KR20140116724A - Electrode structure integrated with deflector - Google Patents

Abstract

The present invention relates to an electrode structure integrated with a deflector, which generates turbulence in an electrolyte rinse solution flow for an electrochemical reaction used for electrodialysis desalination, reverse electrodialysis generation, flow-electrode desalination, redox flow battery, etc., and increases the area capable of collision, thereby improving the electrochemical reaction. According to the purpose of usage, the deflector can have various structures, and a catalyst material capable of changing the activation energy of the electrochemical reaction can be used. Furthermore, the deflector can have patterns on the electrode surface in various forms.

Description

Translated fromKorean

편향기 일체형 전극 구조체{Electrode structure integrated with deflector}[0001] Electrode structure integrated with deflector [0002]

본 발명은 전기화학반응을 내포하는 전기투석 담수화, 흐름전극 담수화장치, 레독스흐름전지, 역전기투석 발전 시스템에 사용되는 전해질 린스 용액이 음전극 및 양전극과 분리막 사이를 흐르며, 전기화학 효율 향상을 위해 반응 면적 증가 및 유체 흐름에 난류를 형성시키기 위해 편향기가 형성된 전극 구조체에 관한 것이다.
The present invention relates to an electrolytic rinse solution used for electrodialysis desalination, flow electrode desalination apparatus, redox flow cell, and reverse electrodialysis power generation system containing an electrochemical reaction flows between a negative electrode and a positive electrode and a separator, To an electrode structure in which a deflector is formed to increase the reaction area and to create turbulence in the fluid flow.

전기화학반응은 이차전지분야에서부터 전기투석 담수화, 역전기투석 발전, 흐름전극 담수화장치, 레독스흐름전지, 의료전기투석까지 다양한 분야에서 화학에너지와 전기에너지간의 변환을 유도하는 핵심적인 기술로 발전을 하고 있다. 최근 기술발전 방향은 양산화를 고려하여 전해질 흐름 시스템을 기본적으로 채택하고 있다. 흐름 전해질 용액의 전기화학반응은 음/양전극표면에서 산화환원 반응을 통해 화학에너지를 전기에너지로 변환을 시키게 된다. 따라서 에너지 효율 증대를 위해 흐름 전해질용액은 가능한 전기화학반응을 최대한으로 끌어올리는 것이 매우 중요한 기술로 인식되고 있다.The electrochemical reaction evolves from the secondary cell field to the core technology that induces the conversion between chemical energy and electric energy in various fields such as electrodialysis desalination, reverse electrodialysis, flow electrode desalination, redox flow cell, and medical electrodialysis. . Recently, the technology development direction is basically adopting the electrolytic flow system considering mass production. The electrochemical reaction of the flow electrolyte solution causes the chemical energy to be converted into electric energy through the redox reaction on the negative / positive electrode surface. Therefore, in order to increase the energy efficiency, it is recognized that it is very important to increase the electrochemical reaction to the maximum possible level for the flow electrolyte solution.

전기화학반응은 충돌에 의한 에너지변환을 기초로 하고 있다. 일반적으로 온도는 시스템내부의 분자 운동에너지의 측정이기 때문에, 더 높은 온도에서는 분자의 평균 운동에너지가 증가되어 단위 시간당 충돌 횟수를 증가시켜 화학반응속도를 향상시킨다. 하지만, 시스템의 온도조절은 운행비용의 증가뿐만 아니라 분리막 손상 및 전극 수명 단축과 같은 단점을 초래한다. 다른 방법으로는 표면적 증가와 더불어 유체 흐름에 난류를 유도하여 충돌 횟수를 증가시키는 것이다. 이를 위해 현재 대부분의 모듈에는 전극과 분리막 사이에 비전도성 고분자수지 계열의 스페이서(spacer)를 사용하여 유체 흐름에 난류를 유도하고 있지만 그림자효과(shadow effect)로 인해 에너지 효율이 감소하는 문제점을 보이고 있다. 또한, 분리형 스페이서는 모듈 조립 시 불량이 자주 발생할 뿐만 아니라, 내부 손실압력이 매우 높아 에너지 효율이 저하되는 단점을 가지고 있다. 따라서 기존 스페이서를 사용하지 않고 전기화학반응을 증대시킬 수 있는 새로운 시스템 개발의 필요성이 점차 커지고 있다.Electrochemical reactions are based on energy conversion by impact. In general, the temperature is a measure of the molecular kinetic energy inside the system, so at higher temperatures the average kinetic energy of the molecules is increased, increasing the number of collisions per unit time and improving the chemical reaction rate. However, the temperature control of the system has disadvantages such as not only an increase in operation cost but also damage of the membrane and shortening of electrode life. Another way is to increase the number of collisions by inducing turbulence in the fluid flow with increasing surface area. For this purpose, most of current modules use a nonconductive polymer resin spacer between the electrodes and the separator to induce turbulence in the fluid flow, but the energy efficiency is reduced due to the shadow effect . In addition, the detachable spacer has a disadvantage in that not only the failure occurs frequently in assembling the module but also the internal loss pressure is very high and the energy efficiency is lowered. Therefore, there is a growing need to develop a new system capable of increasing the electrochemical reaction without using existing spacers.

