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KR101404691B1 - Hydrogen and oxygen generating device - Google Patents

Hydrogen and oxygen generating device Download PDF

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Publication number
KR101404691B1
KR101404691B1 KR1020120134371A KR20120134371A KR101404691B1 KR 101404691 B1 KR101404691 B1 KR 101404691B1 KR 1020120134371 A KR1020120134371 A KR 1020120134371A KR 20120134371 A KR20120134371 A KR 20120134371A KR 101404691 B1 KR101404691 B1 KR 101404691B1
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KR
South Korea
Prior art keywords
hydrogen
oxygen
positive electrode
filter
housing
Prior art date
Application number
KR1020120134371A
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Korean (ko)
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Inventor
신익조
Original Assignee
신익조
주식회사 바이오메카
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Publication date
Application filed by 신익조, 주식회사 바이오메카 filed Critical 신익조
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Abstract

본 발명에 따른 수소 및 산소 발생장치는, 외관을 형성하며, 일 측에는 원수가 유입되는 유입구가 형성되고, 타 측에는 수소, 산소 및 전기분해된 물이 배출되는 배출구가 형성되되 상기 배출구 측은 돔 형상으로 형성되는 하우징;과, 상기 하우징 내부에 상기 유입구 측으로 마련되며, 상기 유입구를 통해 유입되는 원수를 전기분해시키기 위한 전기분해모듈; 및 상기 하우징 내부에 상기 배출구 측으로 마련되며, 상기 전기분해모듈에 의해 전기분해된 물의 수소 및 산소 용존농도를 증가시키기 위해 상기 전기분해 과정에서 생성된 수소 및 산소의 기포를 통과하는 과정에서 상기 수소 및 산소의 기포 크기가 작게 형성되도록 미세기공으로 형성되는 필터; 를 포함하되, 상기 필터를 통과한 수소 및 산소의 방울이 상기 돔 형상의 벽을 타고 상기 배출구로 배출됨으로써 상기 필터를 통과한 상기 수소 및 산소의 기포가 응집되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 수소 및 산소 발생장치에 의해 달성된다. 이에 따라, pH가 증가하지 않고, 수소 및 산소의 기포크기를 최소화할 수 있으며, 용존 농도를 높인 수소수 및 산소수를 생산할 수 있다.The hydrogen and oxygen generating apparatus according to the present invention forms an appearance and has an inlet through which raw water flows in one side and an outlet through which hydrogen, oxygen and electrolyzed water are discharged in the other side. The outlet side has a dome shape An electrolysis module for electrolyzing the raw water introduced into the housing through the inlet, the electrolysis module being provided on the inlet side of the housing; And an electrolytic module for electrolyzing the electrolytic cell, wherein the electrolytic module is provided with an electrolytic module for electrolyzing water and hydrogen, A filter formed in the micropores so that the bubble size of oxygen is made small; Wherein droplets of hydrogen and oxygen that have passed through the filter are discharged to the outlet through the dome-shaped wall to prevent the hydrogen and oxygen bubbles that have passed through the filter from aggregating. Is achieved by the generator. Thereby, the bubble size of hydrogen and oxygen can be minimized without increasing the pH, and the hydrogen and oxygen water having an increased dissolved concentration can be produced.

Description

수소 및 산소 발생장치{Hydrogen and oxygen generating device}[0001] Hydrogen and oxygen generating device [0002]

본 발명은 수소 및 산소 발생장치에 관한 것으로서, 상세하게는 수소 및 산소의 기포크기를 최소화하여 보다 효율적으로 용존 농도가 높은 수소수 및 산소수 를 공급할 수 있는 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a hydrogen and oxygen generator, and more particularly, to an apparatus capable of supplying hydrogen and oxygen water with a high dissolved concentration by minimizing the bubble size of hydrogen and oxygen.

