • 9 and 10 are a first type ionization rod unit, a second type ionization rod unit, a third type ionization rod unit, and a fourth type ionization rod unit in a second positive plate module, a second gasket module, and a second cathode plate module. It is a diagram showing the state in which the rod part is fixed and the rate at which hydrogen enters (V).
  • FIGS. 9 and 10 are views of the structures shown in FIGS. 9 and 10 viewed from the right side.
  • the metal ionization unit may be combined in a form in which the center is high and the outside is low.
  • FIG. 13 shows a state in which the ionization rod part and the ionization cylinder part (brush) of the first type are fixed to the brass fixing part and the gasket part, and an enlarged view shows a part of the high-density electric field flux formed between the ionization part and the cylinder.
  • FIG. 15 shows a state in which a fourth type ionization rod unit and an ionization cylinder unit are fixed to a brass fixing unit and a gasket unit, and in an enlarged view, a fourth type ionization unit (an ionization unit in which a round wire is inserted between sharp screws of a vortex blade) ) and the high-density electric field flux formed between the cylinder.
  • a fourth type ionization unit an ionization unit in which a round wire is inserted between sharp screws of a vortex blade
  • FIG. 16 is a view showing a state in which the first type ionization rod unit and the ionization cylinder unit are fixed to the second positive electrode module, the second gasket module, and the second negative electrode plate module of FIG. 8 and the cylinder fixing unit is fixed to the ionization cylinder unit.
  • FIG. 17 is a view showing a state in which the first gasket module is connected to FIG. 16 and the cylinder fixing bolt part and the brass fixing part of the first positive plate modules are connected.
  • FIG. 18 is a hydrogen activation/ionization accelerator having a repeating arrangement structure of ionization units having various sharp surfaces (first, second, third, and fourth metal ionization units) according to an embodiment of the present invention shown in FIG. II. 'This is a cross section cut with a line.
  • 19 to 24 are diagrams showing the principle of activating/ionizing hydrogen in a hydrogen activation/ionization accelerator having various types of repeating arrangement structures of ionization units.
  • FIG. 19 illustrates the mechanism of activation/ionization/neutralization of electrons in the cathode copper cylinder by the repeated array of anode vortex-type metal brush pins and the phenomenon of generating electricity as they are repeatedly activated/ionized/neutralized between an electric field and hydrogen in the passage. is the drawing shown.
  • the hydrogen gas (H 2 ) continuously supplied from the hydrogen supply device (A) is repeatedly Excited State (H 2 * ) ⁇ Ionized (2H + +2e) in a strong negative / positive electrode high-density electric field line. ⁇ It is transformed into neutralized (H 2 ) and supplied to the hydrogen fuel cell stack (B) so that a large amount of electricity can be produced in the hydrogen fuel cell stack (B). In addition, some of the generated electricity is stored in the auxiliary battery 50 .
  • the excited state (H 2 * ) is a state in which the activation energy is increased due to the phosphorus / repulsive force of the electric field, and means hydrogen in an easily ionizable state. This hydrogen becomes a process of increasing the efficiency of electricity generation of the hydrogen fuel cell stack.
  • FIG. 23 is a hydrogen activation / ionization accelerator having a repeated arrangement structure of an anode brush pin and a cathode copper cylinder ionizer. At one point, hydrogen is activated, cationized, and cationized hydrogen, that is, proton, releases electrons from a copper cylinder with low ionization energy. It is a diagram specifically showing the process of generating electricity repeatedly while neutralizing by absorbing (Field Emission Electron), and partially joining the current generated in the existing hydrogen fuel cell stack or charging the auxiliary battery unit.
  • a hydrogen activation/ionization accelerator 1 having a structure in which ionizers are repeatedly arranged in the form of various sharp blades according to an embodiment of the present invention will be briefly described.
  • FIG. 1 is a block showing a use state of a hydrogen activation/ionization accelerator 1 having various repeating arrangement structures of ionizers according to an embodiment of the present invention with an amplifying (turbo)/accelerating device added to an existing hydrogen fuel cell system. It is also
  • the hydrogen activation/ionization accelerator (1) having a repeating structure of various sharp ionization parts is activated/ionized several times when the hydrogen supplied from the previously installed hydrogen supply device (B) passes through the activation/ionization accelerator (1).
  • the overall activation energy of hydrogen is increased and supplied to the hydrogen fuel cell (B), so that a lot of electricity can be generated/amplified in the hydrogen fuel cell (B).
  • the electricity generated by ionization here is joined to the electricity generated by the existing hydrogen fuel cell or separately charged in the auxiliary battery 11 and reused when necessary.
  • the hydrogen activation / ionization accelerator (1) having a repeated arrangement of various ionization parts accumulates electrons generated in the process of activating / ionizing hydrogen several times with a strong high-density electric field flux to be used in situations where electricity is needed do.
  • the present invention repeatedly ionizes hydrogen and increases the activation energy of hydrogen so that the chemical reaction between hydrogen and oxygen in a conventional hydrogen fuel cell is fast and high.
  • the hydrogen activation/ionization accelerator 1 having various sharp ionization unit repeating arrangement structures repeatedly performs hydrogen ionization (2H + +2e), activated hydrogen (H 2 * ), and neutralization (H 2 ). Since cycling is amplified and supplied to the hydrogen fuel cell (B), the electricity generation rate of the hydrogen fuel cell (B) can be increased.
  • Such a hydrogen activation / ionization accelerator (1) having a repeated array structure of sharp metal various blade-shaped ionization parts is not limited to fuel cells of passenger cars, but is used in construction machinery and ships, such as forklifts, drones, excavators and yachts, It is applied to the internal generator of a salvage ship and a passenger ship to improve the performance of the fuel cell.
  • the present invention is to solve the problem that the current hydrogen fuel cell (B) has a limitation of the limited activation / ionization compared to the amount of hydrogen supplied, that is, the problem of low electricity generation rate.
  • the element constituting the hydrogen activation/ionization accelerator having the repeated arrangement structure of the ionizing unit and the basic structure generating high-density electric field flux in a blade shape or pin shape, etc. are detailed. be explained by
  • FIG. 2 is a perspective view of a hydrogen activation/ionization accelerator having a repeating arrangement of ionization units of FIG. 1
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the entire system of the hydrogen activation/ionization accelerator having a repeating arrangement of ionization units of FIG. 2
  • 4 is a view showing the first type ionization unit to the fourth type ionization unit of FIG. 3
  • FIGS. 5 and 6 are enlarged views of the first type ionization unit to the fourth type ionization unit shown in FIG.
  • FIG. 7 is a view showing the second positive electrode module, the second gasket module, and the second negative electrode module of FIG. 1 .
  • a hydrogen activation/ionization accelerator (1) having a repeated arrangement of ionization units includes a case unit (10), an ionization rod unit (20), an ionization cylinder unit (30), a brass fixing unit (40), and a gasket unit (50).
  • the hydrogen activation/ionization accelerator 1 having a structure in which the ionizers are repeatedly arranged may include an auxiliary battery 11 .
  • the case part 10 accommodates the ionization rod part 20, the ionization cylinder part 30, the brass fixing part 40 and the gasket part 50 therein.
  • the case part 10 becomes a passage through which hydrogen introduced through the hydrogen supply device A moves to the hydrogen fuel cell B.
  • Such a case part 10 may be composed of a cover module 110 having an accommodation space 100 therein and a body module 120 having an accommodation space 100 formed therein and being connected to the cover module 110. there is.
  • the cover module 110 and the body module 120 may be formed as shown in FIG. 2 .
  • a cylindrical gas inlet cylinder 111 may be formed at one end of the cover module 110 and a cylindrical gas outlet cylinder 121 for discharging activated/ionized hydrogen may be formed at the other end of the body module 120 .
  • the gas inlet cylinder 111 of the cover module 110 has an inlet screw module 1111 so that hydrogen supplied from the hydrogen supply device A can be smoothly injected into the receiving space inside the case unit 10. can be installed
  • the inlet screw module 1111 may be a module of various types in which blades are formed in a spiral shape.
  • a high-density electric field flux is formed between the ionization rod unit 20 and the ionization cylinder unit 30.
  • the ionization rod unit 20 is connected to the positive electrode of the external power supply through the first positive electrode module 411 or the second positive electrode module 421, and the ionization cylinder unit 30 is connected to the first negative electrode module 412.
  • an electric field is formed between the ionization rod unit 20 and the ionization cylinder unit 30 by being connected to the negative electrode of an external power supply through the second cathode plate module 421 .
  • a plurality of the ionization rod unit 20 and the ionization cylinder unit 30 may be formed and fixed to the brass fixing unit 40 .
  • the plurality of ionization rod parts 20 include a support module 210 and a metal sharp module 220 formed on an outer surface of the support module 210 .
  • the plurality of ionization rod parts 20 are connected to the brass fixing part 40 and connected to an external power supply.
  • the metal sharp module 220 may be formed in a structure in which a plurality of pins 221 or threads 220-2 are arranged spirally from one end to the other end on the outer circumferential surface of the support module 210.
  • it may be formed in a structure in which a copper wire is twisted around a plurality of thin plates or the valleys of the spiral threads 220-4. That is, as shown in FIG.
  • the ionization rod part 20 is a first type ionization rod part 20-1 and a second type ionization rod part 20-2 in which the metal sharp module 220 is different from each other. ), the third type ionization rod portion 20-3 and the fourth type ionization rod portion 20-4.
