WO2020004676A1 - 브라운 가스 발생 장치 - Google Patents

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water
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inner cover
covers
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김종만
오광진
고해훈
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Daon Spread Technology Co ltd
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Definitions

  • the present invention relates to a brown gas generator, and more particularly, to a brown gas generator that generates brown gas by electrolysis of water.
  • the Brown gas generator using electrolysis is an apparatus in which oxygen gas is generated on the anode side and hydrogen gas is generated on the cathode side as the water molecules are decomposed by applying electrical energy to water containing an electrolyte or the like.
  • the Brown gas generator is developed and used in a variety of devices.
  • a pair of cases are provided with inlets and outlets through which water is introduced and discharged, a cathode plate and a cathode plate are disposed in the case, and an ion membrane is disposed between the anode plate and the cathode 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 a brown gas 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 in that efficiency is limited.
  • An object of the present invention is to provide a brown gas generator that can maximize the efficiency of generating brown gas.
  • Brown gas generating apparatus the water supply port and the water outlet for the water is supplied from the outside each of the two or more covers formed; And a plurality of brown gas generators disposed between the two or more covers and generating hydrogen gas and oxygen gas by electrolyzing water supplied through the water supply port, wherein each of the plurality of brown gas generators includes: A plurality of positive electrode plates to which positive electrodes are electrically connected; A plurality of negative electrode plates to which negative electrodes are electrically connected; And a plurality of insulation plates disposed between the plurality of anode plates and the plurality of cathode plates, respectively, to electrically insulate the anode plate and the cathode plate, and having a receiving hole therein.
  • the plurality of Brown gas generators a plurality of groups arranged in the order of the positive plate, the insulating plate, the negative plate and the insulating plate may be arranged.
  • the two or more covers may be two, and the plurality of Brown gas generators may include two or more covers between the two covers.
  • the two or more covers may include three inner covers disposed parallel to each other; And two outer covers respectively disposed on an outer side of the inner cover disposed on the outer side of the three inner covers, and the plurality of Brown gas generating units may be disposed at least one between the three inner covers.
  • an inlet for supplying water supplied through the water supply holes formed in the two or more covers is formed in the plurality of anode plates and the cathode plates, and the water supplied through the inlets is provided in the plurality of anode plates and the cathode plates.
  • Discharge ports for discharging through the water discharge port formed in the two or more covers may be formed.
  • the two or more covers and the brown gas generating unit may be formed with a plurality of coupling holes for physically coupling to each other.
  • a positive electrode plate and a negative electrode plate are disposed with an insulating plate interposed therebetween, and a power source is directly connected to the positive electrode plate and the negative electrode plate so that hydrogen and oxygen are electrolyzed and generated to generate brown gas.
  • a power source is directly connected to the positive electrode plate and the negative electrode plate so that hydrogen and oxygen are electrolyzed and generated to generate brown gas.
  • 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 an exploded perspective view illustrating a part of the brown gas generator of the brown gas generator according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing a first outer cover according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 5 is a view illustrating a connection structure of the water supply unit and the water discharge unit of the Brown gas generator according to the embodiment of the present invention.
  • 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 an exploded perspective view illustrating a part of the brown gas generator of the brown gas generator according to the exemplary embodiment of the present invention
  • 4 is a view showing a first outer cover according to an embodiment of the present invention.
  • the brown gas generator 100 includes a first outer cover 110, a second outer cover 120, a first inner cover 130, And a second inner cover 140, a third inner cover 150, and a brown gas generator 160.
  • the first outer cover 110 and the second outer cover 120 is disposed on the outermost side of the brown gas generator 100 to protect the appearance of the brown gas generator 100 and to generate brown gas from the external environment. Protect the device 100.
  • a plurality of first outer cover water supply holes 112 and a first outer cover water outlet 114 are formed in the first outer cover 110, and a plurality of outer coupling holes C1 are formed.
  • the first outer cover water supply port 112 and the first outer cover water outlet 114 are each formed five, as shown in Figure 2, the first outer cover water outlet ( 114 is formed, and the first outer cover water supply port 112 is disposed on the lower side in the vertical direction of the first outer cover water outlet 114.
  • an outer coupling hole C1 is formed at a lower portion of the first outer cover water supply hole 112, and an outer coupling hole C1 is formed at an upper portion of the first outer cover water outlet 114.
  • a plurality of outer coupling holes (C1) are arranged in the vertical direction on each side edge of the first outer cover 110, respectively, the first outer cover of the water supply port 112 and the first outer cover of the water outlet 114 Multiple dogs may be arranged in the vertical direction in the vertical direction.
  • a second outer cover water supply hole 122 and a second outer cover water outlet 124 are formed in the second outer cover 120, and a plurality of outer coupling holes C2 are formed.
  • the second outer cover water supply port 122 and the second outer cover water outlet 124 are disposed at positions corresponding to the positions of the first outer cover water supply port 112 and the first outer cover water outlet 114. , Five of each are formed.
  • the plurality of external couplers C2 formed on the second outer cover 120 are formed at positions corresponding to the external couplers C1 formed on the first outer cover 110, respectively.
  • the first inner cover 130 and the second inner cover 140 are disposed inside the first outer cover 110 and the second outer cover 120, and the first outer cover 110 and the second outer cover ( 120 is disposed in close contact with each other.