석탄과 석유의 시대가 저물어 가면서 21세기는 수소의 시대가 화두로 등장하고 있다. 원자력 발전을 비롯하여 전기, 자동차, 비행기, 선박 등에 필요한 각종 에너지를 수소에서 찾고자 활발히 연구를 하고 있고, 환경오염을 정화시킬 수 있는 방법도 연구가 한창인데, 이제는 수소를 이용하여 인체의 질병을 해결하고 건강을 유지할 수 있는 의료의 단계까지 왔으니 건강의 키워드로 수소가 부각되는 것은 분명한 사실이며 미래의 의료계에 혁명적인 가능성을 제시할 날이 머지않아 도래할 것으로 보인다.
As the era of coal and oil is dwindling, the age of hydrogen is emerging as a hot topic in the 21st century. We are actively researching various energy sources such as nuclear power generation, electricity, automobiles, airplanes, ships and so on. We are studying ways to purify environmental pollution. It is obvious that hydrogen is the key word of health because it has come to the stage of medical treatment that can maintain health, and it is likely that a day will come soon to present a revolutionary possibility to the future medical system.

우리 인체의 63%는 수소라고 하는데 일부는 몸을 구성하고 있는 당질, 단백질, 지방질의 구성요소이기도 하지만 대부분은 물이다. 이 물이 차지하는 비중은 인간의 생로병사에 매우 중요하다. 즉, 수분이 부족하면 세포의 신진대사가 원활하지 못하여 몸속에 노폐물과 독소가 쌓이게 되므로 각종 질병과 노화현상의 원인이 된다.63% of our bodies are hydrogen, some of which are components of carbohydrates, proteins, and fats that make up the body, but mostly water. The weight of this water is very important for human life. That is, when the water is insufficient, the metabolism of the cells is not smooth, and waste and toxins accumulate in the body, which causes various diseases and aging.

그래서 환경오염이 심화되고 각종 성인병이 일찍 찾아오는 현 시대에 좋은 물에 대한 욕구는 갈수록 커져가고 있다.Therefore, the desire for good water is getting bigger in the present era when environmental pollution is getting worse and various adult diseases come early.

좋은 물은 영양소의 소화, 흡수, 순환, 배설 기능을 도와 세포의 구석구석에 영양소와 산소를 운반, 공급하고 혈액을 청정하게 하여 혈액순환을 원활케 하고 체내에 축적된 독소, 유해물질, 노폐물을 희석, 용해시켜 몸 밖으로 배출시킨다.Good water helps digestion, absorption, circulation and excretion of nutrients. It transports and supplies nutrients and oxygen to every corner of the cell, cleanses the blood, smoothes blood circulation, and accumulates toxins, harmful substances, Dilute, dissolve and drain it out of your body.

이러한 좋은 물의 조건의 하나로서, 좋은 물은 활성수소가 풍부하여 활성산소를 제거하는 환원능력이 높아야 하고, pH가 7.5~9.8로 약알칼리성일 것이 요구되어 최근 수소가 풍부하게 용존되어 있는 수소수에 대한 관심이 증대되고 있으며, 이를 음용할 수 있는 각종 장치들이 개발되고 있다.
As one of such good water conditions, good water is rich in active hydrogen, so it needs to have high reducing ability to remove active oxygen, and it is required to be weakly alkaline at a pH of 7.5 to 9.8. Recently, There is a growing interest in this, and a variety of devices are being developed to drink it.

수소수를 생성하여 음용하기 위한 방식에는 마그네슘 스틱을 이용하거나, 전기분해하는 방식 등이 있다.Examples of a method for generating and drinking hydrogenated water include a method of using a magnesium stick or an electrolysis method.

물을 전기분해하여 수소수를 공급하는 장치의 하나로 종래에 한국공개특허 제 10-2011-0082568 호(이하, '선행기술'이라 함) 등이 있다.One of the devices for electrolyzing water to supply hydrogen water is disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2011-0082568 (hereinafter referred to as "prior art").