  • the first type ionization rod portion 20-1 is a support module 210 having a structure in which the first rod 211 and the second rod 212 are twisted with each other, as shown in (A) of FIG.
  • a plurality of brush-type pins 220-1 spirally formed on the outer surface of the support module 210 are formed in a structure including a sharp metal module.
  • the second type ionization rod part 20-2 includes a cylindrical support module 210-2 and a spiral thread 220 on the outer circumferential surface of the support module 210-2. -2) is formed in the formed structure.
  • the third type ionization rod part 20-3 has a cylindrical support module 210-3 and a thin plate spirally attached to the outer circumferential surface of the support module 210-3. formed into a structure
  • the fourth type ionization rod portion 20-4 includes a cylindrical support module 210-4 and a spiral thread 220 on the outer circumferential surface of the support module 210-4. -4) And a copper wire 230-4 is inserted between the plurality of screw threads 220-4.
  • the plurality of ionization cylinder parts 30 are formed in a cylindrical shape and accommodate the ionization rod parts 20 therein.
  • the plurality of ionization cylinder parts 30 are connected to the brass fixing part 40 and connected to an external power supply.
  • the plurality of ionization cylinder parts 30 are connected to the negative electrode of the external power supply device to form an electric field with the plurality of ionization rod parts 20 connected to the positive electrode of the external power supply device, and the hydrogen supplied from the hydrogen supply device A It ionizes hydrogen and increases the activation energy of hydrogen.
  • the process of ionizing hydrogen through the electric field flux formed between the ionization rod part 20 and the ionization cylinder part 30 will be described later in detail.
  • the brass fixing part 40 fixes the plurality of ionization rod parts 20 and the plurality of ionization cylinder parts 30, and is connected to an external power supply to connect the plurality of ionization rod parts 20 and the plurality of ionization cylinder parts ( 30) becomes a device that applies electricity.
  • the brass fixing unit 40 includes a first brass fixing module 410 and a second brass fixing module 420 .
  • the first brass fixing module 410 includes the first positive plate module 411 and the first negative plate module 412 and is located on one side of the case unit 10
  • the second brass fixing module 420 is the second It is located on the other side of the case unit 10 including the positive electrode module 421 and the second negative electrode module 421 .
  • the first positive electrode module 411 includes a plurality of rod fixing holes 4110 to fix one end of the support module 210 protruding outward from one end of the ionization cylinder unit.
  • the second positive plate module 421 includes a plurality of rod fixing holes 4110 to fix the other end of the support module 210 protruding outward from the other end of the ionization cylinder unit.
  • the first positive electrode module 411 and the second positive electrode module 421 are installed inside a rod fixing body 4111 installed in one rod fixing hole 4110, that is, installed inside the rod fixing hole. It may include a bar fixture 4111 composed of one ring and three bar bars.
  • the first positive electrode module 411 and the second positive electrode module 421 may accommodate one end of the ionization rod and the other end of the ionization rod to the ring formed of the rod holder 4111 so that the ionization rod is fixed. In addition, it is connected to the positive electrode of the external power supply so that the ionization rod unit 20 has a positive polarity.
  • the first cathode plate module 412 includes a plurality of cylinder fixing holes 4120 to fix one end of the ionization cylinder unit.
  • the second cathode plate module 421 includes a plurality of cylinder fixing holes 4120 to fix the other end of the ionization cylinder unit.
  • the first cathode plate module 412 and the second cathode plate module 421 may be connected to the cathode of an external power supply so that the ionization cylinder part 30 has a negative polarity.
  • the first positive electrode module 412 and the first negative electrode module 412 or the second positive electrode module 421 and the second negative electrode module 421 may be connected to the auxiliary battery unit 11 .
  • the auxiliary battery unit 11 has one end connected to the first positive electrode module 412 and the other end connected to the first negative electrode module 411 to form the first positive electrode module 412 and the first negative electrode module 411. It can be charged with electricity applied through
  • the brass fixing part 40 may be connected to the auxiliary battery 11 to charge the auxiliary battery 11 .
  • the gasket unit 50 seals the case unit 10 so that hydrogen introduced into the gas inlet tube 111 of the case unit 10 from the hydrogen supply device A does not leak back into the gas inlet tube 111 .
  • the gasket unit 50 may seal one end of the case unit 10 and the other end of the case unit 10 including the first gasket module 510 and the second gasket module 510 .
  • the first gasket module 510 and the second gasket module 520 are formed in a structure in which an accommodating hole 500 is formed.
  • the first gasket module 510 may accommodate one end of the plurality of support modules 210 and be interposed between the first positive electrode module 411 and the first negative electrode module 412 .
  • the second gasket module 520 accommodates the other ends of the plurality of support modules 210 and may be interposed between the second positive electrode module 421 and the second negative electrode module 421 .
  • the gasket part 50 may be firmly fixed to the brass fixing part 40 by the bolt part 60 .
  • the bolt unit 60 may be a commonly used bolt.
  • the bolt part 60 is fastened with the nut part 70 .
  • the bolt unit 60 includes a first bolt 610 and a second bolt 620
  • the nut unit 70 includes a first nut 710 and a second nut 780.
  • the first bolt 610 connects the first positive electrode module 411 , the first negative electrode module 412 , and the first gasket module 510 and is fastened with the first nut 710 . Accordingly, the first positive electrode module 411, the first negative electrode module 412, and the first gasket module 510 may be formed as one entity.
  • the second bolt 620 connects the second positive electrode module 421 , the second negative electrode module 421 , and the second gasket module 520 to be fastened with the second nut 720 . Accordingly, the second positive electrode module 421, the second negative electrode module 421, and the second gasket module 520 may be formed as one entity.
  • the cathode/anode are perfectly unfavorably combined so that there is no electrical short.
  • the cylinder fixing part 80 includes the first positive electrode module 411, the first negative electrode module 412, the first gasket module 510 or the second positive electrode module 421, the second negative electrode module 421, and the second gasket.
  • the plurality of ionization cylinder units 30 are tied so that the plurality of ionization cylinder units 30 inserted into the module 520 do not shake.
  • the cylinder fixing unit 80 includes a first cylinder fixing module 810 that binds the plurality of ionization cylinder parts 30 on one surface and a second cylinder fixing module 820 that binds the plurality of ionization cylinder parts 30 on the other surface.
  • the first cylinder fixing module 810 and the second cylinder fixing module 820 may be formed in the shape shown in FIG. 3 .
  • the cylinder fixing part 80 may be fixed to the ionization cylinder part 30 through the cylinder fixing bolt part 90 .
  • the cylinder fixing bolt part 90 includes a first cylinder fixing bolt 910 fastened to the first cylinder fixing module 810 and a second cylinder fixing bolt part 920 fastened to the second cylinder fixing module 820. do.
  • FIGS. 9 and 10 are the second positive electrode module, the second gasket module, and the second negative electrode module.
  • a view of the structure shown in is viewed from the right side. 13 is a view showing a state in which the first type ionization rod part and the ionization cylinder part are fixed to the brass fixing part and the gasket part, and FIG.
  • FIG. 14 is a third type ionization rod part and the ionization cylinder part to the brass fixing part and the gasket part. It is a drawing showing a fixed state in .
  • 15 is a view showing a state in which the ionization rod part and the ionization cylinder part of the fourth type are fixed to the brass fixing part and the gasket part. Concentrate to help form ultra-high density.
  • FIG. 16 is a view showing a state in which the first type ionization rod unit and the ionization cylinder unit are fixed to the second positive electrode module, the second gasket module, and the second negative electrode plate module of FIG. 8 and the cylinder fixing unit is fixed to the ionization cylinder unit.
  • 17 is a view showing a state in which the first gasket module is connected and the first positive electrode module is connected in FIG. 16 .
  • the second positive plate module 421, the second gasket module 520 thereon, and the second negative plate module 421 are stacked thereon, and the above-described second bolt 620 and the second gasket module 520 are stacked thereon. It can be fixed through the nut 710.
  • the second positive electrode module 421, the second gasket module 520, and the second negative electrode module 421 fixed by the second bolt 620 and the second nut 710 have the other end of the ionization rod unit 20 and the ionizer.
  • the other end of the cylinder part 30 is fixed.
  • the second positive plate module 421, the second gasket module 520, and the second negative plate module 421 fixed by the second bolt 620 and the second nut 720 are shown in (A) of FIG.
  • the first type ionization rod unit 20-1 may be installed.
  • a second type ion rod portion 20-2 may be installed.
  • a third type ionization rod portion 20-3 may be installed, and as shown in FIG. 10 (D), a fourth type ionization rod portion 20-4 ) can be installed.
  • FIGS. 9 and 10 When the structures of FIGS. 9 and 10 are viewed from the right side, they may have shapes as shown in (A) and (B) of FIG. 11 . At this time, a plurality of ionization rod parts 20 may be installed in seven rows in the second positive plate module 421, the second gasket module 520, and the second negative plate module 421. Here, the number of negative plate modules may vary depending on the size.
  • the plurality of ionization rod parts 20 may be ionization rod parts 20 in the first to seventh rows.
  • the height of the sharp module 220 gradually increases from the ionization rod part of the first row to the ionization rod part of the fourth row, and the height of the sharp module 220 increases from the ionization rod part of the fourth row to the ionization rod part of the seventh row. may be gradually lowered.