  • a plurality of first inner cover water supply holes 132 and a plurality of first inner cover water outlets 134 are formed in the first inner cover 130, and a plurality of inner coupling holes C3 are formed.
  • first inner cover water supply port 132 and the first outer cover water outlet 114 are each formed five, as shown in Figure 2, the upper inner cover water outlet ( 134 is formed, and the first inner cover water supply hole 132 is disposed on the lower side in the vertical direction of the first inner cover water outlet 134.
  • An inner coupling hole C3 is formed at a lower portion of the first inner cover water supply hole 132, and an inner coupling hole C3 is formed at an upper portion of the first outer cover water discharge port 114.
  • a plurality of inner coupling holes (C3) are arranged in the vertical direction on each side edge of the first inner cover 130, respectively, the first inner cover of the water supply port 132 and the first inner cover of the water outlet (134)
  • Multiple dogs may be arranged in the vertical direction in the vertical direction.
  • a second inner cover water supply hole 122 and a second inner cover water outlet 144 are formed in the second inner cover 140, and a plurality of inner coupling holes C4 are formed.
  • the second inner cover water supply port 142 and the second inner cover water outlet 144 are disposed at positions corresponding to the positions of the first inner cover water supply port 132 and the first inner cover water outlet 134. , Five of each are formed.
  • the plurality of inner couplers C4 formed on the second inner cover 140 may be formed at positions corresponding to the inner couplers C3 formed on the first inner cover 130, respectively.
  • the third inner cover 150 is disposed between the brown gas generators 160 and is formed in the same configuration as the first inner cover 130 and the second inner cover 140. That is, the brown gas generator 160 is disposed between the first inner cover 130 and the third inner cover 150, and the brown gas is generated between the second inner cover 140 and the third inner cover 150.
  • the unit 160 is disposed.
  • a third inner cover water supply hole 152 and a third inner cover water outlet 154 are formed in the third inner cover 150, and a third inner cover water supply hole 152 formed in the third inner cover 150.
  • the third inner cover water outlet 154 are formed such that the water supplied to the Brown gas generator 160 disposed on both sides of the third inner cover 150 can pass to both sides.
  • the brown gas generator 160 is disposed between the first inner cover 130 and the third inner cover 150, and further includes the second inner cover 140 and the third inner cover 150. ) Is placed between. At this time, in the present embodiment, a plurality of brown gas generating units 160 are provided, and five brown gas generating units 160 are disposed between the first inner cover 130 and the third inner cover 150. Five brown gas generators 160 are disposed between the second inner cover 140 and the third inner cover 150.
  • the brown gas generators 160 may be disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance or more, and brown gas may be generated therein. The generated brown gas may be discharged to the outside with water.
  • the brown gas generator 160 includes a positive electrode plate 161, a negative electrode plate 163, and an insulating plate 165, and each of the brown gas generators 160 may include a plurality.
  • the brown gas generator 160 has a structure in which an insulating plate 165 is disposed between the positive electrode plate 161 and the negative electrode plate 163.
  • the positive electrode plate 161, the insulating plate 165, the negative electrode plate 163, the insulating plate 165, and the positive electrode plate 161 may be sequentially disposed in order.
  • the positive plate 161, the insulating plate 165, the negative plate 163 and the insulating plate 165 are defined as one group, a plurality of such groups may be sequentially arranged. In the present embodiment, description will be given of the arrangement of fifteen groups.
  • the brown gas generator 160 having 15 groups may be mixed with water to discharge hydrogen gas and oxygen gas generated by electrolyzing the introduced water.
  • the anode plate 161 is formed as a plate having a rectangular shape, as shown in FIG. 3, and an anode inlet 161b and an anode outlet 161c are disposed therein, and the anode inlet 161b has a lower side. Is disposed in the anode outlet 161c on the upper side.
  • the positive electrode connecting portion 161a is formed on one side of the quadrangular shape.
  • the positive electrode connector 161a has a positive electrode connector E1 to which a terminal may be connected.
  • a gap may be formed between the side plate shape to have a predetermined width.
  • the cathode plate 163 is formed in a rectangular plate like the anode plate 161, and a cathode inlet 163b and an anode outlet 163c are disposed therein, and an anode inlet 161b is disposed at a lower side thereof. , The cathode outlet 163c is disposed on the upper side.
  • a negative electrode connecting portion 163a is formed on the other side of the cathode plate 163 having a rectangular shape. As shown in the negative electrode connecting portion 163a, a negative electrode connecting portion E2 to which a terminal can be connected is formed at one side. Accordingly, as the negative electrode connecting portion 163a is formed on the other side of the negative electrode plate 163, the negative electrode connecting portion 161a is formed at a different position from the positive electrode connecting portion 161a on the upper side of the positive electrode plate 161, and thus may not electrically short. have.
  • the positive electrode plate 161 and the negative electrode plate 163 may be each made of metal, may be manufactured using titanium, and may be manufactured by plating platinum on titanium. have. Accordingly, the positive electrode plate 161 and the negative electrode plate 163 may have high corrosion resistance and chemical resistance, and may prevent contamination of water that is an electrolyte even when water is ionized. Of course, other types of metals and plating materials used in the positive electrode plate 161 and the negative electrode plate 163 may be used as necessary.