선행기술은 애노드 실과 캐소드 실로 공간이 분리되고 애노드 실과 캐소드 실은 불소계 양이온교환막으로 이루어진 격막에 의해 격리되며, 불소계 양이온교환막으로 이루어진 격막에 애노드 전극이 밀착되고, 격막과 캐소드 전극 사이 공간을 양이온교환수지가 채우고 있는 전기분해장치로 구성된다.In the prior art, a space is separated from the anode chamber and the cathode chamber, the anode chamber and the cathode chamber are separated by a diaphragm composed of a fluorine-based cation exchange membrane, an anode electrode is adhered to the diaphragm made of a fluorine-based cation exchange membrane, And an electrolytic device for filling.

선행기술은 이러한 구성에 의해 원수의 유입경로와 전기분해 후의 배출경로가 각각 구비됨으로써 하나의 배출로를 통해서는 수소 함량이 높은 물이, 다른 배출로를 통해서는 산소 함량이 높은 물이 공급되게 된다.According to the prior art, water having a high hydrogen content is supplied through one exhaust passage and water having a high oxygen content is supplied through another exhaust passage through the provision of the raw water inflow path and the electrolytic decomposition discharge path, respectively .

그러나, 이러한 방식에 의해서는 양이온교환수지만을 사용하므로써 전기분해과정에서의 pH 증가를 제어할수 없다는 것과, 양이온 교환막의 성능저하가 일어날시에는 수소수발생 효율이 떨어지는 문제와 양이온교환막의 가격이 비싸다는 단점이 있다. 전기분해되는 물이 양극과 음극사이를 통과하는 구조이기 때문에, 양극과 음극사이에 놓인 양이온교환수지에 의해, 물의 유속이 저항을 받아서 전기분해의 수소/산소 발생효율을 떨어뜨린다는 문제가 있다.
However, this method can not control the pH increase in the electrolysis process by using only the cation exchange water, and when the performance of the cation exchange membrane deteriorates, the efficiency of generating water is low and the cost of the cation exchange membrane is high There is a disadvantage. There is a problem that the flow rate of water is resisted by the cation exchange resin placed between the anode and the cathode and the hydrogen / oxygen generating efficiency of the electrolysis is lowered because the water to be electrolyzed passes between the anode and the cathode.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 양이온교환막을 생략한 상태에서 pH가 증가하지 않고, 수소 및 산소의 기포크기를 최소화할 수 있으며, 용존 농도를 높인 수소수 및 산소수를 생산할 수 있는 수소 및 산소 발생장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the problems of the prior art described above, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for minimizing the bubble size of hydrogen and oxygen without increasing the pH in the state where the cation exchange membrane is omitted, And an object thereof is to provide a hydrogen and oxygen generating device capable of producing water.

본 발명에 따른 수소 및 산소 발생장치는, 외관을 형성하며, 일 측에는 원수가 유입되는 유입구가 형성되고, 타 측에는 수소, 산소 및 전기분해된 물이 배출되는 배출구가 형성되어서, 상기 배출구 측은 돔 형상으로 형성되는 하우징;과, 상기 하우징 내부에 상기 유입구 측으로 마련되며, 상기 유입구를 통해 유입되는 원수를 전기분해시키기 위한 전기분해모듈; 및 상기 하우징 내부에 상기 배출구 측으로 마련되며, 상기 전기분해모듈에 의해 전기분해된 물의 수소 및 산소 용존농도를 증가시키기 위해 상기 전기분해 과정에서 생성된 수소 및 산소의 기포를 통과하는 과정에서 상기 수소 및 산소의 기포 크기가 작게 형성되도록 미세기공으로 형성되는 필터; 를 포함하되, 상기 필터를 통과한 수소 및 산소의 방울이 상기 돔 형상의 벽을 타고 상기 배출구로 배출됨으로써 상기 필터를 통과한 상기 수소 및 산소의 기포가 응집되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 수소 및 산소 발생장치에 의해 달성된다.
The hydrogen and oxygen generating apparatus according to the present invention forms an appearance and has an inlet through which raw water flows into one side and an outlet through which hydrogen, oxygen and electrolyzed water are discharged in the other side. The outlet side has a dome shape An electrolysis module for electrolyzing the raw water introduced into the housing through the inlet, the electrolysis module being provided on the inlet side of the housing; And an electrolytic module for electrolyzing the electrolytic cell, wherein the electrolytic module is provided with an electrolytic module for electrolyzing water and hydrogen, A filter formed in the micropores so that the bubble size of oxygen is made small; Wherein droplets of hydrogen and oxygen that have passed through the filter are discharged to the outlet through the dome-shaped wall to prevent the hydrogen and oxygen bubbles that have passed through the filter from aggregating. Is achieved by the generator.