  • 11 to 13 show the structure shown in (A) of FIG. 7, the structure shown in (A) of FIG. 8, and the structure shown in (B) of FIG. 8 in which an ionization cylinder unit is inserted. is the drawing shown.
  • the ionization cylinder portion 30 and the first type ion rod portion 20 -1) may indicate a structure as shown in the enlarged view on the left. And it is possible to form a high-density electric field flux.
  • the ionization cylinder part 30 and the second type ion rod part 20-2 when the ionization cylinder part and the second type ion rod part 20-2 are cut along the line II-II', the ionization cylinder part 30 and the second type ion rod part 20-2 2) may represent a structure as shown in the enlarged view on the left. And it can form an electric field.
  • FIG. 11 when the ionization cylinder portion and the first type ion rod portion 20-1 are cut along the line II-II', the ionization cylinder portion 30 and the first type ion rod portion 20 -1) may indicate a structure as shown in the enlarged view on the left. And it is possible to form a high-density electric field flux.
  • the ionization cylinder part 30 and the second type ion rod part 20-2 may represent a structure as shown in the enlarged view on the left.
  • the plurality of ionization rod parts 20 and the plurality of ionizers An electric field may be formed between the cylinder parts 30 .
  • the ionization cylinder unit 30 and the ionization rod unit 20 are provided in the second positive electrode module 421, the second gasket module 520, and the second negative electrode module 421.
  • the cylinder fixing part 80 may be installed in the ionization cylinder part 30 and the ionization rod part 20.
  • the cylinder fixing bolt portion 90 may be installed in the cylinder fixing portion 80.
  • the first cathode plate module 411 may be inserted into one end of the ionization cylinder unit 30 .
  • the first gasket module 510 may be installed on the first cathode plate module 412 . Also, the first positive electrode module 411 may be placed on the first gasket module 510 . Thereafter, the first positive electrode module 411 , the first gasket module 510 , and the first negative electrode module 412 may be connected by a first bolt 610 and a first nut 710 .
  • the hydrogen activation/ionization accelerator having the repeated arrangement structure of the ionizing unit according to the present invention cationizes and ionizes hydrogen and the process of charging the auxiliary battery unit from the process of ionizing hydrogen. Be specific.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of the hydrogen activation/ionization accelerator having a repeated arrangement structure of ionization units according to an embodiment of the present invention of FIG. 2 taken along line II′, and FIGS. It is a diagram showing a state of ionizing hydrogen in a hydrogen activation/ionization accelerator having
  • the hydrogen activation/ionization accelerator 1 having a structure in which the ionization units are repeatedly arranged includes a first type ion rod part 20-1, a second type ion rod part 20-2, or a third type ion rod part ( 20-3) or the fourth type ion rod part 20-4 or the first type ion rod part 20-1 or the second type ion rod part 20-2 or the third type ion rod part (20-3) or a fourth type ion rod portion (20-4) may be included.
  • the ionization part having the repeated arrangement structure including the first type ion rod part 20-1 the hydrogen activation/ionization accelerator 1 as an example, the operation of the hydrogen activation/ionization accelerator 1 having a repeating arrangement of ionization units will be described in detail.
  • the hydrogen activation/ionization accelerator (1) having a repeated arrangement of ionization units, electricity is applied to the brass fixing unit (40) through an external power supply unit (C), and hydrogen is injected through a hydrogen supply unit (A). .
  • the inlet screw module 1111 rotates and spreads the hydrogen injected from the hydrogen supply device A to the receiving space 100 of the case unit 10 widely.
  • electric field fluxes having high-density lines of force may be formed.
  • a positive electric field is generated in the ionization rod unit 20, and a negative electric field is generated in the ionization cylinder unit 30.
  • the positive electric field easily excites the hydrogen molecule by surpassing the nuclear force in which the electrons are combined in the hydrogen molecule (H 2 ), and the negative electric field forms a repulsive force with the shared electrons of the hydrogen molecule (H 2 ) to form a hydrogen molecule (H 2 ).
  • the shared electrons bounce off the molecules and rapidly excite the hydrogen molecules.
  • the excited hydrogen moves to a plurality of pins of the ionization rod unit 20 connected to the positive electrode.
  • the excited hydrogen moved to the plurality of pins of the support module 210 connected to the positive electrode loses electrons to the plurality of pins and is easily cationized (2H + ).
  • the cationized hydrogen (Proton) moves rapidly to the ionization cylinder part 30 connected to the negative electrode by the strong repulsive force of the positive electrode electric field and the strong attraction of the negative electrode electric field.
  • the cationized hydrogen (2H + ) that has moved to the ionization cylinder part 30 connected to the negative electrode is quickly absorbed with electrons (e - ) and transformed into hydrogen molecules (H 2 ), that is, neutral hydrogen.
  • the hydrogen supplied from the hydrogen supply device A continuously passes through the above process, that is, an excited state, an ionized state, and then a neutralized state. At this time, when hydrogen goes through such a process, the activation (Excited) energy increases.
  • the plurality of ionization rod parts 20 and the plurality of ionization cylinder parts 30 excited the hydrogen gas (H 2 ) supplied from the hydrogen supply device (A) in a strong cathode/anode electric field. State(H 2 * ) ⁇ Ionized(2H + +2e) ⁇ Neutralized(H 2 ) while transforming, electrons are extracted (Field Emission Electron). And as shown in FIGS. 22 and 23 , electrons extracted from hydrogen move to the auxiliary battery unit 11 and charge the auxiliary battery unit 11 .
  • the excited state (H 2 * ) is a state in which the activation energy is increased due to the phosphorus / repulsive force of the electric field, and means hydrogen in an easily ionizable state.
  • Such hydrogen becomes a fuel that increases the efficiency of electricity generation of a hydrogen fuel cell.
  • Ionized (2H + ) means proton (2H + ) hydrogen, in which electrons are released by the positive electric field and move to the negative electrode with electrostatic force.
  • Neutralized (H 2 ) becomes hydrogen formed by absorbing two electrons by the high-density anode electric field of Proton (2H + ) moved to the cathode.
  • the present invention transforms hydrogen gas into various states of H 2 , 2H + , and H 2 * through high-density electric fields of the cathode and anode, and improves the performance of the hydrogen fuel cell (B). In addition, it transforms hydrogen gas, generates a lot of electricity, and stores it for future use.
  • case part 11 auxiliary battery part
  • cover module 120 body module
  • first type ionization rod part 20-2 second type ionization rod part
  • first bar 212 second bar
  • first brass fixing module 411 first anode plate module
  • first gasket module 520 second gasket module
  • first bolt 620 second bolt
  • first nut 720 second nut
  • first cylinder fixing module 810 first cylinder fixing module 820: second cylinder fixing module
  • first cylinder fixing bolt 920 second cylinder fixing bolt

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Abstract

본 발명은 수소연료전지와 수소공급장치 사이에 설치되어, 수소연료전지에 공급되는 수소를 고밀도 선분 전기장 힘으로 활성화하여 높은 에너지 상태로 수소연료전지 Stack에 공급하므로 수소연료전지의 전리층 촉매에서 낮은 에너지로 활성화/이온화 율을 향상시켜 수소와 산소의 결합률을 높여 많은 양의 전기를 발전시킬 수 있는 증폭(Turbo)/촉진 역할을 한다.

Description

이온화부의 반복 배열 구조를 포함하는 수소 활성화/이온화 촉진장치
본 발명은 수소연료전지스택(Fuel Cell)과 수소공급장치 사이에 설치되어 수소가 수소연료전지스택으로 공급되기 전 미리 수소를 고밀도 전기장 선속(High Density Electric Flux)을 이용하여 높은 에너지 준위로 활성화시킨다. 그리고 전기장 전자 추출(Field Electron Emission)에 의해 활성화/이온화된 수소가 공급되어 수소연료전지의 전리층 내에서 적은 에너지 흡수만으로도 높은 효율의 이온화를 반복적으로 진행시킨다. 본 발명은 물리적 보조 활성화/이온화를 촉진하며 수소연료전지의 전기발생 과정에 많은 전기를 보다 높은 효율로 생성할 수 있는 증폭(Turbo)/촉진 역할을 하는 장치와 관련된 기술이다.
최근 10년간 대한민국의 에너지 소비는 매년 10% 이상 증가율을 기록하고 있다. 에너지 소비 증가율에 따라 온실 가스 배출량은 상대적인 비례로 증가한다. 현재, 전 세계적으로 온실 가스 배출량을 줄일 수 있는 신 재생에너지에 대한 연구개발이 활발하게 진행되고 있는 상황에서 여러 가지 응용과 적용 면을 고려해 볼 때 본 개발품은 주도적 역할을 할 수 있는 부분이다. 활발하게 개발되고 있는 신 재생에너지 가운데 수소연료전지의 터보/촉진 역할 장치, 태양 열에너지 및 다양한 형태의 대체 에너지에 응용될 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 특히, 수소에너지는 무한히 존재하는 물을 전기 분해하여 수소를 얻을 수 있는 가능성이 있고 이를 공기와 반응시켜 에너지를 만들어 낼 수 있으며 메탄, 천연 가스 분리 등 다양한 방법으로 수소를 생성할 수 있다는 점, 그리고 공해물질을 발생시키지 않는 점, 더욱이 에너지를 만들어 낼 때 소음을 발생치 않고 타 기종에 비해 에너지 생성 효율이 높으며 각종 전기발생 장비에 적용이 다양하다는 점 등에서 다른 신 재생에너지 보다 큰 관심을 받고 있다. 그리고 수소연료전지 근본 재료인 수소와 산소는 지구에서 가장 많은 원소로 존재하고 있다. 이에, 다른 신 재생에너지 중에 특히 수소는 물리적 특성들이 거의 완벽하게 분석돼 있으므로 보다 다양한 연구가 깊게 진행되고 있다.