  • the insulating plate 165 is disposed between the positive electrode plate 161 and the negative electrode plate 163, and may electrically insulate the positive electrode plate 161 and the negative electrode plate 163.
  • the insulation plate 165 may be formed in a generally rectangular shape, and an accommodation hole 165a may be formed therein. As shown, the accommodation hole 165a is formed along the outer shape of the insulating plate 165 and may be formed as large as possible.
  • the insulating plate 165 may be formed in a concave shape of one side and the other side of the upper, which is the positive electrode connecting portion 161a of the positive electrode plate 161 disposed on both sides of the insulating plate 165. And the negative electrode connecting portion 163a of the negative electrode plate 163.
  • the shape of the accommodating hole 165a formed in the insulating plate 165 may also be formed in a concave shape on one side and the other side.
  • the accommodating hole 165a is formed in the insulating plate 165, the positive electrode plate 161, the insulating plate 165, and the negative electrode plate 163 closely adhere to each other, and thus, between the positive electrode plate 161 and the negative electrode plate 163.
  • An accommodating space is formed in the water, and the water introduced into the accommodating space is electrolyzed to generate hydrogen gas and oxygen gas.
  • the insulating plate 165 may be made of an insulating material for electrically insulating the positive electrode plate 161 and the negative electrode plate 163.
  • the insulating plate 165 may be formed of silicon, synthetic resin, or the like, and may be made of any material as long as the insulating plate 165 may electrically insulate the positive electrode plate 161 and the negative electrode plate 163.
  • the inner coupling hole S3 may be formed in the insulating plate 165, and the inner coupling hole S3 formed in the insulating plate 165 may be the inner coupling hole S1 formed in the anode plate 161. ) And the inner coupling hole S2 formed in the negative electrode plate 163.
  • the insulation plate 165 may be disposed on the outermost side of the brown gas generator 160.
  • the brown gas generator 160 includes the first inner cover 130, the second inner cover 140, and the third inner cover.
  • And 150 may be electrically insulated from each other.
  • the anode inlet 161b and the cathode inlet 163b formed in the inner cover water supply port 152, the cathode gas generator 161, and the cathode plate 163 are disposed at positions corresponding to each other.
  • the positive electrode outlet 161c and the negative electrode outlet 163c formed in the negative electrode plate 161 and the negative electrode plate 163 are both disposed at positions corresponding to each other.
  • Some of the C3, C4, and C5 are formed at positions corresponding to the internal coupling holes S1, S2, and S3 formed in the brown gas generator 160.
  • the third inner cover 150 and the plurality of Brown gas generators 160 may be coupled using bolts and nuts.
  • the Brown gas generating unit 160 has the first inner cover 130, the second inner cover 140, and the third as the plurality of outer couplers C1, C2, C3, C4, and C5 are coupled to each other.
  • the inner cover 150 may be coupled to be in close contact with each other.
  • FIG 5 is a view illustrating a connection structure of the water supply unit and the water discharge unit of the Brown gas generator according to the embodiment of the present invention.
  • a first water supply part 112a and a second water supply part 122a are provided to supply water to the brown gas generator 100, and the water inside is externally provided.
  • a first water outlet 114a and a second water outlet 124a are provided to discharge the furnace.
  • the first water supply unit 112a and the second water supply unit 122a may include water supplied through one pipe to the first outer cover water supply hole formed in the first outer cover 110 and the second outer cover 120.
  • 112 and the second outer cover water supply 122 may be formed to be divided into five to supply each.
  • the first water cover 112a and the second water supply 122a may include the first outer cover water supply hole 112 and the second outer cover water formed on the first outer cover 110 and the second outer cover 120. Water may be supplied to each of the brown gas generators 160 through the supply port 122.
  • the supplied water is sequentially introduced into the inside
  • the introduced water may be filled in the accommodating space of the brown gas generator 160 to completely fill the accommodating space with water.
  • hydrogen gas and oxygen gas may be generated in the brown gas generator 160.
  • the water remaining after the electrolysis in the brown gas generator 160 may be discharged through the respective outlets, the first outer cover water outlet 114, and the second outer cover water outlet 124.
  • the water discharged in this way may be collected by using the first water discharge part 114a and the second water discharge part 124a and discharged into one tube.
  • 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.
  • 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 storage unit 210 stores water for supplying the brown gas generator 100 through the first water supply 112a and the second water supply 122a of the brown gas generator 100.
  • the water supply pipe 212 may be connected to the first water supply part 112a and the second water supply part 122a and may be connected to the water storage part 210.
  • the gas purifier 220 transfers water discharged from the brown gas generator 100 through the first water discharge part 114a and the second water discharge part 124a of the brown gas generator 100.
  • the water discharge pipe 214 may be connected to the first water discharge unit 114a and the second water discharge unit 124a and may be connected to the gas purification unit 220.
  • the gas purification unit 220 may be partially filled with water, and when water including hydrogen gas and oxygen gas transferred through the water discharge pipe 214 is supplied, the brown gas purified by the water stored therein may be It may be discharged to the outside through the purified gas exhaust pipe 224.
  • the brown gas is a gas in which purified hydrogen gas and oxygen gas are mixed. Brown gas discharged through the refinery gas exhaust pipe 224 may be supplied to an external device, and brown gas may be used for industrial purposes.