또, 상기 필터는,In addition,

제올라이트 또는 베타 알루미나와 같이 미세기공을 갖는 재료 중 하나 이상으로 형성될 수 있다.
Zeolite, or a material having micropores such as beta alumina.

또, 상기 전기분해모듈은,The electrolytic module may further include:

전원을 공급받아 양(+)의 극성을 띄는 양전극;과, 상기 양전극과 이격되어 배치되며, 전원을 공급받아 음(-)의 극성을 띄는 음전극;과, 상기 양전극에 밀착하여 배치되고 물에 포함된 양이온을 선택적으로 교환하는 양이온교환수지; 및 상기 음전극에 밀착하여 배치되고 상기 양이온교환수지와 밀착되고 물에 포함된 음이온을 선택적으로 교환하는 음이온교환수지;를 포함하되, 상기 양이온교환수지 및 상기 음이온교환수지가 분리되어 밀착됨으로써 상기 양전극과 상기 음전극 사이에 전기장을 크게 형성할 수 있고 저전압에서 물의 전기분해가 가능하다.
A negative electrode which is supplied with power and has a positive polarity, a negative electrode which is disposed apart from the positive electrode and has a negative polarity when supplied with power, and a negative electrode which is disposed in close contact with the positive electrode, A cation exchange resin for selectively exchanging the cations; And an anion exchange resin which is disposed in close contact with the negative electrode and is in close contact with the positive ion exchange resin and selectively exchanges anions contained in water, wherein the positive ion exchange resin and the anion exchange resin are separated and adhered to each other, An electric field can be largely formed between the negative electrodes and electrolysis of water at a low voltage is possible.

또, 상기 전기분해모듈은,The electrolytic module may further include:

전원을 공급받아 양(+)의 극성을 띄는 양전극;과, 상기 양전극과 이격되어 배치되며, 전원을 공급받아 음(-)의 극성을 띄는 음전극; 및 상기 양전극과 상기 음전극 사이가 양이온교환수지와 음이온교환수지가 혼합되어 충전될 수 있다.
A positive electrode which is supplied with power and has a positive polarity; a negative electrode which is disposed apart from the positive electrode and has a negative polarity when supplied with power; And a cation exchange resin and an anion exchange resin may be mixed and charged between the positive electrode and the negative electrode.

또, 상기 전기분해모듈은,The electrolytic module may further include:

전원을 공급받아 양(+)의 극성을 띄는 양전극;과, 상기 양전극과 이격되어 배치되며, 전원을 공급받아 음(-)의 극성을 띄는 음전극; 및 상기 양전극과 상기 음전극 사이가 수소이온 또는 수산화이온이 통과하도록 미세기공을 가지고 있는 무기물로 구성된 충진재;를 포함할 수 있다.
A positive electrode which is supplied with power and has a positive polarity; a negative electrode which is disposed apart from the positive electrode and has a negative polarity when supplied with power; And a filler composed of an inorganic material having fine pores such that hydrogen ions or hydroxide ions pass between the positive electrode and the negative electrode.

또, 상기 충진재는,In addition,

제올라이트 또는 베타 알루미나와 같이 미세기공을 갖는 재료 중 하나 이상으로 형성될 수 있다.
Zeolite, or a material having micropores such as beta alumina.

또, 상기 전기분해모듈은,The electrolytic module may further include:

복수로 구비되어 수소 및 산소의 발생량을 증가시킬 수 있다.
And the amount of generated hydrogen and oxygen can be increased.