그러나, 현재까지 개발된 대다수의 수소연료전지 및 이와 연결되는 장치는 수소에너지를 기존 수소연료전지가 갖고 있는 기능 보다 더 높은 효율의 전기에너지로 변환시키지 못하는 한계점을 갖고 있으며 기존 수소연료전지 작동 온도(Operating Temperature)가 높다는 문제점이 있으며 현재 기존의 수소연료전지 전리층에서 촉매작용으로 이온화/활성화된 수소를 대량으로 증폭시키는데 한계가 있어 효율을 최대로 높이지 못하는 문제를 갖고 있다.
[특허문헌] 대한민국 등록특허 제10-2200739호(공고일자: 2021년01월12일)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 수소연료전지에서 사용되는 수소가 Cell의 전해질에서 이온화(2H+ + 2e)되기 전 각종 촉매로부터 일부는 활성화(H2 *)되고 대다수는 활성화되지 않아 전체적인 전기발생 이온화율이 낮아 발전 효율이 떨어져 수소연료전지에서 전기 생성 율이 낮은 문제를 해결하고자 한다. 그리고 본 발명은 수소연료전지의 경제성이 수소 제조 과정을 포함하여 여러 가지 조건에서 높지 못하다는 문제를 해결하고자 한다. 즉, 본 발명은 수소 기체를 최대로 활성화와 동시에 이온화 율을 증가시키므로 고효율 전기생산 방법을 유도하는 것이 목적이다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당 업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 이온화부의 반복 배열 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치는, 수소공급장치(A)와 수소연료전지(B)의 사이에 설치된 구조로서 그 내부에서 형성된 초고밀도 전기장 선속(Utra-high density electric flux)은 수소 기체를 이온화(2H++2e)/활성화(H2 *)를 동시에 생성/증폭한 후 수소연료전지에 주입하므로 기본 수소연료전지의 기능을 보다 더 원활하게 이온화시켜 높은 전기 발생률을 생성토록 한다.
이와 같은 이온화부는 끝이 날카로운 다양한 형태의 금소 Pin 타입, 와류형 칼날 모양, 다수겹 칼날이 와류로 감긴 봉, 칼날과 칼날 사이에 와이어의 합성 와류 형,.. 들은 음/양극 반복 배열 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치이다.
본 발명은 내부에 수용공간이 형성되고 일단에 수용공간과 연통하여 수소공급장치와 연결되는 가스유입통과, 타단에 수용공간과 연통하여 기존 수소연료전지와 연결되는 가스배출통이 형성된 케이스부, 서포트모듈과, 서포트모듈의 외측면에 형성된 날카로운 모듈들을 포함하는 복수 개의 활성화/이온화막대부(이후 “이온화막대부”로 칭함), 원통형으로 형성되어 내부에 이온화막대부를 수용하는 복수 개의 이온화실린더부, 복수 개의 막대고정홀을 포함해 이온화실린더부의 일단의 외측으로 돌출된 서포트모듈의 일단을 고정하며 전원장치의 양극과 연결되어 이온화막대부가 양성을 띄도록 하는 제1양극판모듈과, 복수 개의 실린더고정홀을 포함하고, 각각의 실린더고정홀에 이온화실린더부의 일단을 고정하고 전원장치의 음극과 연결되어 이온화실린더부가 음성을 띄도록 하는 제1음극판모듈을 포함하는 브라스고정부, 내부에 형성된 수용홀을 포함하여 제1양극판모듈과 제1음극판모듈사이에 개재되는 가스켓부를 포함할 수 있다. 여기서, 브라스고정부는 이온화실린더부의 타단의 외측으로 돌출된 서포트모듈의 타단을 고정하는 제2양극판모듈과, 복수 개의 실린더고정홀을 포함하고 각각의 실린더고정홀에 이온화실린더부의 타단을 고정하는 제2음극판모듈을 더 포함할 수 있다.
아울러, 본 발명의 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치는 일단이 제1양극판모듈과 연결되고, 타단이 제1음극판모듈과 연결되어 제1양극판모듈과 제1음극판모듈을 통해 인가되는 전기로 충전되는 보조배터리부와 연결될 수 있다. 여기서, 케이스부는 내부에 유입스크류모듈이 설치된 가스유입통을 포함하는 커버모듈과, 가스배출통이 형성된 몸통모듈을 포함할 수 있다.
본 발명은 수소를 반복적으로 여러 번 활성화/이온화 시키면서 수소의 활성화 에너지를 높여 수소연료전지에 이온화된 수소(2H++2e) 및 활성화 에너지가 높은 수소(H2 *)를 공급해주므로 수소연료전지에서 많은 전기가 생성될 수 있도록 한다. 아울러, 본 발명은 수소를 여러 번 활성화 및 이온화 시키는 과정에서 발생된 많은 전기를 기존의 수소연료전지에서 발생한 전기에 합류하거나 보조배터리를 충전하고, 외부의 전원이 인가되지 못할 때 보조배터리를 전원으로 사용해 수소를 이온화 시킨다.
즉, 본 발명은 수소의 이온화(2H++2e) 및 활성화된 수소(H2 *)를 여러 번 증폭시켜 전기 발생률을 높일 수 있다. 즉, 본 발명은 수소를 반복적으로 이온화(2H++2e) 및 활성(H2 *)도 에너지를 높이는 과정에서 전기를 만들어내고 만들어진 전기로 수소를 다시 이온화 시키면서 수소의 활성에너지를 높일 수 있도록 반복적으로 진행한다.
여기서 금속이온화부의 구조는 음/양 직류전압이 인가되면, 날카로운 면 주위에 초고밀도 전기장 선속(Electric Flux)의 전기장 세기가 수소를 쉽게 이온화에 가까운 에너지 준위 상태로 활성화시켜 -1.5~0.0eV까지 올린다. 그리고 이렇게 활성화된 수소를 기존 수소연료전지스택으로 이동시켜, 수소연료전지스택에서 전리층에서 활성화된 수소를 -1.5eV 이상의 적은 에너지를 촉매로부터 받아, 활성화된 수소에서 바로 전자가 방출시키면서 이온화시킨다. 이때, 금속이온화로부터 수소의 이온화 에너지 13.6eV 이상이 인가되면 이온화되어 발생된 전류는 기존 수소연료전지스택에서 발생된 전기에 합류하게 된다. 이때, 수소원자에서 기저상태 전자를 이온화 시키는데 필요한 결합 에너지는 -13.6 eV (1eV=1.60ⅹ10-19joule)이다.
더욱이, 본 발명은 금속 또는 반도체에서 전자를 추출하는 가장 높은 효율 방법인 전기장 전자 흡입 법(Field Emission Electron)을 사용한다. 아울러, 본 발명은 수소연료전지 전기 발생효율이 향상되어 화학적 방법을 사용하지 않고 물리적 방법으로 수소를 활성화(Activation) 및 이온화(Ionization) 시키며, 전자를 쉽게 추출할 수 있다. 이때, 수소의 활성화(Activation)와 수소의 이온화(Ionization)를 동시에 적용시키는 역학은 수소연료전지스택의 전기발생에 가장 중요한 정전기적 역학이 될 수 있다. 정전기적 역할을 발생시키는 본 발명은 내부 구성 모든 물질들과 재료들이 순수(99.99999%)한 수소기체와 물리적 상호작용하므로 부식/마모 등 없어 반 영구적으로 사용이 가능하다.
이와 같은 특징을 가지는 본 발명은 승용차의 연료전지에 한정되지 않고, 건설용 기계 및 선박 일례로, 지게차, 굴삭기 그리고 요트, 드론, 인양선, 여객선의 내부 발전기 등에 적용하여 연료전지의 성능이 향상될 수 있도록 한다. 다시 말해, 본 발명은 수소전지를 이용하는 각종 장비에 적용되어 수소전지의 성능과 효율을 향상시킬 수 있는 증폭(Turbo)/촉진장치로 본다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다양한 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치의 사용상태를 기존 수소연료전지 시스템에 증폭(Turbo)/촉진 장치를 추가로 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1의 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치의 전체적 외형 사시도이다.
도 3은 도 2의 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치의 시스템 전체 분해사시도이다. 도 4는 도3의 다양한 날카로운 와류 형태 제1타입이온화부 부터 제4타입이온화부를 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 4에 나타난 제1타입이온화부 부터 제4타입이온화부의 날카로운 칼날 면과 둥근 구리선 조합을 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 도 1의 제2양극판모듈, 제2가스켓모듈및 제2음극판모듈을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7의 제2양극판모듈, 제2가스켓모듈및 제2음극판모듈이 결합된 상태를 나타낸 도면이다.
도 9 및 도 10은 제2양극판모듈, 제2가스켓모듈 및 제2음극판모듈에 제1타입의이온화막대부, 제2타입의이온화막대부, 제3타입의이온화막대부 및 제4타입의 이온화막대부가 고정된 상태와 수소가 진입(V)하는 속도를 나타낸 도면이다.