  • the positive electrode terminal 232 may be electrically connected to the positive electrode plate 161 of the brown gas generator 160, and the negative electrode terminal 234 may be electrically connected to the negative electrode plate 163 of the brown gas generator 160. Can be. In this case, 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, 외부에서 물이 공급되는 물 공급구 및 물이 배출되는 물 배출구가 각각 형성된 둘 이상의 커버; 및 상기 둘 이상의 커버 사이에 배치되며, 상기 물 공급구를 통해 공급된 물을 전기 분해하여 수소 가스 및 산소 가스를 발생시키는 다수의 브라운 가스 발생부를 포함하고, 상기 다수의 브라운 가스 발생부 각각은, 양전극이 전기적으로 연결되는 다수의 양극 플레이트; 음전극이 전기적으로 연결되는 다수의 음극 플레이트; 및 상기 다수의 양극 플레이트 및 다수의 음극 플레이트 사이에 각각 배치되고, 상기 양극 플레이트 및 음극 플레이트를 전기적으로 절연시키며, 내부에 수용홀이 형성된 다수의 절연 플레이트를 포함할 수 있다.

Description

브라운 가스 발생 장치
본 발명은 브라운 가스 발생 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물을 전기분해하여 브라운 가스를 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 발생하는 장치이다.
이러한 브라운 가스 발생 장치는, 다양한 종류의 장치들이 개발되어 사용된다. 대체로, 한 쌍으로 이루어진 케이스에 물이 유입되고 배출되는 유입구와 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 브라운 가스를 발생시키는 효율에 한계가 있는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 브라운 가스를 발생시키는 효율을 극대화할 수 있는 브라운 가스 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 브라운 가스 발생 장치는, 외부에서 물이 공급되는 물 공급구 및 물이 배출되는 물 배출구가 각각 형성된 둘 이상의 커버; 및 상기 둘 이상의 커버 사이에 배치되며, 상기 물 공급구를 통해 공급된 물을 전기 분해하여 수소 가스 및 산소 가스를 발생시키는 다수의 브라운 가스 발생부를 포함하고, 상기 다수의 브라운 가스 발생부 각각은, 양전극이 전기적으로 연결되는 다수의 양극 플레이트; 음전극이 전기적으로 연결되는 다수의 음극 플레이트; 및 상기 다수의 양극 플레이트 및 다수의 음극 플레이트 사이에 각각 배치되고, 상기 양극 플레이트 및 음극 플레이트를 전기적으로 절연시키며, 내부에 수용홀이 형성된 다수의 절연 플레이트를 포함할 수 있다.
이때, 상기 다수의 브라운 가스 발생장치는, 상기 양극 플레이트, 상기 절연 플레이트, 상기 음극 플레이트 및 상기 절연 플레이트 순으로 배치된 그룹이 다수 개가 배열될 수 있다.
그리고 상기 둘 이상의 커버는 두 개이며, 상기 다수의 브라운 가스 발생부는, 상기 두 개의 커버 사이에 둘 이상이 배치될 수 있다.
또는, 상기 둘 이상의 커버는, 서로 나란하게 배치된 세 개의 내부커버; 및 상기 세 개의 내부커버 중 외측에 배치된 내부커버의 외측에 각각 배치된 두 개의 외부커버를 포함하고, 상기 다수의 브라운 가스 발생부는, 상기 세 개의 내부커버 사이에 하나 이상이 배치될 수 있다.
이때, 상기 다수의 양극 플레이트 및 음극 플레이트에는 상기 둘 이상의 커버에 형성된 물 공급구를 통해 공급된 물이 공급되기 위한 유입구가 형성되고, 상기 다수의 양극 플레이트 및 음극 플레이트에는 상기 유입구를 통해 공급된 물이 상기 둘 이상의 커버에 형성된 물 배출구를 통해 배출되기 위한 배출구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 둘 이상의 커버 및 브라운 가스 발생부는 서로 물리적으로 결합하기 위한 다수의 결합구가 각각 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 절연성을 갖는 절연 플레이트를 사이에 두고 양극 플레이트와 음극 플레이트가 배치되고, 양극 플레이트 및 음극 플레이트에 직접 전원이 연결되어 수소 및 산소가 전기 분해되어 발생됨에 따라 브라운 가스의 발생 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 양극 플레이트, 음극 플레이트 및 절연 플레이트가 각각 다수 개가 연속적으로 배치되어 브라운 가스가 발생되는 브라운 가스 발생부를 다수 개를 설치할 수 있어, 브라운 가스를 대용량으로 발생할 수 있는 효과가 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 브라운 가스 발생부의 일부를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 외부커버를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 브라운 가스 발생 장치의 물 공급부 및 물 배출부의 연결 구조를 도시한 도면이다.
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. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 브라운 가스 발생 장치의 브라운 가스 발생부의 일부를 도시한 분해 사시도이다. 그리고 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 외부커버를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 브라운 가스 발생 장치(100)는, 제1 외부커버(110), 제2 외부커버(120), 제1 내부커버(130), 제2 내부커버(140), 제3 내부커버(150) 및 브라운 가스 발생부(160)를 포함한다.