또한, 음전극 주변에 배치되는 열전소자;를 더 포함하되, 상기 열전소자에 의해서 물의 온도를 낮춤으로써 물의 수소 및 산소 용존농도를 증가시킬 수 있다.
Further, it is also possible to increase the hydrogen and oxygen dissolved concentration of water by lowering the temperature of the water by the thermoelectric element, wherein the thermoelectric element is disposed around the cathode electrode.

본 발명에 따르면,According to the present invention,

격막의 구성을 필요로 하지 않고 구성이 간단하다.The configuration of the diaphragm is not required and the configuration is simple.

또한, 나노 기공으로 형성된 필터를 이용함으로써 수소 및 산소의 기포 크기를 최소화할 수 있고 이에 따라 용존 농도가 높은 수소수 및 산소수를 생산할 수 있다.In addition, by using a filter formed of nano-pores, the bubble size of hydrogen and oxygen can be minimized, thereby producing hydrogen and oxygen water having a high dissolved concentration.

또한, 양이온교환수지와 음이온교환수지를 별도로 구분 구성하거나, 혼합하여 구성함으로써 전극 사이에 전기장을 크게 형성킬 수 있고 이에 따라 pH가 증가하는 것을 방지할 수 있으며, 나아가 저전력으로도 전기분해를 할 수 있다. In addition, the cation exchange resin and the anion exchange resin may be separately constituted or mixed to form an electric field between the electrodes, thereby preventing the increase of the pH, and furthermore, have.

또한, 하우징의 내부 공간을 돔 형태로 형성함으로써 수소 및 산소의 기포가 머무는 것을 방지할 수 있다.Further, by forming the inner space of the housing in the form of a dome, the bubbles of hydrogen and oxygen can be prevented from staying.

또한, 열전소자를 이용하여 물의 온도를 낮춤으로써 더욱 농도가 높은 수소수 및 산소수를 생산할 수 있다.Furthermore, by lowering the water temperature by using the thermoelectric element, more concentrated hydrogen and oxygen water can be produced.

또한, 2개 이상의 전기분해모듈을 구성함으로써 수소 및 산소의 발생량을 늘릴 수 있다.
Further, the amount of generated hydrogen and oxygen can be increased by constructing two or more electrolysis modules.

도1은 본 발명에 따른 수소 및 산소 발생장치를 도시한 것이다.
도2는 본 발명에 따른 수소 및 산소 발생장치에 대한 분해사시도이다.
도3은 본 발명에 따른 수소 및 산소 발생장치의 전기분해모듈을 도시한 것이다.
도4는 본 발명에 따른 수소 및 산소 발생장치의 작동상태를 도시한 것이다.
도5는 본 발명에서 열전소자를 추가하여 전기분해모듈을 개략적으로 도시한 것이다.
도6은 본 발명에서 양이온교환수지 및 음이온교환수지를 대체하여 충진재가 설치된 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 shows a hydrogen and oxygen generating apparatus according to the present invention.
2 is an exploded perspective view of a hydrogen and oxygen generating apparatus according to the present invention.
3 shows an electrolysis module of a hydrogen and oxygen generating apparatus according to the present invention.
4 shows an operating state of the hydrogen and oxygen generating apparatus according to the present invention.
Figure 5 schematically illustrates an electrolysis module by adding a thermoelectric element in the present invention.
FIG. 6 is a schematic view showing a filling material in place of the cation exchange resin and the anion exchange resin in the present invention.

본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지된 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
The preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which the technical parts already known will be omitted or compressed for the sake of brevity.

도1은 본 발명에 따른 수소 및 산소 발생장치를 도시한 것이고, 도2는 본 발명에 따른 수소 및 산소 발생장치에 대한 분해사시도이다.FIG. 1 shows a hydrogen and oxygen generating apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of a hydrogen and oxygen generating apparatus according to the present invention.