도 11및 도 12은 도 9및 도 10에 도시된 구조를 우측에서 바라본 도면이다. 여기서 금속이온화부는 중앙은 높고 외부가 낮은 형태로 조합될 수도 있다
도 13은 제1타입의 이온화막대부와 이온화실린더부(브러쉬)가 브라스고정부 및 가스켓부에 고정된 상태를 나타내고 확대 그림에서는 이온화부와 실린더 사이에 형성된 고밀도 전기장 선속의 일부를 나타낸 도면이다.
도 14는 제3타입이온화막대부와 이온화실린더부가 브라스고정부 및 가스켓부에 고정된 상태를 나타내고 확대 그림에서는 이온화부(3겹 와류형 칼날의 날카로운 부분)와 실린더 사이에 형성된 고밀도 전기장 선속의 일부를 나타낸 도면이다.
도 15는 제4타입의 이온화막대부와 이온화실린더부가 브라스고정부 및 가스켓부에 고정된 상태를 나타내고 확대 그림에서는 제4타입이온화부(와류형 칼날의 날카로운 나사 사이에 둥근 와이어가 삽입된 이온화부)와 실린더 사이에 형성된 고밀도 전기장 선속을 나타낸 도면이다. 여기서 칼날 사이에 둥근 와이어가 삽입되므로 전기장 선속을 날카로운 면으로 집속 시키는 효과가 있어 보다 높은 전기기장 세기를 유도한다.
도 16은 도 8의 제2양극판모듈, 제2가스켓모듈 및 제2음극판모듈에 제1타입의이온화막대부 및 이온화실린더부가 고정되고 이온화실린더부에 실린더고정부가 고정된 상태를 나타낸 도면이다.
도 17은 도 16에 제1가스켓모듈이 연결되고, 제1양극판모듈들이 실린더고정 볼트부와 브라스고정부가 연결된 상태를 나타낸 도면이다.
도 18은 도 2의 본 발명의 일실시예에 따른 각종 다양한 날카로운 면(제1, 2, 3, 4 금속이온화부)을 갖는 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치를 I-I’선으로 절단한 단면도이다.
도 19 내지 도 24는 다양한 형태의 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치에서 수소를 활성화/이온화시키는 원리를 나타낸 도면이다.
도 19은 양극 와류형 금속브러쉬핀 반복 배열이 음극 구리 실린더에서 전자를 활성화/이온화/중성화시키는 역학(mechanism)과 통로에서 반복적으로 전기장과 수소 사이에서 활성화/이온화/중성화되면서 전기를 발생하는 현상을 나타낸 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시 예에 따른 양극 브러쉬핀 음극 구리 실린더 이온화부의 반복 배열 구조의 한 포인트에서 강력한 고밀도 전기장 선속 분포(1st State)와 전기장 세기에 의해 수소를 활성화(H2 *: 2nd State)시켜서 양극에서 이온화(3rd State)하여 전자를 방출시키고, 양극 수소(2H+: Proton)의 양전하가 강력한 음극으로 이동되면서 이온화에너지가 수소보다 낮은 구리에서 전자를 쉽게 흡수(4th State: Field Emission Electron)되어 중성이 되도록 하면서 전기가 반복적으로 생성되어 중첩적으로 전기가 N번 생성되는 상태를 나타낸 도면이다.
도 21은 복수 개의 활성화/이온화부의 3겹 와류형 칼날 끝 단과 구리 실린더 사이에 강력한 음/양극 전기장 선속을 통해 수소공급장치(A)에서 공급되는 수소(H2)를 Excited State(H2 *) → Ionized(2H++2e) → Neutralized(H2)로 변형시키므로 수소(H2)에서 전자를 추출(Field Emission Electron)하여 반복적으로 전기를 발생시키는 과정의 도면이다.
도 22는 도시된 바와 같이 수소공급장치(A)에서 지속적으로 공급되는 수소기체(H2)를 강력한 음/양극 고밀도 전기장 선속에서 반복적으로 Excited State(H2 *) → Ionized(2H++2e) → Neutralized(H2)로 변형시키며 수소연료전지스택(B)로 공급하여, 수소연료전지스택(B)에서 많은 양의 전기가 생산될 수 있도록 한다. 또한, 생산된 전기의 일부를 보조배터리(50)에 저장한다. 여기서, Excited State(H2 *)는 전기장의 인/척력으로 활성화 에너지가 높아진 상태이고, 쉽게 이온화 가능한 상태의 수소를 의미한다. 이러한 수소는 수소연료전지스택의 전기 발생의 효율을 상승시키는 과정이 된다.
도 23은 양극 브러쉬핀과 음극 구리 실린더 이온화부의 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진 장치 한 포인트에서 수소를 활성화, 양이온화, 그리고 양이온화된 수소 즉 Proton은 이온화 에너지가 낮은 구리 실린더로부터 전자를 흡수(Field Emission Electron)하여 중성화되면서 반복적으로 전기를 발생시키며 일부는 기존 수소연료전지스택에서 발생되는 전류에 합류하거나 또는 보조 배터리부를 충전시키는 과정에 대해 구체적으로 도시한 도면이다.
도 24는 양극 금속브러쉬핀(제1타입이온화막대부)과 음극 구리 실린더 사이에서 형성된 고밀도 전기장 선속에 의해 수소기체는 “활성화→ 이온화→ 중성화→ 활성화→ 이온화”되는 연속적인 과정이 싸이클링으로 진행되며 전류가 발생하는 현상을 표현한 도면이다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 설명을 통해 본 발명의 실시예의 이점 및 특징들이 명확해질 것이다. 그러나, 도면 및 설명을 통해 명확해진 본 발명은 이하 개시된 실시예에 한정되지는 않는다. 본 발명은 오로지 청구항에 의해 정의되며 청구항에 기재된 내용에 따라 한정된다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 통상의 기술자가 본 발명을 온전히 이해할 수 있도록 첨부된 도면을 참조해 본 발명을 상세히 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 날카로운 다양한 칼날 형태의 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치(1)에 대해 개괄적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치(1)의 사용상태를 기존 수소연료전지 시스템에 증폭(Turbo)/촉진 장치를 추가로 나타낸 블록도이다.
다양한 날카로운 형태의 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치(1)는 기존에 장착된 수소공급장치(B)에서 공급되는 수소를 활성화/이온화 촉진장치(1)를 통과할 때 여러 번 반복적으로 활성화/이온화를 싸이클링시켜 전체적인 수소의 활성화 에너지를 높여 수소연료전지(B)에 공급하므로 수소연료전지(B)에서 많은 전기가 생성/증폭될 수 있도록 한다. 여기서 이온화되어 발생된 전기는 기존 수소연료전지 발생 전기에 합류하거나 아니면 따로 보조 배터리(11)에 충전하여 필요 시 재사용한다.
아울러, 각종 다양한 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치(1)는 수소를 강력한 고밀도 전기장 선속으로 여러 번 활성화/이온화 시키는 과정에서 발생된 전자를 축적해 전기가 필요한 상황에서 사용할 수 있도록 한다.
이와 같이, 본 발명은 수소를 반복적으로 이온화 시키고 수소의 활성화 에너지를 높여 기존 수소연료전지에서 수소와 산소 간 화학적 반응이 빠르고 높도록 한다. 다시 말해, 각종 다양한 날카로운 이온화부 반복 배열 구조를 갖는 수소 활성화/이온화 촉진장치(1)는 수소의 이온화(2H++2e), 활성화된 수소(H2 *), 중성화(H2)를 반복적으로 싸이클링 증폭시켜 수소연료전지(B)에 공급하므로 수소연료전지(B)의 전기 발생 율을 증가시킬 수 있다. 이와 같은, 날카로운 금속 다양한 칼날모양의 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치(1)는 승용차의 연료전지에 한정되지 않고 건설용 기계 및 선박 일례로, 지게차, 드론, 굴삭기 그리고 요트, 인양선, 여객선의 내부 발전기 등에 적용하여 연료전지의 성능이 향상될 수 있도록 한다.
이에, 본 발명은 현재의 수소연료전지(B)가 갖는 한계점인 공급되는 수소량 대비 제한된 활성화/이온화로 전력을 최대 높은 효율로 충분하게 만들어 내지 못한 문제 즉, 전기 발생률이 낮은 문제를 해결할 수 있도록 한다.이후, 도 2 내지 도 7을 참조하여 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치를 구성하는 요소와 칼날모양 또는 핀 모양,.. 등에서 고밀도 전기장 선속을 발생하는 기본 구조에 대해 구체적으로 설명한다.
도 2는 도 1의 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치의 사시도이고, 도 3은 도 2의 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치의 시스템 전체 분해사시도이다. 그리고 도 4는 도 3의 제1타입이온화부 부터 제4타입이온화부를 나타낸 도면이고, 그리고 도 5 및 도 6은 도 4에 나타난 제1타입이온화부 부터 제4타입이온화부를 구체적으로 확대해 나타낸 도면이고, 도 7은 도 1의 제2양극판모듈, 제2가스켓모듈및 제2음극판모듈을 나타낸 도면이다.