최근 역전기투석 발전 시스템에서 전해질 린스 전극에 망사형 구조체를 사용하는 연구결과가 보고되었다. [Journal of membrane science, 2011, 234-242, power generation using profiled membranes in reverse electrodialysis] 하지만, 이들 망사형 구조는 기존 스페이서의 구조와 유사하여 내부 압력 증가 문제점을 계속적으로 내포하고 있어, 표면적을 크게 하기위해 메쉬(mesh)크기를 증가시키지 못하는 단점을 가지고 있다. 따라서 전해질 린스 용액의 흐름의 내부 압력 손실을 최소화할 뿐만 아니라, 에너지 효율을 증대시키기 위한 새로운 전극구조체 개발의 필요성이 요구되고 있다.
Recently, research results using a mesh-like structure on electrolyte rinse electrodes in a reverse electrodialysis power generation system have been reported. However, these mesh-like structures are similar to those of conventional spacers, and thus have problems of increasing the inner pressure continuously. Therefore, the surface area is increased The mesh size can not be increased. Therefore, there is a need to develop a new electrode structure that not only minimizes internal pressure loss of the electrolyte rinse solution, but also increases energy efficiency.

상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 전극표면에 돌출형 편향기를 일체형으로 유도하여, 전기화학 반응 면적 증가와 더불어 유체흐름에 난류를 발생시켜 에너지 효율을 증가시킬 수 있는 전해질 린스 흐름 전극 구조체를 제공하는데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention which has been devised to solve the above problems is to provide an electrolytic rinse which can induce a protruding deflector integrally on the surface of an electrode and increase the electrochemical reaction area, To provide a flow electrode structure.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전극플레이트; 상기 전극플레이트의 테두리에 형성되는 개스킷; 및 상기 전극플레이트의 표면에 형성되는 편향기를 포함하고, 상기 전극플레이트에는 상기 개스킷과 상기 전극플레이트에 한정되는 공간을 흐르는 전극유체가 공급 및 배출되는 전극유체공급홀과 전극유체배출홀이 형성되며, 제1유체와 제2유체가 유통되는 바이패스관이 설치되는 것을 특징으로 하는 편향기 일체형 전극 구조체이다.According to an aspect of the present invention, A gasket formed at an edge of the electrode plate; And a deflector formed on a surface of the electrode plate, wherein the electrode plate is provided with an electrode fluid supply hole and an electrode fluid discharge hole through which electrode fluid flowing in a space defined by the gasket and the electrode plate is supplied and discharged, And a bypass pipe through which the first fluid and the second fluid are communicated is provided.

또, 상기 전극구조체는 상기 개스킷에 부착되어 상기 전극플레이트에 대하여 이격되어 설치되는 전극분리막을 추가로 포함할 수 있다.The electrode structure may further include an electrode separator attached to the gasket and spaced apart from the electrode plate.

상기 편향기의 구조는 모듈의 사용목적에 따라 다양한 형태로 제작될 수 있다. 따라서 상기 편향기는 유체흐름의 조절을 위해 일종 이상의 패턴이 형성될 수 있다. 또, 상기 편향기는 반구, 원통형, 원뿔형, 사각기둥형 등 다양한 모양을 가지는 것을 특징으로 한다.The structure of the deflector may be variously formed according to the purpose of use of the module. Accordingly, the deflector may be formed with one or more patterns for adjusting the fluid flow. The deflector may have various shapes such as a hemispherical shape, a cylindrical shape, a conical shape, a square column shape, and the like.

상기 편향기는 상기 개스킷의 높이보다 낮게 형성되는 것을 특징으로 한다.And the deflector is formed to be lower than the height of the gasket.

또, 상기 편향기는 상기 개스킷의 높이와 같게 형성되는 것을 특징으로 한다.Further, the deflector is formed to have the same height as the gasket.

또, 편형기에는 촉매가 도포되는 것을 특징으로 한다.Further, the shaping device is characterized in that the catalyst is applied.

또, 상기 편향기는 단면형상이 다른 2 이상의 편향기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Further, the deflector is characterized by being composed of two or more deflectors having different sectional shapes.

또, 상기 편향기는 복수개가 일정피치로 배치되어 편향기열을 이루고, 복수의 편향기열이 일정간격으로 배치되는 것을 특징으로 한다.A plurality of deflectors are arranged at a constant pitch to form a deflector array, and a plurality of deflector arrays are arranged at regular intervals.