제1 외부커버(110) 및 제2 외부커버(120)는, 브라운 가스 발생 장치(100)의 최외측에 배치되며, 브라운 가스 발생 장치(100)의 외형을 보호하고, 외부 환경으로부터 브라운 가스 발생 장치(100)를 보호한다.
제1 외부커버(110)에는 제1 외부커버 물 공급구(112) 및 제1 외부커버 물 배출구(114)가 다수 개가 형성되며, 또한, 다수의 외부 결합구(C1)가 형성된다.
본 실시예에서, 제1 외부커버 물 공급구(112) 및 제1 외부커버 물 배출구(114)는 각각 다섯 개씩 형성되며, 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 측에 제1 외부커버 물 배출구(114)가 형성되고, 제1 외부커버 물 배출구(114)의 수직 방향으로 하부 측에 제1 외부커버 물 공급구(112)가 배치된다.
그리고 제1 외부커버 물 공급구(112)의 하부에 외부 결합구(C1)가 형성되고, 제1 외부커버 물 배출구(114)의 상부에 외부 결합구(C1)가 형성된다. 또한, 외부 결합구(C1)는 제1 외부커버(110)의 양측 가장자리에 각각 수직 방향으로 다수 개가 배치되며, 제1 외부커버 물 공급구(112) 및 제1 외부커버 물 배출구(114)의 사이에 수직 방향으로 수직 방향으로 다수 개가 배치될 수 있다.
마찬가지로 제2 외부커버(120)에는 제2 외부커버 물 공급구(122) 및 제2 외부커버 물 배출구(124)가 형성되며, 또한, 다수의 외부 결합구(C2)가 형성된다.
제2 외부커버 물 공급구(122) 및 제2 외부커버 물 배출구(124)는 제1 외부커버 물 공급구(112) 및 제1 외부커버 물 배출구(114)의 위치에 대응되는 위치에 배치되며, 각각 다섯 개가 형성된다.
또한, 제2 외부커버(120)에 형성된 다수의 외부 결합구(C2)는 제1 외부커버(110)에 형성된 외부 결합구(C1)에 대응되는 위치에 각각 형성되며, 다수 개가 형성된다.
제1 내부커버(130) 및 제2 내부커버(140)는 제1 외부커버(110) 및 제2 외부커버(120)의 내측에 배치되며, 제1 외부커버(110) 및 제2 외부커버(120)와 각각 밀착된 상태로 배치된다.
제1 내부커버(130)에는 각각 제1 내부커버 물 공급구(132) 및 제1 내부커버 물 배출구(134)가 다수 개가 형성되며, 또한, 다수의 내부 결합구(C3)가 형성된다.
본 실시예에서, 제1 내부커버 물 공급구(132) 및 제1 외부커버 물 배출구(114)는 각각 다섯 개씩 형성되며, 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 측에 제1 내부커버 물 배출구(134)가 형성되며, 제1 내부커버 물 배출구(134)의 수직 방향으로 하부 측에 제1 내부커버 물 공급구(132)가 배치된다.
그리고 제1 내부커버 물 공급구(132)의 하부에 내부 결합구(C3)가 형성되며, 제1 외부커버 물 배출구(114)의 상부에 내부 결합구(C3)가 형성된다. 또한, 내부 결합구(C3)는 제1 내부커버(130)의 양측 가장자리에 각각 수직 방향으로 다수 개가 배치되고, 제1 내부커버 물 공급구(132) 및 제1 내부커버 물 배출구(134)의 사이에 수직 방향으로 수직 방향으로 다수 개가 배치될 수 있다.
마찬가지로 제2 내부커버(140)에는 제2 외부커버 물 공급구(122) 및 제2 내부커버 물 배출구(144)가 형성되고, 또한, 다수의 내부 결합구(C4)가 형성된다.
제2 내부커버 물 공급구(142) 및 제2 내부커버 물 배출구(144)는 제1 내부커버 물 공급구(132) 및 제1 내부커버 물 배출구(134)의 위치에 대응되는 위치에 배치되고, 각각 다섯 개가 형성된다.
또한, 제2 내부커버(140)에 형성된 다수의 내부 결합구(C4)는 제1 내부커버(130)에 형성된 내부 결합구(C3)에 대응되는 위치에 각각 형성되고, 다수 개가 형성된다.
제3 내부커버(150)는 브라운 가스 발생부(160)들 사이에 배치되며, 제1 내부커버(130) 및 제2 내부커버(140)와 동일한 구성으로 형성된다. 즉, 제1 내부커버(130)와 제3 내부커버(150) 사이에 브라운 가스 발생부(160)가 배치되고, 제2 내부커버(140)와 제3 내부커버(150) 사이에 브라운 가스 발생부(160)가 배치된다.
제3 내부커버(150)에는 제3 내부커버 물 공급구(152) 및 제3 내부커버 물 배출구(154)가 형성되는데, 제3 내부커버(150)에 형성된 제3 내부커버 물 공급구(152) 및 제3 내부커버 물 배출구(154)는 제3 내부커버(150)의 양측에 배치된 브라운 가스 발생부(160)로 공급된 물이 서로 양측으로 통할 수 있게 형성된다.