이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치(1)는 케이스부(10), 이온화막대부(20), 이온화실린더부(30), 브라스고정부(40) 및 가스켓부(50)를 포함한다. 아울러, 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치(1)는 보조배터리(11)를 포함할 수 있다. 여기서, 케이스부(10)는 내부에 이온화막대부(20), 이온화실린더부(30), 브라스고정부(40) 및 가스켓부(50)를 수용한다. 이러한 케이스부(10)는 수소공급장치(A)를 통해 유입되는 수소가 수소연료전지(B)로 이동하는 통로가 된다. 이와 같은 케이스부(10)는 내부에 수용공간(100)이 형성된 커버모듈(110)그리고 내부에 수용공간(100)이 형성되어 커버모듈(110)과 연결되는 몸통모듈(120)로 구성될 수 있다.
이와 같은, 커버모듈(110)과 몸통모듈(120)은 도 2에 도시된 바와 같은 형성될 수 있다. 그리고 커버모듈(110)의 일단에는 원통형의 가스유입통(111)이 형성되고 몸통모듈(120)의 타단에는 활성화/이온화된 수소를 배출하는 원통형의 가스배출통(121)이 형성될 수 있다. 이때, 커버모듈(110)의 가스유입통(111)에는 수소공급장치(A)에서 공급되는 수소가 케이스부(10)의 내부의 수용공간으로 원활하게 주입될 수 있도록 유입스크류모듈(1111)이 설치될 수 있다. 유입스크류모듈(1111)은 날이 나선형으로 형성된 다양한 형태의 모듈이 될 수 있다.
이온화막대부(20)와 이온화실린더부(30)는 외부의 전원공급장치에서 직류전압이 인가되면 양자간 사이에 고밀도 전기장 선속을 형성한다. 이때, 이온화막대부(20)는 제1양극판모듈(411)또는 제2양극판모듈(421)을 통해 외부의 전원장치의 양전극과 연결되고, 이온화실린더부(30)는 제1음극판모듈(412)또는 제2음극판모듈(421)을 통해 외부의 전원장치의 음전극과 연결되어 이온화막대부(20)와 이온화실린더부(30) 사이에 전기장이 형성된다.
여기서, 이온화막대부(20)와 이온화실린더부(30)는 복수 개가 형성되어 브라스고정부(40)에 고정될 수 있다.
복수 개의 이온화막대부(20)는 서포트모듈(210)과 서포트모듈(210)의 외측면에 형성된 금속날카로운모듈(220)을 포함한다. 이러한 복수 개의 이온화막대부(20)는 브라스고정부(40)에 연결되어 외부의 전원공급장치와 연결된다. 여기서, 금속날카로운모듈(220)은 복수 개의 핀(221) 또는 나사산(220-2)이 서포트모듈(210)의 외주면에 일단에서 타단으로 나선형으로 배치된 구조로 형성될 수 있다. 아울러, 복수 개의 얇은 판 또는 나선형의 나사산(220-4)의 골에 구리선이 꼬여 형성된 구조로 형성될 수 있다. 즉, 이온화막대부(20)는 도 4에 도시된 바와 같이, 금속날카로운모듈(220)이 서로 다른 타입의 제1타입이온화막대부(20-1), 제2타입이온화막대부(20-2), 제3타입이온화막대부(20-3) 및 제4타입이온화막대부(20-4) 등으로 형성될 수 있다. 여기서, 제1타입이온화막대부(20-1)는 도 5의 (A)에 도시된 바와 같이 제1막대(211) 그리고 제2막대(212)가 서로 꼬인 구조의 서포트모듈(210)과 이러한 서포트모듈(210)의 외측면에 나선형으로 복수 개의 브러쉬 타입 핀(220-1)이 돌출 형성된 금속날카로운모듈을 포함하는 구조로 형성된다. 제2타입이온화막대부(20-2)는 도 5의 (B)에 도시된 바와 같이, 원기둥 타입의 서포트모듈(210-2) 그리고 서포트모듈(210-2)의 외주면에 나선형의 나사산(220-2)이 형성된 구조로 형성된다. 제3타입이온화막대부(20-3)는 도 6의 (C)에 도시된 바와 같이, 원기둥 타입의 서포트모듈(210-3) 그리고 서포트모듈(210-3)의 외주면에 얇은 판이 나선형으로 부착된 구조로 형성된다. 제4타입이온화막대부(20-4)는 도 6의 (D)에 도시된 바와 같이, 원기둥 타입의 서포트모듈(210-4) 그리고 서포트모듈(210-4)의 외주면에 나선형의 나사산(220-4) 그리고 복수 개의 나사산(220-4) 사이에 구리선(230-4)이 삽입된 구조로 형성된다.
복수 개의 이온화실린더부(30)는 원통형으로 형성되어 내부에 이온화막대부(20)를 수용한다. 이러한 복수 개의 이온화실린더부(30)는 브라스고정부(40)에 연결되어 외부의 전원공급장치와 연결된다.
이와 같은 복수 개의 이온화실린더부(30)는 외부의 전원장치의 음전극과 연결되어 외부의 전원장치의 양전극과 연결된 복수 개의 이온화막대부(20)와 전기장을 형성하며 수소공급장치(A)로부터 유입된 수소를 이온화 시키고, 수소의 활성에너지를 높인다. 이와 같은 이온화막대부(20)와 이온화실린더부(30) 간에 형성된 전기장 선속을 통해 수소를 양이온화 시키는 과정에 대해서는 뒤에서 구체적으로 설명하도록 한다.
브라스고정부(40)는 복수 개의 이온화막대부(20)와 복수 개의 이온화실린더부(30)를 고정하고, 외부의 전원장치와 연결되어 복수 개의 이온화막대부(20)와 복수 개의 이온화실린더부(30)에 전기를 인가하는 장치가 된다. 이러한 브라스고정부(40)는 제1브라스고정모듈(410)과 제2브라스고정모듈(420)를 포함한다. 여기서, 제1브라스고정모듈(410)은 제1양극판모듈(411)과 제1음극판모듈(412)을 포함하여케이스부(10)의 일측에 위치하고, 제2브라스고정모듈(420)은 제2양극판모듈(421)과 제2음극판모듈(421)을 포함하여 케이스부(10)의 타측에 위치한다. 여기서, 제1양극판모듈(411)은 복수 개의 막대고정홀(4110)을 포함해 이온화실린더부의 일단의 외측으로 돌출된 서포트모듈(210)의 일단을 고정한다. 그리고 제2양극판모듈(421)은 복수 개의 복수 개의 막대고정홀(4110)을 포함해 이온화실린더부의 타단의 외측으로 돌출된 서포트모듈(210)의 타단을 고정한다. 이때, 제1양극판모듈(411)과 제2양극판모듈(421)은 도 7에 도시된 바와 같이, 하나의 막대고정홀(4110)에 설치된 막대고정체(4111) 즉, 막대고정홀의 내부에 설치된 하나의 링과 세 개의 막대바로 구성된 막대고정체(4111)를 포함할 수 있다.
제1양극판모듈(411)과 제2양극판모듈(421)은 막대고정체(4111)의 형성된 링에 이온화막대부의 일단 그리고 이온화막대부의 타단을 수용하여 이온화막대부가 고정되도록 할 수 있다. 그리고 외부의 전원장치의 양전극과 연결되어 이온화막대부(20)가 양극성을 띄도록 할 수 있다.
제1음극판모듈(412)은 복수 개의 실린더고정홀(4120)을 포함해 이온화실린더부의 일단을 고정한다. 그리고 제2음극판모듈(421)은 복수 개의 실린더고정홀(4120)을 포함해 이온화실린더부의 타단을 고정한다. 이러한 제1음극판모듈(412)과 제2음극판모듈(421)은 외부의 전원장치의 음전극과 연결되어 이온화실린더부(30)가 음극성을 띄도록 할 수 있다. 이와 같은 제1양극판모듈(412)과 제1음극판모듈(412)또는 제2양극판모듈(421)과 제2음극판모듈(421)은 보조배터리부(11)와 연결될 수 있다. 일례로, 보조배터리부(11)는 일단이 제1양극판모듈(412)과 연결되고, 타단이 제1음극판모듈(411)과 연결되어 제1양극판모듈(412)과 제1음극판모듈(411)을 통해 인가되는 전기로 충전될 수 있다.
이와 같은 브라스고정부(40)는 보조배터리(11)와 연결되어, 보조배터리(11)를 충전시킬 수 있다.
가스켓부(50)는 수소공급장치(A)로부터 케이스부(10)의 가스유입통(111)으로 유입된 수소가 다시 가스유입통(111)로 누출되지 않도록 케이스부(10)를 밀폐한다. 이러한 가스켓부(50)는 제1가스켓모듈(510) 그리고 제2가스켓모듈(510)을 포함해 케이스부(10)의 일단 그리고 케이스부(10)의 타단을 밀폐할 수 있다. 여기서, 제1가스켓모듈(510)과 제2가스켓모듈(520)은 내부에 수용홀(500)이 형성된 구조로 형성된다. 이때, 제1가스켓모듈(510)은 복수 개의 서포트모듈(210)의 일단을 수용하며 제1양극판모듈(411)과 제1음극판모듈(412)사이에 개재될 수 있다. 그리고 제2가스켓모듈(520)은 복수 개의 서포트모듈(210)의 타단을 수용하며 제2양극판모듈(421)과 제2음극판모듈(421)사이에 개재될 수 있다. 가스켓부(50)는 볼트부(60)에 의해 브라스고정부(40)에 견고하게 고정될 수 있다.
볼트부(60)는 주지적으로 사용되는 볼트가 될 수 있다. 이와 같은 볼트부(60)는 너트부(70)와 체결된다. 여기서, 볼트부(60)는 제1볼트(610)와 제2볼트(620)를 포함하고, 너트부(70)는 제1너트(710)와 제2너트(780)를 포함한다.