또, 인접하는 편향기열은 피치의 위상차를 가지는 것을 특징으로 한다.Further, the adjacent deflector rows have a phase difference of pitch.

또, 상기 편향기는 2 이상의 다른 세그먼트로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 세그먼트는 다양한 형태로 구성될 수 있다. 복수의 세그먼트는 편향기의 높이 방향으로 적층하여 배치되거나 편향기의 폭방향으로 부착하여 배치될 수 있다. 또, 복수의 세그먼트는, 하나의 세그먼트의 외표면을 다른 세그먼트가 감싸거나, 하나의 세그먼트의 내부에 다른 세그먼트가 삽입된 상태일 수 있다.Further, the deflector is characterized by being composed of two or more different segments. At this time, the segments may be configured in various forms. The plurality of segments may be stacked in the height direction of the deflector or disposed in the width direction of the deflector. In addition, a plurality of segments may be a state in which another segment surrounds the outer surface of one segment, or another segment is inserted in one segment.

또, 상기 편향기는 편향기바디의 외표면으로 돌기가 형성된 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 돌기는 고리형태인 것을 특징으로 한다.The deflector is characterized in that a protrusion is formed on the outer surface of the deflector body. At this time, the protrusions are ring-shaped.

또, 상기 돌기는 편향기바디에 관통홀이 형성되는 것도 가능하다.
It is also possible that the protrusion has a through hole formed in the deflector body.

본 발명을 통하여, 편향기 설치에 의해 표면적 증가 및 전해질 린스 용액에 난류를 발생시켜 전해질이 전극과 충돌 횟수를 향상시켜 에너지 효율을 증가시키는 것을 특징으로 한다. 또한 편향기를 전극에 일체화하여 제조시 제품간 오차를 줄이는 것을 특징으로 한다.
According to the present invention, it is possible to increase the surface area and turbulence in the electrolyte rinse solution by installing the deflector, thereby increasing the energy efficiency by improving the number of collisions of the electrolyte with the electrode. In addition, the deflector is integrated with the electrode to reduce the error between the products during manufacture.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 편향기 일체형 전극 구조체를 이용한 RED장치의 분해사시도이다.
도 2는 도 1에서 유체의 흐름을 나타내는 개략도이다.
도 3 내지 도 5는 실시예1에서 전극 구조체의 변형예이다.
도 6a 내지 도 6h는 편향기의 변형예이다.1 is an exploded perspective view of an RED device using a deflector integrated electrode structure according to a first embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a schematic view showing the flow of fluid in Fig. 1; Fig.
Figs. 3 to 5 are modification examples of the electrode structure in Embodiment 1. Fig.
6A to 6H are modification examples of the deflector.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components, and the same reference numerals will be used to designate the same or similar components. Detailed descriptions of known functions and configurations are omitted.

도 1에서는 편향기 일체형 전극 구조체를 이용하여 역전기투석 발전(RED)장치(100)를 도시한다. 상기 RED장치(100)는 다른 장치로 변형하는 것도 가능하다.1, a reverse electrodialysis (RED)device 100 is shown using a deflector integrated electrode structure. TheRED device 100 may be modified into another device.

상기 RED장치(100)는 기본적으로 상하부에 전극 구조체를 가지며, 이 전극 구조체 사이에 편향기 일체형 분리막이 위치한다.TheRED apparatus 100 basically has upper and lower electrode structures, and a deflector integrated separator is disposed between the electrode structures.

상기 편향기 일체형 분리막은 복수개가 적층된다. 이 때, 내부에 흐르는 유체를 구분하기 위하여 하나 이상의 제1교환막(130,150)과 하나 이상의 제2교환막(140,160)이 교대로 적층되어 이루어진다. 상기 제1교환막(130,150)과 상기 제2교환막(140,160) 중 일방은 양이온 교환막이고, 타방은 음이온 교환막이며 이는 필요에 따라 선택할 수 있다.A plurality of deflector integrated separators are laminated. At this time, one or morefirst exchange membranes 130 and 150 and one or moresecond exchange membranes 140 and 160 are alternately stacked to divide the fluid flowing therein. One of thefirst exchange membranes 130, 150 and thesecond exchange membranes 140, 160 is a cation exchange membrane and the other is an anion exchange membrane, which can be selected as needed.

또, 제1교환막의 개수와 제2교환막의 개수는 본 발명의 실시예에서는 동일하게 표현하였지만, 다르게 이루어질 수도 있다.In addition, the number of the first exchange film and the number of the second exchange film are expressed in the same manner in the embodiment of the present invention, but may be different.