도1 및 도2를 참조하면, 본 발명에 따른 수소 및 산소 발생장치(10)는, 외관을 형성하는 하우징(100)과 하우징(100)의 내부 공간 상에 형성되는 전기분해모듈(200) 및 필터(300)로 구성된다.1 and 2, a hydrogen and oxygen generating apparatus 10 according to the present invention includes a housing 100 forming an outer appearance, an electrolysis module 200 formed on an inner space of the housing 100, And a filter 300.

하우징(100)은 외관을 형성하며 내부에 전기분해모듈(200)과 필터(300)가 배치되는 공간을 가지고, 일 측에 형성되는 유입구(110)를 통해 원수가 유입되고, 유입된 원수가 전기분해모듈(200)과 전기분해모듈(200)을 거쳐 생성된 전기분해된 물, 수소 기포 및 산소 기포가 필터(300)를 거쳐 배출되는 배출구(120)가 타 측에 형성되어 마련된다.
The housing 100 forms an outer appearance and has a space in which the electrolytic module 200 and the filter 300 are disposed. The raw water is introduced through an inlet 110 formed at one side, Hydrogen bubbles and oxygen bubbles generated through the decomposition module 200 and the electrolysis module 200 through the filter 300 are formed on the other side.

하우징(100)의 내부 유입구(110) 측으로 물의 이동경로 상에 마련되는 전기분해모듈(200)은 유입구(110)를 통해 유입된 원수를 전기분해시켜서 산소 기포와 수소 기포를 발생시키기 위한 구성이다.The electrolysis module 200 provided on the water flow path toward the internal inlet 110 of the housing 100 is configured to electrolyze the raw water flowing through the inlet 110 to generate oxygen bubbles and hydrogen bubbles.

도3과 같이, 본 발명의 전기분해모듈(200)은 전류가 인가되면 양의 전극을 가지는 양전극(210)과 전류가 인가되면 음의 전극을 가지는 음전극(220)이 대략 직사각의 판 형태로 대향하여 배치되고, 그 사이를 양이온교환수지(230) 및 음이온교환수지(240)가 각각 양전극(210)과 음전극(220)에 접하여 배치되어 구성된다. 이때, 양이온교환수지(230) 및 음이온교환수지(240)는 밀착된다. 이에 따라, 양이온교환수지(230) 및 음이온교환수지(240)를 분리된 형태로 구성함으로써 전극 사이에 전기장을 크게 형성할 수 있으면서 저전압에서 전기분해가 가능해 진다.3, the electrolysis module 200 of the present invention includes a positive electrode 210 having a positive electrode and a negative electrode 220 having a negative electrode when a current is applied, And the cation exchange resin 230 and the anion exchange resin 240 are arranged in contact with the positive electrode 210 and the negative electrode 220, respectively. At this time, the cation exchange resin 230 and the anion exchange resin 240 are in close contact with each other. Accordingly, by constituting the cation exchange resin 230 and the anion exchange resin 240 in a separated form, an electric field can be largely formed between the electrodes, and electrolysis can be performed at a low voltage.

여기서, 양전극(210)과 음전극(220) 사이에는 양이온교환수지(230) 및 음이온교환수지(240)가 분리된 형태로 구성하여 설명하였지만 서로 혼합된 이온교환수지(미도시)가 사용될 수 있다. 또한, 도6에 도시된 바와 같이, 수소이온 또는 수산화이온이 통과할 수 있도록 미세기공이 형성된 충진재(250)를 사용할 수도 있다. 이때, 충진재(250)는 제올라이트 또는 베타 알루미나와 같이 미세기공을 갖는 재료 중 하나 이상으로 형성될 수 있다.Although the cation exchange resin 230 and the anion exchange resin 240 are separated from each other between the positive electrode 210 and the negative electrode 220, an ion exchange resin (not shown) mixed with each other may be used. Also, as shown in FIG. 6, a filler 250 having fine pores through which hydrogen ions or hydroxide ions can pass may be used. At this time, the filler 250 may be formed of at least one of materials having micropores such as zeolite or beta alumina.