브라운 가스 발생부(160)는, 앞서 설명한 바와 같이, 제1 내부커버(130) 및 제3 내부커버(150) 사이에 배치되고, 또한, 제2 내부커버(140) 및 제3 내부커버(150) 사이에 배치된다. 이때, 본 실시예에서, 브라운 가스 발생부(160)는 다수 개가 구비되며, 제1 내부커버(130) 및 제3 내부커버(150) 사이에 5개의 브라운 가스 발생부(160)가 배치되고, 제2 내부커버(140) 및 제3 내부커버(150) 사이에 5개의 브라운 가스 발생부(160)가 배치된다.
브라운 가스 발생부(160)들은, 각각 서로 일정 거리 이상 이격된 상태로 배치되며, 각각 내부에서 브라운 가스가 생성될 수 있다. 그리고 생성된 브라운 가스는 물과 함께 외부로 배출될 수 있다.
이러한 브라운 가스 발생부(160)는 양극 플레이트(161), 음극 플레이트(163) 및 절연 플레이트(165)를 포함하되, 각각 다수 개가 포함될 수 있다.
도 3을 참조하면, 브라운 가스 발생부(160)는, 양극 플레이트(161)와 음극 플레이트(163) 사이에 절연 플레이트(165)가 배치되는 구조이다. 그리고 양극 플레이트(161), 절연 플레이트(165), 음극 플레이트(163), 절연 플레이트(165), 양극 플레이트(161)의 순서로 배치되며, 계속적으로 순차적으로 배치될 수 있다. 이때, 양극 플레이트(161), 절연 플레이트(165), 음극 플레이트(163) 및 절연 플레이트(165)가 한 그룹인 것으로 정의하면, 이런 그룹이 순차적으로 다수 개가 배열될 수 있다. 본 실시예에서는 15개의 그룹이 배치된 것에 대해 설명한다.
이렇게 15개의 그룹으로 이루어진 브라운 가스 발생부(160)는 유입된 물을 전기분해하여 생성된 수소 가스 및 산소 가스가 물과 혼합되어 외부로 배출되도록할 수 있다.
이를 위해 양극 플레이트(161)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 사각형 형상의 플레이트로 형성되며, 내부에 양극 유입구(161b) 및 양극 배출구(161c)가 배치되며, 양극 유입구(161b)는 하부 측에 배치되고, 양극 배출구(161c)는 상부 측에 배치된다.
그리고 사각형 형상의 일 측 상부에 양전극 연결부(161a)가 형성된다. 양전극 연결부(161a)는 도시된 바와 같이, 일 측에 단자가 연결될 수 있는 양전극 연결구(E1)가 형성된다. 그리고 양전극 연결부(161a)는 도시된 바와 같이, 소정의 너비를 가지도록 옆의 플레이트 형상 사이에 갭이 형성될 수 있다.
음극 플레이트(163)는, 양극 플레이트(161)와 마찬가지로 사각형 형상의 플레이트로 형성되고, 내부에 음극 유입구(163b) 및 음극 배출구(163c)가 배치되고, 양극 유입구(161b)는 하부 측에 배치되며, 음극 배출구(163c)는 상부 측에 배치된다.
또한, 음극 플레이트(163) 사각형 형상의 타 측 상부에 음전극 연결부(163a)가 형성된다. 음전극 연결부(163a)는 도시된 바와 같이, 일 측에 단자가 연결될 수 있는 음전극 연결구(E2)가 형성된다. 그에 따라 음극 플레이트(163)의 타 측 상부에 음전극 연결부(163a)가 형성됨에 따라 양극 플레이트(161)의 일 측 상부에 양전극 연결부(161a)와 서로 다른 위치에 형성되어 서로 전기적으로 단락되지 않을 수 있다.
본 실시예에서, 양극 플레이트(161) 및 음극 플레이트(163)는, 각각 금속으로 제조될 수 있고, 티타늄(titanium)을 이용하여 제조될 수 있으며, 티타늄에 백금(platinum)이 도금되어 제조될 수 있다. 그에 따라 양극 플레이트(161) 및 음극 플레이트(163)는 내식성 및 내화학성이 높을 수 있고, 물이 이온화되더라도 전해액인 물의 오염을 방지할 수 있다. 물론, 필요에 따라 양극 플레이트(161) 및 음극 플레이트(163)에 이용되는 금속 및 도금되는 물질은 다른 종류가 이용될 수 있다.
절연 플레이트(165)는, 양극 플레이트(161) 및 음극 플레이트(163) 사이에 배치되며, 양극 플레이트(161)와 음극 플레이트(163)를 전기적으로 절연시킬 수 있다. 절연 플레이트(165)는, 대체로 사각형 형상으로 형성될 수 있으며, 내부에 수용홀(165a)이 형성될 수 있다. 수용홀(165a)은 도시된 바와 같이, 절연 플레이트(165)의 외부 형상을 따라 형성되며, 최대한 크게 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 절연 플레이트(165)는 상부의 일 측 및 타 측의 형상이 오목한 형상으로 형성될 수 있는데, 이는 절연 플레이트(165)의 양측에 배치된 양극 플레이트(161)의 양전극 연결부(161a) 및 음극 플레이트(163)의 음전극 연결부(163a)와 간섭되지 않기 위함이다.
따라서 절연 플레이트(165)에 형성된 수용홀(165a)의 형상도 상부 일 측 및 타 측의 형상이 오목한 형상으로 형성될 수 있다.