상기 제1교환막(130,150)과 상기 제2교환막(140,160)의 각각의 테두리에는 간격을 유지할 수 있는 개스킷(136,146,156,166)이 형성된다. 상기 개스킷(136,146,156,166)은 분리막의 적층시 유체의 누수를 방지하는 역할도 수행한다. 상기 개스킷(136,146,156,166)의 위치는 모서리에 위치하는 것으로 제한되지는 않지만, 바람직하게는 최외측으로 배치하여 유체의 체류공간을 증대시킨다. 상기 개스킷(136,146,156,166)은 일체형 또는 분리형으로 이루어질 수 있으며, 일체형이 좀 더 바람직하다. 일체형의 개스킷(136,146,156,166)은 프린터에 의해 경화잉크(예를 들어, UV잉크)를 분사하고 경화시키는 것을 반복하는 것에 의해 형성될 수 있다.Membranes 136, 146, 156, and 166 are formed on the edges of thefirst exchange membranes 130 and 150 and thesecond exchange membranes 140 and 160, respectively. Thegaskets 136, 146, 156, and 166 also prevent leakage of the fluid when the separation membrane is stacked. The positions of thegaskets 136, 146, 156, and 166 are not limited to those located at the corners, but are preferably disposed outermost to increase the fluid retention space. Thegaskets 136, 146, 156, and 166 may be formed integrally or separately, and more preferably, integrally formed. Theintegral gaskets 136, 146, 156, and 166 may be formed by repeating spraying and curing curing ink (e.g., UV ink) by the printer.

상기 제1교환막(130,150)과 상기 제2교환막(140,160) 내부의 유체는 서로 섞이지 않도록 구성된다. 따라서 상기 제1교환막(130,150)과 상기 제2교환막(140,160)에는 유체를 바이패스시키는 한 쌍의 바이패스관(131,133,142,144,151,153,164)과 유체를 내부로 공급 또는 배출시키는 한 쌍의 연결홀(132,134,141,143,154,163)이 형성된다.The fluids in the first exchange membranes (130, 150) and the second exchange membranes (140, 160) are configured not to be mixed with each other. Accordingly, a pair ofbypass pipes 131, 133, 142, 144, 151, 153, and 164 for bypassing the fluid and a pair ofconnection holes 132, 134, 141, 143, 154, and 163 for supplying or discharging the fluid are formed in thefirst exchange membranes 130 and 150 and thesecond exchange membranes 140 and 160 do.

상기 바이패스관(131,133,142,144,151,153,164)과 상기 연결홀(132,134,141,143,154,163)의 위치의 제한은 없으나, 유체의 체류시간을 늘리기 위하여 상기 제1교환막(130,150)과 상기 제2교환막(140,160)의 가장자리에 위치시키는 것이 바람직하다. 또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 바이패스관(131,133,142,144,151,153,164)과 상기 연결홀(132,134,141,143,154,163)을 서로 대향되도록 배치하는 것이 동일한 구조로 막을 90도 돌려사용하므로 제작상 유리하다.Although there is no limitation on the positions of thebypass pipes 131, 133, 142, 144, 151, 153 and 164 and theconnection holes 132, 134, 141, 143, 154 and 163, it is preferable to position them at the edges of thefirst exchange membranes 130 and 150 and thesecond exchange membranes 140 and 160 Do. As shown in FIGS. 1 and 2, thebypass pipes 131, 133, 142, 144, 151, 153, and 164 and theconnection holes 132, 134, 141, 143, 154 and 163 are disposed to face each other.

그리고, 상기 개스킷(126,136,146,156,166)에 의해 한정되는 영역에는 편향기(125,135,145,155,165)가 형성된다. 실시예1에서 편향기(125,135,145,155,165)의 역할은 도 3에 도시된 바와 같이 유체의 이동을 방해하여 난류를 발생시키는 것이다. 이 때, 상기 편향기(125,135,145,155,165)는 상기 개스킷(126,136,146,156,166)의 높이와 같거나 이보다 작게 형성된다. 또는 편향기 대신 기존 직조형 스페이서를 사용해도 무관하다.Deflectors 125, 135, 145, 155, and 165 are formed in regions defined by thegaskets 126, 136, 146, 156, and 166. In the first embodiment, the role of thedeflectors 125, 135, 145, 155, 165 is to generate turbulence by interfering with the movement of the fluid as shown in Fig. At this time, thedeflectors 125, 135, 145, 155, and 165 are formed to be equal to or smaller than the height of thegaskets 126, 136, 146, 156, Alternatively, an existing weave-type spacer may be used instead of the deflector.

이러한 난류의 발생은 유선을 변화시킬 뿐 아니라, 교환막을 통한 투과도를 향상시킨다.This turbulence not only changes the streamline but also improves the permeability through the exchange membrane.

상술한 바와 같이 구성되는 편향기 일체형 분리막의 상하측에 전극구조체가 배치된다.The electrode structure is disposed on the upper and lower sides of the separator-integrated separation membrane constructed as described above.