제1볼트(610)는 제1양극판모듈(411)과 제1음극판모듈(412)그리고 제1가스켓모듈(510)을 연결하여 제1너트(710)와 체결된다. 이에, 제1양극판모듈(411)과 제1음극판모듈(412) 그리고 제1가스켓모듈(510)은 하나의 개체로 형성될 수 있다. 제2볼트(620)는 제2양극판모듈(421)과 제2음극판모듈(421) 그리고 제2가스켓모듈(520)을 연결하여 제2너트(720)와 체결된다. 이에, 제2양극판모듈(421)과 제2음극판모듈(421) 그리고 제2가스켓모듈(520)은 하나의 개체로 형성될 수 있다. 전기적 단락(Short)이 없도록 완벽하게 음극/양극을 불리하여 조합시킨다.
실린더고정부(80)는 제1양극판모듈(411)과 제1음극판모듈(412) 그리고 제1가스켓모듈(510) 또는 제2양극판모듈(421)과 제2음극판모듈(421) 그리고 제2가스켓모듈(520)에 삽입된 복수 개의 이온화실린더부(30)가 흔들리지 않도록 복수 개의 이온화실린더부(30)를 묶는다. 이러한 실린더고정부(80)는 복수 개의 이온화실린더부(30)를 일면에서 묶는 제1실린더고정모듈(810)과 타면에서 묶는 제2실린더고정모듈(820)을 포함한다. 이때, 제1실린더고정모듈(810)과 제2실린더고정모듈(820)는 도 3에 도시된 바와 같은 형상으로 형성될 수 있다.
이와 같은 실린더고정부(80)는 실린더고정볼트부(90)를 통해 이온화실린더부(30)에 고정될 수 있다. 실린더고정볼트부(90)는 제1실린더고정모듈(810)에 체결되는 제1실린더고정볼트(910) 그리고 제2실린더고정모듈(820)에 체결되는 제2실린더고정볼트부(920)를 포함한다.
이하, 도 8내지 도 17을 참조하여 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치를 구성하는 구성요소들 간의 결합에 대해 구체적으로 설명한다.
도 8은 도 7의 제2양극판모듈, 제2가스켓모듈및 제2음극판모듈이 결합된 상태를 나타낸 도면이고, 도 9 및 도 10은 제2양극판모듈, 제2가스켓모듈 및 제2음극판모듈에 제1타입의이온화막대부, 제2타입의이온화막대부, 제3타입의이온화막대부 및 제4타입의 이온화막대부가 고정된 상태를 나타낸 도면이고, 도 11 및 도 12은 도 9 및 도 10에 도시된 구조를 우측에서 바라본 도면이다. 그리고 도 13은 제1타입의이온화막대부와 이온화실린더부가 브라스고정부 및 가스켓부에 고정된 상태를 나타낸 도면이고, 도 14는 제3타입의이온화막대부와 이온화실린더부가 브라스고정부 및 가스켓부에 고정된 상태를 나타낸 도면이다. 그리고 도 15는 제4타입의이온화막대부와 이온화실린더부가 브라스고정부 및 가스켓부에 고정된 상태를 나타낸 도면이고, 둥근 구리선에서 방출되는 전기장 선속은 날카로운면에서 형성된 전기장 선속을 더욱 고밀도 전기장 선속에 집속하여 초고밀도 형성에 도움을 준다. 도 16은 도 8의 제2양극판모듈, 제2가스켓모듈 및 제2음극판모듈에 제1타입의이온화막대부 및 이온화실린더부가 고정되고 이온화실린더부에 실린더고정부가 고정된 상태를 나타낸 도면이다. 그리고 도 17은 도 16에 제1가스켓모듈가 연결되고, 제1양극판모듈이 연결된 상태를 나타낸 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제2양극판모듈(421)그리고 그 위에 제2가스켓모듈(520) 그리고 그 위에 제2음극판모듈(421)이 적층되고, 전술한 제2볼트(620)와 제2너트(710)를 통해 고정될 수 있다.
제2볼트(620)와 제2너트(710)로 고정된 제2양극판모듈(421), 제2가스켓모듈(520)및 제2음극판모듈(421)에는 이온화막대부(20)의 타단 그리고 이온화실린더부(30)의 타단이 고정된다.
먼저, 제2볼트(620)와 제2너트(720)로 고정된 제2양극판모듈(421), 제2가스켓모듈(520) 및 제2음극판모듈(421)에는 도 9의 (A)에 도시된 바와 같이, 제1타입이온화막대부(20-1)가 설치될 수 있다. 그리고도 9의(B)에 도시된 바와 같이 제2타입이온막대부(20-2)가 설치될 수 있다. 그리고 도 10의 (C)에 도시된 바와 같이, 제3타입이온화막대부(20-3)가 설치될 수 있고 도 10의 (D)에 도시된 바와 같이 제4타입이온막대부(20-4)가 설치될 수 있다.
이와 같은 도 9및 도 10의 구조를 우측에서 바라보았을 때, 도 11의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같은 형상이 될 수 있다. 이때, 제2양극판모듈(421), 제2가스켓모듈(520) 및 제2음극판모듈(421)에는 7개의 열로 복수 개의 이온화막대부(20)이 설치될 수 있다. 여기서 음극판 모듈의 개수는 크기에 따라 다양하게 변할 수 있다.
여기서, 복수 개의 이온화막대부(20)는 제1열내지 제7열의 이온화막대부(20)가 될 수 있다. 이때, 제1열의 이온화막대부에서 제4열의 이온화막대부로 갈수록 샤프모듈(220)의 높이가 점진적으로 높아지고, 제4열의 이온화막대부에서 제7열의 이온화막대부로 갈수록 샤프모듈(220)의 높이가 점진적으로 낮아질 수 있다. 이와 같이, 제1열 내지 제7열의 이온화막대부의 샤프모듈이 높이가 제4열의 이온화막대부의 샤프모듈의 기준으로 대칭되는 이유는 수소공급장치(A)에서 공급되는 수소가 외측으로 확산된 이후, 복수 개의 이온화막대부(20)와 복수 개의 이온화실린더부(30) 사이에서 이온화되도록 하기 위한 구성 조합도 가능하다. 그리고 도 9의 (A) 및 (B)는 도 10의 (C) 및 (D)에 도시된 바와 같은 형상이 될 수 있다. 이때, 제2양극판모듈(421), 제2가스켓모듈(520) 및 제2음극판모듈(421)에는 7개의 열로 복수 개의 이온화막대부(20)가 동일한 높이로 설치될 수 있다.
도 11 내지 도 13에 도시된 도면은 도 7의 (A)에 도시된 구조, 도 8의 (A)에 도시된 구조 그리고 도8의 (B)에 도시된 구조에 이온화실린더부가 삽입된 구조를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 11에 도시된 바와 같이 이온화실린더부와 제1타입이온막대부(20-1)를 Ⅱ-Ⅱ’ 선으로 절단하였을 때, 이온화실린더부(30)와 제1타입이온막대부(20-1)는 좌측의 확대도에 도시된 바와 같은 구조를 나타낼 수 있다. 그리고 고밀도 전기장 선속을 형성할 수 있다. 그리고 도 12에 도시된 바와 같이 이온화실린더부와 제2타입이온막대부(20-2)를 Ⅱ-Ⅱ’선으로 절단하였을 때, 이온화실린더부(30)와 제2타입이온막대부(20-2)는 좌측의 확대도에 도시된 바와 같은 구조를 나타낼 수 있다. 그리고 전기장을 형성할 수 있다. 그리고 도 12에 도시된 바와 같이 이온화실린더부와 제2타입이온막대부(20-2)를 Ⅱ-Ⅱ’선으로 절단하였을 때, 이온화실린더부(30)와 제2타입이온막대부(20-2)는 좌측의 확대도에 도시된 바와 같은 구조를 나타낼 수 있다. 이때, 제1양극판모듈(411)및 제1음극판모듈(412)또는 제2양극판모듈(421)및 제2음극판모듈(421)에 전기가 인가되면 복수 개의 이온화막대부(20)와 복수 개의 이온화실린더부(30)사이에 전기장이 형성될 수 있다.
도 16의 (A)에 도시된 바와 같이, 제2양극판모듈(421), 제2가스켓모듈(520) 및 제2음극판모듈(421)에 이온화실린더부(30)와 이온화막대부(20)가 삽입되면, 이온화실린더부(30)와 이온화막대부(20)에 실린더고정부(80)가 설치될 수 있다. 그리고 도 16의(B)에 도시된 바와 같이, 실린더고정부(80)에 실린더고정볼트부(90)가 설치될 수 있다. 그리고 이온화실린더부(30)의 일단에 제1음극판모듈(411)이 삽입될 수 있다.
이후, 도 17의 (A)에 도시된 바와 같이, 제1음극판모듈(412)의 위에 제1가스켓모듈(510)이 설치될 수 있다. 그리고 제1가스켓모듈(510)의 위에 제1양극판모듈(411)이 놓일 수 있다. 이후, 제1양극판모듈(411), 제1가스켓모듈(510)과 제1음극판모듈(412)은 제1볼트(610)와 제1너트(710)로 연결될 수 있다.