양전극(210)과 음전극(220)은 금, 은, 백금, 티타늄, 구리, 알루미늄 및 그래파이트 등의 소재로 형성되되, 다공판 또는 메쉬 형태로 형성된다. 이때, 양전극(210)과 음전극(220)은 메쉬망에 백금을 도금 하여 사용한다. 이에 따라, 전도성이 우수하고 전극의 부식을 방지할 수 있으며 표면적이 넓은 메쉬망을 이용하기 때문에 수소 및 산소의 발생률을 증가시킨다.The positive electrode 210 and the negative electrode 220 are formed of a material such as gold, silver, platinum, titanium, copper, aluminum, and graphite, and are formed in the form of a perforated plate or a mesh. At this time, the positive electrode 210 and the negative electrode 220 are plated with platinum on the mesh net. Therefore, it has an excellent conductivity and can prevent the corrosion of electrodes, and the use of mesh network having a large surface area increases the incidence of hydrogen and oxygen.

전원이 공급되면 전기분해모듈(200)의 양전극(210)에서는 2H2O → O2 + 4H+ + 4e- 의 반응이 일어나고, 음전극(220)에서는 4H2O + 4e- → 2H2 + 4OH- 의 반응이 일어난다.When power is applied, the positive electrode 210 of the electrolysis module (200) 2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e - In the taking place of the reaction, a negative electrode (220) 4H 2 O + 4e - → 2H 2 + 4OH - Lt; / RTI >

따라서, 양전극(210)에서는 산소가, 음전극(220)에서는 수소가 발생하며, 동시에 양전극(210)에서는 수소이온, 음전극(220)에서는 수산화이온이 동일한 양으로 발생하게 된다.Therefore, oxygen is generated in the positive electrode 210, hydrogen is generated in the negative electrode 220, and hydrogen ions are generated in the positive electrode 210 and hydroxide ions are generated in the negative electrode 220 in the same amount.

이와 같이, 기존과 같은 격막을 사이에 두고 양극과 음극이 분리된 구조가 아닌 무격막 구성에 의해, 원수를 전기분해하여 수소와 산소를 동시에 생산할 수 있다.As described above, hydrogen and oxygen can be produced at the same time by electrolyzing the raw water by the non-diaphragm constitution, which is not a structure in which the anode and the cathode are separated with the existing diaphragm interposed therebetween.

양전극(210)과 음전극(220)의 이격된 공간에는 양이온교환수지(230)와 음이온교환수지(240)가 각각 양전극(210)과 음전극(220)에 접하여 배치되고, 양이온교환수지(230)와 음이온교환수지(240)가 서로 밀착되어 배치된다.The cation exchange resin 230 and the anion exchange resin 240 are disposed in contact with the positive electrode 210 and the negative electrode 220 in the spaced spaces between the positive electrode 210 and the negative electrode 220, The anion exchange resin 240 is disposed in close contact with each other.

양이온교환수지(230)는 고분자 화합물인 중합체에 설폰산기(-SO3H) 등이 있는 합성수지로서, 물에 용해되어 있는 H+ 이온의 이동성을 증가시켜 저항을 낮추는데 기여한다.The cation exchange resin 230 is a synthetic resin having a sulfonic acid group (-SO 3 H) or the like in a polymer which is a polymer compound, and contributes to lowering the resistance by increasing the mobility of H + ions dissolved in water.

음이온교환수지(240)는 양이온교환수지와 같이 모체가 되는 합성수지에 염기로 아미노기나 이미노기류가 결합한 고분자 아민으로 물에 용해되어 있는 OH- 이온의 이동성을 증가시켜 저항을 낮추는데 기여한다.The anion exchange resin (240) is a polymer amine having a base and an amino group or imino group bonded to a synthetic resin as a base material, such as a cation exchange resin, and contributes to lowering the resistance by increasing the mobility of OH-ions dissolved in water.