상기 전극구조체는 상측의 전극구조체와 같이 전극분리막(120)이 추가로 구비되거나, 하측의 전극구조체와 같이 전극분리막 없이 그 상부에 배치되는 편향기 일체형 분리막을 공유하는 것도 가능 하지만, 적합하게는 전극분리막 없이 편향기 일체형 전극 구조체가 상/하부에 동시에 사용된다.The electrode structure may further include anelectrode separator 120 such as an electrode structure on the upper side or may share a separator integrated separator disposed on the lower electrode structure without an electrode separator. A deflector integrated electrode structure without a separator is used at the top / bottom simultaneously.

먼저, 하측의 전극구조체에 대해서 설명한다.First, the lower electrode structure will be described.

상기 하측의 전극구조체(170)는 전극플레이트(177)와, 상기 전극플레이트(170)의 테두리에 형성되는 개스킷(176)과, 상기 전극플레이트(177)의 표면에 형성되는 편향기(175)를 포함하고, 상기 전극플레이트(177)에는 상기 개스킷(176)과 상기 전극플레이트(177)에 한정되는 공간을 흐르는 전극유체가 공급 및 배출되는 전극유체공급홀(178)과 전극유체배출홀(179)이 형성되며, 염분차를 가진 제1유체와 제2유체가 유통되는 바이패스관(173,174)이 설치된다.Thelower electrode structure 170 includes anelectrode plate 177, agasket 176 formed on the edge of theelectrode plate 170 and adeflector 175 formed on the surface of theelectrode plate 177 Theelectrode plate 177 is provided with an electrodefluid supply hole 178 and an electrodefluid discharge hole 179 for supplying and discharging the electrode fluid flowing in the space defined by thegasket 176 and theelectrode plate 177, And bypasspipes 173 and 174 through which the first fluid and the second fluid having the salinity difference flow are installed.

상기 편향기(175)의 높이는 개스킷(176)의 높이와 같거나 작게 형성될 수 있다. 상기 편향기(175)와 상기 개스킷(176)의 역할은 상술한 바와 같다. 따라서 상기 하측의 전극구조체(170)는 도 2에 도시된 바와 같이 전극유체가 흐르게 된다. 상기 전극유체는 RED장치에서 린스로 사용되는 공지된 전기화학반응을 할 수 있는 전해질 액체를 사용할 수 있다.The height of thedeflector 175 may be equal to or less than the height of thegasket 176. The functions of thedeflector 175 and thegasket 176 are as described above. Therefore, thelower electrode structure 170 flows the electrode fluid as shown in FIG. The electrode fluid may use an electrolyte liquid capable of performing a known electrochemical reaction that is used as a rinse in a RED device.

다음으로, 상측의 전극구조체(120)에 대해서 설명한다. 상기 전극구조체(120)는 전극분리막(127)과, 상기 전극분리막(127)의 테두리에 형성되는 개스킷(126)과, 상기 개스킷(126)에 부착되어 상기 전극분리막(127)에 대하여 이격되어 설치되는 전극플레이트(117)와, 상기 전극플레이트(117)의 표면 또는 상기 전극분리막(127)의 표면에 형성되는 편향기(125)를 포함하고, 상기 전극플레이트(117)에는 상기 개스킷(126)과 상기 전극플레이트(117)에 한정되는 공간을 흐르는 전극유체가 공급 및 배출되는 전극유체공급홀(118)과 전극유체배출홀(119)이 형성되며, 염분차를 가지는 제1유체와 제2유체가 유통되는 바이패스관(121,122)이 설치된다.Next, theupper electrode structure 120 will be described. Theelectrode structure 120 includes anelectrode separator 127, a gasket 126 formed on the edge of theelectrode separator 127, and a gasket 126 attached to the gasket 126 to be spaced apart from theelectrode separator 127. And adeflector 125 formed on the surface of theelectrode plate 117 or the surface of theelectrode separator 127. Theelectrode plate 117 is provided with the gasket 126, An electrodefluid supply hole 118 and an electrodefluid discharge hole 119 through which the electrode fluid flowing in the space defined by theelectrode plate 117 are supplied and discharged are formed and the first fluid having the salinity difference and the second fluid And bypasspipes 121 and 122 are provided.

그리고 상기 전극플레이트(117)에는 상기 바이패스관(121,122)과 연통되는 바이패스홀(111,112)가 형성된다.Theelectrode plate 117 is formed withbypass holes 111 and 112 communicating with thebypass pipes 121 and 122.

상측의 전극구조체(120)는 기본적으로 전극분리막(127)을 포함하는 것을 제외하고는 하측의 전극구조체(170)와 동일하다. 상기 하측의 전극구조체(170)는 그 바로 위에 오는 분리막(160)을 공유하여 내부공간을 한정하게 된다.Theelectrode structure 120 on the upper side is basically the same as theelectrode structure 170 on the lower side except that it includes theelectrode separation film 127. Thelower electrode structure 170 defines the inner space by sharing theseparation membrane 160 directly on thelower electrode structure 170.