이렇게 절연 플레이트(165)에 수용홀(165a)이 형성됨에 따라 양극 플레이트(161), 절연 플레이트(165) 및 음극 플레이트(163)가 서로 밀착되면, 양극 플레이트(161) 및 음극 플레이트(163) 사이에 수용공간이 형성되고, 이렇게 형성된 수용공간 내에 유입된 물이 전기 분해되어 수소 가스 및 산소 가스를 발생시킬 수 있다.
또한, 절연 플레이트(165)는, 양극 플레이트(161) 및 음극 플레이트(163)를 전기적으로 절연시키기 위한 절연 물질로 제조될 수 있다. 절연 플레이트(165)는 실리콘이나 합성수지 등으로 형성될 수 있으며, 양극 플레이트(161) 및 음극 플레이트(163)를 전기적으로 절연시킬 수 있는 물질이면 어떤 물질로 제조되어도 무관하다.
그리고 절연 플레이트(165)에는 도시된 바와 같이, 내부 결합구(S3)가 형성될 수 있으며, 절연 플레이트(165)에 형성된 내부 결합구(S3)는 양극 플레이트(161)에 형성된 내부 결합구(S1) 및 음극 플레이트(163)에 형성된 내부 결합구(S2)에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 양극 플레이트(161), 절연 플레이트(165), 음극 플레이트(163) 및 절연 플레이트(165)가 하나의 그룹으로 묶는 경우, 15개의 그룹이 하나의 브라운 가스 발생부(160)를 이루는 것으로 설명하였는데, 브라운 가스 발생부(160)의 최 외측에는 반드시 절연 플레이트(165)가 배치될 수 있다. 이렇게 브라운 가스 발생부(160)의 최 외측에 절연 플레이트(165)가 배치되도록 함에 따라 브라운 가스 발생부(160)는 제1 내부커버(130), 제2 내부커버(140) 및 제3 내부커버(150)와 각각 전기적으로 절연될 수 있다.
그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 외부커버(110)에 형성된 제1 외부커버 물 공급구(112), 제2 외부커버(120)에 형성된 제2 외부커버 물 공급구(122), 제1 내부커버(130)에 형성된 제1 내부커버 물 공급구(132), 제2 내부커버(140)에 형성된 제2 내부커버 물 공급구(142), 제3 내부커버(150)에 형성된 제3 내부커버 물 공급구(152) 및 브라우 가스 발생부의 양극 플레이트(161) 및 음극 플레이트(163)에 형성된 양극 유입구(161b) 및 음극 유입구(163b)는 모두 서로 대응되는 위치에 배치된다.
또한, 제1 외부커버(110)에 형성된 제1 외부커버 물 배출구(114), 제2 외부커버(120)에 형성된 제2 외부커버 물 배출구(124), 제1 내부커버(130)에 형성된 제1 내부커버 물 배출구(134), 제2 내부커버(140)에 형성된 제2 내부커버 물 배출구(144), 제3 내부커버(150)에 형성된 제3 내부커버 물 배출구(154) 및 브라우 가스 발생부의 양극 플레이트(161) 및 음극 플레이트(163)에 형성된 양극 배출구(161c) 및 음극 배출구(163c)는 모두 서로 대응되는 위치에 배치된다.
그리고 제1 외부커버(110), 제2 외부커버(120), 제1 내부커버(130), 제2 내부커버(140), 제3 내부커버(150)에 형성된 외부 결합구(C1, C2, C3, C4, C5) 중 일부는 브라운 가스 발생부(160)에 형성된 내부 결합구(S1, S2, S3)와 대응되는 위치에 형성된다.
제1 외부커버(110), 제2 외부커버(120), 제1 내부커버(130), 제2 내부커버(140), 제3 내부커버(150)에 형성된 외부 결합구(C1, C2, C3, C4, C5)는 각각 서로 대응되는 위치에 형성된다.
그에 따라 다수의 외부 결합구(C1, C2, C3, C4, C5)들을 통해 제1 외부커버(110), 제2 외부커버(120), 제1 내부커버(130), 제2 내부커버(140), 제3 내부커버(150) 및 다수의 브라운 가스 발생부(160)들을 볼트 및 너트를 이용하여 결합시킬 수 있다. 이렇게 다수의 외부 결합구(C1, C2, C3, C4, C5)들을 이용하여 결합시킴에 따라 브라운 가스 발생부(160)가 제1 내부커버(130), 제2 내부커버(140) 및 제3 내부커버(150)에 각각 밀착되도록 결합될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 브라운 가스 발생 장치의 물 공급부 및 물 배출부의 연결 구조를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에서, 브라운 가스 발생 장치(100)에 물을 공급하기 위해 제1 물 공급부(112a) 및 제2 물 공급부(122a)가 구비되고, 또한, 내부의 물을 외부로 배출시키기 위해 제1 물 배출부(114a) 및 제2 물 배출부(124a)가 구비된다. 제1 물 공급부(112a) 및 제2 물 공급부(122a)는 하나의 관을 통해 공급된 물을 제1 외부커버(110) 및 제2 외부커버(120)에 형성된 제1 외부커버 물 공급구(112) 및 제2 외부커버 물 공급구(122)로 각각 공급하기 위해 다섯 개로 분배되도록 형성될 수 있다. 따라서 제1 물 공급부(112a) 및 제2 물 공급부(122a)는 제1 외부커버(110) 및 제2 외부커버(120)에 형성된 제1 외부커버 물 공급구(112) 및 제2 외부커버 물 공급구(122)를 통해 각각의 브라운 가스 발생부(160)에 물이 공급할 수 있다.