이하, 도 18 내지 도 24를 참조하여 본 발명의 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치가 수소를 양이온화 및 음이온화시키는 상태 및 수소를 이온화시키는 과정으로부터 보조배터리부를 충전시키는 과정에 대해 구체적으로 설명한다.
도 18은 도 2의 본 발명의 일실시예에 따른 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치를 I-I’선으로 절단한 단면도이고, 도 19 내지 도 24는 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치에서 수소를 이온화시키는 상태를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치(1)를 I-I’선으로 절단하였을 때, 도 18에 도시된 바와 같은 구조가 될 수 있다.
여기서, 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치(1)는 제1타입이온막대부(20-1) 또는 제2타입이온막대부(20-2) 또는 제3타입이온막대부(20-3) 또는 제4타입이온막대부(20-4) 중 어느 하나 또는 제1타입이온막대부(20-1) 또는 제2타입이온막대부(20-2) 또는 제3타입이온막대부(20-3) 또는 제4타입이온막대부(20-4)를 포함할 수 있다.
이하, 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치(1)의 작동에 대한 설명이 간결할 수 있도록, 제1타입이온막대부(20-1)를 포함하는 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치(1)를 일례로, 하여 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치(1)의 작동에 대해 구체적으로 설명한다.
이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치(1)에는 외부의 전원장치(C)를 통해 브라스고정부(40)에 전기가 인가되고, 수소공급장치(A)를 통해 수소가 주입된다. 이때, 유입스크류모듈(1111)은 회전하며 수소공급장치(A)에서 주입된 수소를 확산시키며 케이스부(10)의 수용공간(100)으로 넓게 퍼지도록 한다. 그리고, 전기가 인가되는 복수 개의 이온화막대부(20)와 복수 개의 이온화실린더부(30) 사이에는 고밀도의 전기력선을 가지는 전기장 선속이 형성될 수 있다.
이때, 도 20에 도시된 바와 같이 이온화막대부(20)에서는 Positive electric field가 발생되고, 이온화실린더부(30)에서는 Negative electric field가 발생된다. 여기서, Positive electric field는 수소 분자(H2)에서 전자가 결합된 핵력을 능가해 수소 분자를 쉽게 여기(Excite)시키고, Negative electric field는 수소 분자(H2)의 공유 전자와 반발력을 형성하여 수소 분자에서 공유 전자가 튕겨 수소 분자를 빠르게 여기(Excite)시킨다. 이때, 여기(Excite)된 수소는 양전극과 연결된 이온화막대부(20)의 복수 개의 핀으로 이동한다. 이때, 양전극과 연결된 서포트모듈(210)의 복수 개의 핀으로 이동된 여기(Excite)된 수소는 복수 개의 핀으로 전자를 뺏기며 쉽게 양이온화(2H+)된다. 여기서, 양이온화된 수소(Proton)는 양극 전기장의 강력한 척력과 음극 전기장의 강력한 인력에 의해 음전극과 연결된 이온화실린더부(30)로 빠르게 이동하게 된다. 그리고 음전극과 연결된 이온화실린더부(30)로 이동한 양이온화된 수소(2H+)는 전자(e-)가 빠르게 흡수되며 수소 분자(H2) 즉, 중성 수소로 변형된다. 이후, 변형된 수소 분자(H2)는 다시 양전극과 연결된 이온화막대부(20)로 이동하며 양이온화 되고, 양이온화된 수소는 다시 음전극과 연결된 이온화실린더부(30)로 이동하며 중성수소(H2)로 변형된다.
즉, 수소공급장치(A)에서 공급되는 수소는 위와 같은 과정 즉, 여기(Excite)된 상태 이후 이온화(Ionized)되는 상태, 그리고 그 후 중성화(Neutralized)되는 상태를 연속적으로 거치게 된다. 이때, 수소는 이와 같은 과정을 거치면 활성화(Excited)에너지가 높아지게 된다.
도 21에 도시된 바와 같이, 복수 개의 이온화막대부(20)와 복수 개의 이온화실린더부(30)는 강력한 음/양극 전기장 속에서 수소공급장치(A)에서 공급되는 수소기체(H2)를 Excited State(H2 *) → Ionized(2H++2e) → Neutralized(H2)로 변형시키면서 전자가 추출(Field Emission Electron)한다. 그리고 도 22 및 도 23에 도시된 바와 같이, 수소에서 추출된 전자는 보조배터리부(11)로 이동하며, 보조배터리부(11)를 충전시킨다.
여기서, Excited State(H2 *)는 전기장의 인/척력으로 활성화 에너지가 높아진 상태이고, 쉽게 이온화 가능한 상태의 수소를 의미한다. 이러한 수소는 수소연료전지의 전기 발생의 효율을 상승시키는 연료가 된다. Ionized(2H+)는 양극 전기장에 의해 전자가 방출되어 정전기적 힘으로 음극으로 이동하는 Proton(2H+) 수소를 의미한다. 그리고 Neutralized(H2)는 음극으로 이동된 Proton(2H+)가 고밀도 양극 전기장에 의해 2개 전자를 흡수하며 형성된 수소가 된다.
이와 같이, 본 발명은 음/양극 고밀도 전기장을 통해 수소기체를 H2, 2H+, H2 *여러 가지 상태로 변형시키며 수소연료전지(B)의 성능을 향상시킨다. 그리고 수소기체를 변형시키며 많은 전기를 발생시키며 저장하여 추후 사용할 수 있도록 한다.
이온화막대부(20)와 이온화실린더부(30)에 인가해 높은 구동효율을 나타낼 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
[부호의 설명]
1: 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치
10: 케이스부 11: 보조배터리부
100: 수용공간
110: 커버모듈 120: 몸통모듈
111: 가스유입통 121: 가스배출통
1111: 유입스크류모듈
20: 이온화막대부
20-1: 제1타입이온화막대부 20-2: 제2타입이온화막대부
20-3: 제3타입이온화막대부 20-4: 제4타입이온화막대부
210: 서포트모듈
211: 제1막대 212: 제2막대
220: 금속날카로운모듈
221: 핀
30: 이온화실린더부
40: 브라스고정부
410: 제1브라스고정모듈 411: 제1양극판모듈
4110: 막대고정홀 4111: 막대고정체
412: 제1음극판모듈
4120: 실린더고정홀
420: 제2브라스고정모듈
421: 제2음극판모듈 422: 제2양극판모듈
50: 가스켓부 500: 수용홀
510: 제1가스켓모듈 520: 제2가스켓모듈
60: 볼트부
610: 제1볼트 620: 제2볼트
70: 너트부
710: 제1너트 720: 제2너트
80: 실린더고정부
810: 제1실린더고정모듈 820: 제2실린더고정모듈
90: 실린더고정볼트부
910: 제1실린더고정볼트 920: 제2실린더고정볼트
A: 수소공급장치B: 수소연료전지
C: 외부의 전원장치

Claims (4)

  1. 수소공급장치(A)와 수소연료전지(B)의 사이에 설치되는 수소 활성화/이온화 촉진장치에 있어서,
    내부에 수용공간(100)이 형성되고 일단에 수용공간(100)과 연통하여 수소공급장치(A)와 연결되는 가스유입통(111)과, 타단에 수용공간(100)과 연통하여 수소연료전지(B)와 연결되는 가스배출통(121)이 형성된 케이스부(10);
    서포트모듈(210)과, 서포트모듈(210)의 외측면에 형성된 금속날카로운모듈(220)을 포함하는 복수 개의 이온화막대부(20);
    원통형으로 형성되어 내부에 이온화막대부(20)를 수용하는 복수 개의 이온화실린더부(30);
    복수 개의 막대고정홀(4110)을 포함해 이온화실린더부의 일단의 외측으로 돌출된 서포트모듈(210)의 일단을 고정하며 전원장치의 양전극과 연결되어 이온화막대부(20)가 양극성을 띄도록 하는 제1양극판모듈(412)과, 복수 개의 실린더고정홀(4120)을 포함하고,
    각각의 실린더고정홀(4120)에 이온화실린더부(30)의 일단을 고정하고전원장치의 음전극과 연결되어 이온화실린더부(30)가 음극성을 띄도록 하는 제1음극판모듈(411)을 포함하는 브라스고정부(40);
    내부에형성된 수용홀(500)을 포함하여, 제1양극판모듈(412)과 제1음극판모듈(411) 사이에 개재되는 가스켓부(50)를 포함하는, 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치.
  2. 제1항에 있어서, 브라스고정부(40)는,
    이온화실린더부의 타단의 외측으로 돌출된 서포트모듈(210)의 타단을 고정하는 제2양극판모듈(422)과, 복수 개의 실린더고정홀(4120)을 포함하고 각각의 실린더고정홀(4120)에 이온화실린더부(30)의 타단을 고정하는 제2음극판모듈(421)을 더 포함하고, 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치.
  3. 제2항에 있어서,
    일단이 제1양극판모듈(412)과 연결되고, 타단이 제1음극판모듈(411)과 연결되어, 제1양극판모듈(412)과 제1음극판모듈(411)을 통해 인가되는 전기로 충전되는 보조배터리부(11)와 연결되는, 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치.
  4. 제1항에 있어서, 케이스부(10)는,
    내부에 유입스크류모듈(1111)이 설치된 가스유입통(111)을 포함하는 커버모듈(110)과, 가스배출통(121)이 형성된 몸통모듈(120)을 포함하는, 이온화부 반복 배열 구조를 가지는 수소 활성화/이온화 촉진장치.
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