따라서, 상기 전극유체는 상기 전극구조체(120,170)의 내부에서만 존재하고, 제1유체와 제2유체는 상기 교환막(130,140,150,160)을 통해 유통하게 된다. 상기 제1유체와 제2유체는 상술한 바와 같이 염분차를 가지는 액체로 이루어질 수 있다. 또한, 제 1유체는 순환형으로 구성될 수 있으며, 상측의 전극 구조체의 전극유체공급홀(118)을 통해 들어간 유체는 전극유체배출홀(119)를 통해 나온 후 하측 전극 구조체의 전극유체공급홀(178)을 통해 유입된 후 전극유체배출홀(179)을 통해 나온 후 다시 상측 전극 구조체의 전극유체공급홀(118)에 연결되어 사용될 수 있다.Accordingly, the electrode fluid exists only in theelectrode structures 120 and 170, and the first fluid and the second fluid flow through theexchange membranes 130, 140, 150 and 160. The first fluid and the second fluid may be made of a liquid having a difference in salinity, as described above. The fluid introduced through the electrodefluid supply hole 118 of the upper electrode structure is discharged through the electrodefluid discharge hole 119 and then flows through the electrodefluid supply hole 118 of the lower electrode structure, Through the electrodefluid discharge hole 179 and then to the electrodefluid supply hole 118 of the upper electrode structure.

도 2는 전극유체공급홀(178) 바로 옆에 배열되어 있는 편향기(175)가 유체 흐름에 영향을 주는 도식도이다.FIG. 2 is a schematic diagram in which adeflector 175 arranged next to the electrodefluid supply hole 178 affects fluid flow.

도 3 내지 도 5는 전극구조체의 변형예이다. 여기서는 전극분리막이 포함되지 않는 형상만을 도시하였으나, 상술한 바와 같이 전극분리막이 포함되는 것도 가능하다. 도 3a 및 도 3b는 편향기(185)의 높이가 개스킷(186)의 높이와 같은 전극구조체(180)에 대해서 도시하고 있다. 따라서 유체는 편향기(185)의 주위를 통해서만 이동하게 된다.Figs. 3 to 5 are modifications of the electrode structure. Although only the shape not including the electrode separation membrane is shown here, it is also possible to include the electrode separation membrane as described above. Figures 3a and 3b illustrate theelectrode structure 180 where the height of thedeflector 185 is the same as the height of thegasket 186. [ Thus, the fluid only moves around the periphery of thedeflector 185.

도 4는 서로 다른 직경의 편향기(395,399)를 가지는 전극구조체(390)에 대해서 도시하고 있다. 따라서 유체의 난류유동을 더욱 활발하게 할 수 있다.4 shows anelectrode structure 390 havingdeflectors 395 and 399 of different diameters. Thus, the turbulent flow of the fluid can be made more active.

도 5는 편향기(305)가 일정피치로 이루어진 편향기열을 복수로 하여 배치되고, 이웃하는 편향기(305)의 열은 동일한 피치이지만 이웃하는 열의 편향기(305) 사이로 이동하는 유체를 간섭하도록 배치되는 전극구조체(300)에 대해서 도시하고 있다. 또한, 편향기의 구조를 구형이 아닌 다른 형태의 제작도 가능하다. 따라서 유체의 난류유동의 다른 형태를 나타낼 수 있다.5 is a schematic view showing a state in which thedeflector 305 is arranged with a plurality of deflector rows having a predetermined pitch and the heat of the neighboringdeflector 305 is interfering with the fluid moving between thedeflectors 305 of the same row, Theelectrode structure 300 shown in FIG. It is also possible to manufacture the shape of the deflector other than spherical. Thus representing different forms of turbulent flow of fluid.

도 6a 내지 도 6h는 다양한 편향기(310,320,330,340,350,360,370,380)에 대해서 도시하고 있다. 도 6a의 편향기(310)는 2개의 서로 다른 제1세그먼트(312)와 제2세그먼트(314)가 높이방향으로 적층되어 이루어진다. 상기 제1세그먼트(312)와 상기 제2세그먼트(314)는 물리적 성질 또는 화학적 성질이 다를 수 있다. 물리적 성질이 다른 경우는, 표면거칠기가 다르거나 공극이 존부(存否)하는 등을 고려할 수 있다. 화학적 성질이 다른 경우는 서로 다른 촉매가 코팅되는 것을 고려할 수 있다.6A-6H illustratevarious deflectors 310, 320, 330, 340, 350, 360, Thedeflector 310 of FIG. 6A is formed by stacking two differentfirst segments 312 andsecond segments 314 in the height direction. Thefirst segment 312 and thesecond segment 314 may have different physical or chemical properties. When the physical properties are different, it is possible to consider that the surface roughness is different or the void exists or not. When the chemical properties are different, it is considered that different catalysts are coated.