즉, 도시된 바와 같이, 제1 외부커버(110) 및 제2 외부커버(120)의 외측에서 동시에 각 브라운 가스 발생부(160)에 물이 공급되면, 공급된 물은 순차적으로 내부로 유입되며, 유입된 물이 브라운 가스 발생부(160)의 수용공간에 차올라 수용공간을 물로 완전히 채울 수 있다. 이 상태에서 외부에서 직류 전원이 공급되면, 브라운 가스 발생부(160)에서 수소 가스 및 산소 가스가 발생될 수 있다.
그리고 브라운 가스 발생부(160) 내부에서 전기 분해가 이루어진 이후에 남은 물은 각 배출구들과 제1 외부커버 물 배출구(114) 및 제2 외부커버 물 배출구(124)를 통해 배출될 수 있다. 이렇게 배출되는 물을 제1 물 배출부(114a) 및 제2 물 배출부(124a)를 이용하여 모아 하나의 관으로 배출시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 브라운 가스 발생 장치를 이용한 브라운 가스 포집 장치를 도시한 개략도이다.
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 브라운 가스 발생 장치(100)의 제1 물 공급부(112a) 및 제2 물 공급부(122a)를 통해 브라운 가스 발생 장치(100)에 공급하기 위한 물이 저장된다. 이를 위해 물 공급관(212)은 제1 물 공급부(112a) 및 제2 물 공급부(122a)와 연결될 수 있고, 물 저장부(210)와 연결될 수 있다.
가스 정제부(220)는, 브라운 가스 발생 장치(100)의 제1 물 배출부(114a) 및 제2 물 배출부(124a)를 통해 브라운 가스 발생 장치(100)에서 배출되는 물이 이송된다. 이를 위해 물 배출관(214)은 제1 물 배출부(114a) 및 제2 물 배출부(124a)와 연결될 수 있으며, 가스 정제부(220)와 연결될 수 있다.
가스 정제부(220)는 내부에 물이 일부 채어질 수 있으며, 물 배출관(214)을 통해 이송된 수소 가스 및 산소 가스가 포함된 물이 공급되면, 내부에 저장된 물에 의해 정제된 브라운 가스가 정제 가스 배기관(224)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 이때, 브라운 가스는 정제된 수소 가스와 산소 가스가 혼합된 가스이다. 정제 가스 배기관(224)을 통해 배출된 브라운 가스는 외부 장치에 공급될 수 있으며, 브라운 가스는 산업용으로 이용될 수 있다.
그리고 양전극 단자(232)는 브라운 가스 발생부(160)의 양극 플레이트(161)에 전기적으로 연결될 수 있고, 음전극 단자(234)는 브라운 가스 발생부(160)의 음극 플레이트(163)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. 외부에서 물이 공급되는 물 공급구 및 물이 배출되는 물 배출구가 각각 형성된 둘 이상의 커버; 및
    상기 둘 이상의 커버 사이에 배치되며, 상기 물 공급구를 통해 공급된 물을 전기 분해하여 수소 가스 및 산소 가스를 발생시키는 다수의 브라운 가스 발생부를 포함하고,
    상기 다수의 브라운 가스 발생부 각각은,
    양전극이 전기적으로 연결되는 다수의 양극 플레이트;
    음전극이 전기적으로 연결되는 다수의 음극 플레이트; 및
    상기 다수의 양극 플레이트 및 다수의 음극 플레이트 사이에 각각 배치되고, 상기 양극 플레이트 및 음극 플레이트를 전기적으로 절연시키며, 내부에 수용홀이 형성된 다수의 절연 플레이트를 포함하는 브라운 가스 발생 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 브라운 가스 발생장치는, 상기 양극 플레이트, 상기 절연 플레이트, 상기 음극 플레이트 및 상기 절연 플레이트 순으로 배치된 그룹이 다수 개가 배열된 브라운 가스 발생 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 둘 이상의 커버는 두 개이며,
    상기 다수의 브라운 가스 발생부는, 상기 두 개의 커버 사이에 둘 이상이 배치된 브라운 가스 발생 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 둘 이상의 커버는,
    서로 나란하게 배치된 세 개의 내부커버; 및
    상기 세 개의 내부커버 중 외측에 배치된 내부커버의 외측에 각각 배치된 두 개의 외부커버를 포함하고,
    상기 다수의 브라운 가스 발생부는, 상기 세 개의 내부커버 사이에 하나 이상이 배치된 브라운 가스 발생 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 양극 플레이트 및 음극 플레이트에는 상기 둘 이상의 커버에 형성된 물 공급구를 통해 공급된 물이 공급되기 위한 유입구가 형성되고,
    상기 다수의 양극 플레이트 및 음극 플레이트에는 상기 유입구를 통해 공급된 물이 상기 둘 이상의 커버에 형성된 물 배출구를 통해 배출되기 위한 배출구가 형성된 브라운 가스 발생 장치.
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