도 6b는 3가지의 서로 다른 세그먼트(322,324,326)로 이루어진 편향기(320)를 도시한다. 상기 세그먼트(322,324,326)는 물리적 성질 또는 화학적 성질이 다를 수 있다.6B shows adeflector 320 comprised of threedifferent segments 322, 324, Thesegments 322, 324, 326 may have different physical or chemical properties.

도 6c는 제1세그먼트(332)의 측면 및 상단면을 제2세그먼트(324)가 감싼 형태의 편향기(330)를 도시한다.6C shows adeflector 330 in the form of asecond segment 324 wrapping the side and top surfaces of thefirst segment 332. As shown in FIG.

도 6d는 편향기바디(342)의 외주면에 고리형상의 돌기(344)가 형성된 편향기(320)를 도시한다.6D shows adeflector 320 in which anannular projection 344 is formed on the outer circumferential surface of thedeflector body 342. [

도 6e는 편향기바디(352)의 외주면에 복수의 돌기(354)가 형성된 편향기(320)를 도시한다.6E shows adeflector 320 in which a plurality ofprotrusions 354 are formed on the outer circumferential surface of thedeflector body 352. Fig.

도 6f는 제1세그먼트(362)의 주위 전체를 제2세그먼트(364)가 감싼 형태의 편향기(360)를 도시한다.FIG. 6F shows adeflector 360 in the form of asecond segment 364 wrapping around the entire circumference of thefirst segment 362. FIG.

도 6g는 2개의 서로 다른 제1세그먼트(372)와 제2세그먼트(374)가 폭방향으로 적층되어 이루어지는 편향기(370)를 도시한다.6G shows adeflector 370 in which two differentfirst segments 372 andsecond segments 374 are laminated in the width direction.

도 6h는 편향기바디(382)에 관통홀(384)이 형성된 편향기(380)가 도시된다.6H shows adeflector 380 with a throughhole 384 formed in thedeflector body 382. In Fig.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It can be understood that

100: RED장치
111,112: 바이패스홀
117,177: 전극플레이트
118,178: 전극유체공급홀
119,179: 전극유체배출홀
120,170,180,300,390: 전극구조체
127,177,187,307,397: 전극분리막
130,150: 제1교환막
140,160: 제2교환막
121,122,131,133,142,144,151,153,164,173,174,183,184,303,304,393,394: 바이패스관
132,134,141,143154,163,178: 연결홀
125,135,145,155,165,175,185,305,310,320,330,340,350,360,370,380,395,399: 편향기
126,136,146,156,166,176,186,306,396: 개스킷
127,137,147,157,167: 막본체
312,314,322,324,326,332,334,362,364: 세그먼트
342,352: 편향기바디
344,354: 돌기100: RED device
111, 112: Bypass hole
117, 177:
118, 178: electrode fluid supply hole
119, 179: electrode fluid discharge hole
120, 170, 180, 300,
127, 177, 187, 307, 397:
130, 150:
140, 160: second exchange membrane
143, 144, 151, 153, 164, 173, 174, 183, 184, 303, 304, 393, 394:
132, 134, 141, 143154, 163, 178:
125, 135, 145, 155, 165, 175, 185, 305, 310, 320, 330, 340, 350, 360,
126, 136, 146, 156, 166, 176, 186, 306, 396:
127, 137, 147, 157,
312, 314, 322, 324, 326, 332, 334, 362, 364:
342,352: Deflector body
344, 354:

Claims (16)

Translated fromKorean

전극플레이트;
상기 전극플레이트의 테두리에 형성되는 개스킷; 및
상기 전극플레이트의 표면에 형성되는 편향기를 포함하고,
상기 전극플레이트에는 상기 개스킷과 상기 전극플레이트에 한정되는 공간을 흐르는 전극유체가 공급 및 배출되는 전극유체공급홀과 전극유체배출홀이 형성되며, 제1유체와 제2유체가 유통되는 바이패스관이 설치되는 것을 특징으로 하는 편향기 일체형 전극 구조체.
An electrode plate;
A gasket formed at an edge of the electrode plate; And
And a deflector formed on a surface of the electrode plate,
Wherein the electrode plate is provided with an electrode fluid supply hole and an electrode fluid discharge hole through which the electrode fluid flowing in the space defined by the gasket and the electrode plate is supplied and discharged and a bypass pipe through which the first fluid and the second fluid are communicated, Wherein the electrode assembly is provided with an electrode assembly.
전극플레이트;
상기 전극플레이트의 테두리에 형성되는 개스킷;
상기 개스킷에 부착되어 상기 전극플레이트에 대하여 이격되어 설치되는 전극분리막;
상기 전극플레이트의 표면 또는 상기 전극분리막의 표면에 형성되는 편향기;
를 포함하고,
상기 전극플레이트에는 상기 개스킷과 상기 전극플레이트에 한정되는 공간을 흐르는 전극유체가 공급 및 배출되는 전극유체공급홀과 전극유체배출홀이 형성되며, 제2유체와 제3유체가 유통되는 바이패스관이 설치되는 것을 특징으로 하는 편향기 일체형 전극 구조체.
An electrode plate;
A gasket formed at an edge of the electrode plate;
An electrode separator attached to the gasket and spaced apart from the electrode plate;
A deflector formed on a surface of the electrode plate or a surface of the electrode separator;
Lt; / RTI >
Wherein the electrode plate is provided with an electrode fluid supply hole and an electrode fluid discharge hole through which the electrode fluid flowing in the space defined by the gasket and the electrode plate is supplied and discharged and a bypass pipe through which the second fluid and the third fluid are flowed, Wherein the electrode assembly is provided with an electrode assembly.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 편향기는 상기 개스킷의 높이보다 낮게 형성되는 것을 특징으로 하는 편향기 일체형 전극 구조체.
The deflector-integrated electrode structure according to claim 1 or 2, wherein the deflector is formed lower than the height of the gasket.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 편향기는 상기 개스킷의 높이와 같게 형성되는 것을 특징으로 하는 편향기 일체형 전극 구조체.
The deflector-integrated electrode structure according to claim 1 or 2, wherein the deflector is formed to have the same height as the gasket.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 편향기의 표면에는 촉매가 도포되는 것을 특징으로 하는 편향기 일체형 전극 구조체.
The deflector-integrated electrode structure according to claim 1 or 2, wherein the surface of the deflector is coated with a catalyst.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 편향기는 단면형상이 다른 2 이상의 편향기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 편향기 일체형 전극 구조체.
The deflector-integrated electrode structure according to claim 1 or 2, wherein the deflector comprises at least two deflectors having different cross-sectional shapes.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 편향기는 복수개가 일정피치로 배치되어 편향기열을 이루고, 복수의 편향기열이 일정간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 편향기 일체형 전극 구조체.
The deflector-integrated electrode structure according to claim 1 or 2, wherein a plurality of deflectors are arranged at a constant pitch to form a deflector array, and a plurality of deflector arrays are arranged at constant intervals.
제7항에 있어서, 인접하는 편향기열은 피치의 위상차를 가지는 것을 특징으로 하는 편향기 일체형 전극 구조체.
8. The deflector integrated electrode structure according to claim 7, wherein adjacent deflector rows have a pitch phase difference.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 편향기는 2 이상의 다른 세그먼트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 편향기 일체형 전극 구조체.
The deflector-integrated electrode structure according to claim 1 or 2, wherein the deflector comprises two or more different segments.
제9항에 있어서, 복수의 세그먼트는 편향기의 높이 방향으로 적층하여 배치되는 것을 특징으로 하는 편향기 일체형 전극 구조체.
The deflector-integrated electrode structure according to claim 9, wherein the plurality of segments are stacked in the height direction of the deflector.
제9항에 있어서, 복수의 세그먼트는 편향기의 폭방향으로 부착하여 배치되는 것을 특징으로 하는 편향기 일체형 전극 구조체.
The deflector-integrated electrode structure according to claim 9, wherein the plurality of segments are disposed to adhere in the width direction of the deflector.
제9항에 있어서, 복수의 세그먼트는, 하나의 세그먼트의 외표면을 다른 세그먼트가 감싸는 것을 특징으로 하는 편향기 일체형 전극 구조체.
10. The deflector integrated electrode structure according to claim 9, wherein the plurality of segments surround the outer surface of one segment by another segment.
제9항에 있어서, 복수의 세그먼트는, 하나의 세그먼트의 내부에 다른 세그먼트가 삽입된 상태인 것을 특징으로 하는 편향기 일체형 전극 구조체.
The deflector-integrated electrode structure according to claim 9, wherein the plurality of segments are in a state in which another segment is inserted into one segment.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 편향기는 편향기바디의 외표면으로 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 편향기 일체형 전극 구조체.
The deflector-integrated electrode structure according to claim 1 or 2, wherein the deflector has a protrusion formed on the outer surface of the deflector body.
제14항에 있어서, 상기 돌기는 고리형태인 것을 특징으로 하는 편향기 일체형 전극 구조체.
15. The deflector integrated electrode structure according to claim 14, wherein the projections are in the form of a ring.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 편향기는 편향기바디에 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 편향기 일체형 전극 구조체.The deflector-integrated electrode structure according to claim 1 or 2, wherein the deflector has a through-hole formed in the deflector body.

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