본 발명의 전기분해모듈(200)에서 양이온교환수지(230)는 양전극(210)과 접하고 음이온교환수지(240)는 음전극(220)과 접하여 양분된 구조를 가지거나, 양전극(210)과 음전극(220)사이에 양이온수지와 음이온수지가 혼합되어서 충진된 구조를 가짐으로써, 전극에서 형성된 이온들이 전극 외부로 이동하지 않고, 전극 사이에 형성된 전기장에 의해서 이온들이 내부로 이동하며, 이동한 이온들이 서로 결합하여 물로 순환됨으로써 pH 증가를 억제한다. 따라서, pH가 증가하는 것을 방지할 수 있으며, 저전력으로도 전기분해가 가능해진다.
In the electrolytic module 200 of the present invention, the cation exchange resin 230 is in contact with the anode 210, the anion exchange resin 240 is in contact with the cathode 220 to have a structure divided into two, 220 are formed by mixing a cationic resin and an anionic resin between the electrodes, ions formed in the electrodes do not move to the outside of the electrodes, ions move to the inside due to the electric field formed between the electrodes, And is circulated in water to inhibit the pH increase. Therefore, it is possible to prevent the pH from increasing, and electrolysis can be performed even at low power.

본 발명에서는 이와 같은 전기분해모듈(200)이 이중으로 구비되며, 도4와 같이 각각의 음전극이 소정의 거리를 두고 마주하도록 배치된다. 이러한 배치 구조는 하우징(100)의 측면을 통해서 산소가 배출되고, 하우징(100)의 중앙을 통해서 수소가 배출된다. 이에 따라, 전기분해모듈(200)을 이중으로 배치함으로써 수소 기포 및 산소 기포의 생산량을 증가시킬 수 있고, 하우징(100)의 중앙에 전기장의 발생을 억제하여 전극에서 형성된 이온들이 하우징(100)의 중앙으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.In the present invention, such an electrolysis module 200 is provided in a duplex manner, and each of the negative electrodes is arranged to face each other at a predetermined distance as shown in FIG. In this arrangement, oxygen is discharged through the side surface of the housing 100, and hydrogen is discharged through the center of the housing 100. Accordingly, the production amount of the hydrogen bubbles and the oxygen bubbles can be increased by arranging the electrolytic module 200 in a double manner, and the generation of the electric field in the center of the housing 100 is suppressed, It is possible to prevent movement to the center.

다음으로, 전기분해모듈(200)을 거친 수소 기포, 산소 기포 및 물은 미세기공(나노기공)으로 형성된 필터(300)를 거치도록 구성되고, 필터는(300) 제올라이트 또는 베타 알루미나와 같이 미세기공을 갖는 재료 중 하나 이상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 수소 및 산소의 기포가 필터(300)를 거치면서 수소 및 산소의 기포가 마이크로버블 형태로 변환되면서 점차적으로 소멸되어 물에 용존된다. 이에 따라, 수소 및 산소가 물에 용존되는 양이 포화상태가 됨으로써 수소 및 산소의 용존 농도를 극대화시킬 수 있다.Next, the hydrogen bubbles, the oxygen bubbles and the water passing through the electrolysis module 200 are configured to pass through the filter 300 formed of the micro pores (nano pores), and the filter is made of the fine pores (300) such as the zeolite or the beta alumina ≪ / RTI > For example, the bubbles of hydrogen and oxygen pass through the filter 300, and bubbles of hydrogen and oxygen are converted into micro bubbles, gradually disappearing and dissolved in water. As a result, the amount of dissolved hydrogen and oxygen in the water becomes saturated, thereby maximizing the dissolved concentration of hydrogen and oxygen.

필터(300)를 통과한 물은 배출구(120)를 통해 배출되고, 본 발명을 정수기 또는 물탱크에 적용하여 수소 및 산소의 용존 농도가 높은 물을 공급할 수 있다. 또한, 하우징(100)의 내부 공간과 배출구(120)가 만나는 부분은 돔(dome) 형태로 형성됨으로써 필터를 통과한 수소 및 산소의 기포가 하우징의 내부에 머무는 것을 방지한다. 만약, 하우징(100)의 내부 공간과 배출구(120)가 만나는 부분이 각진 형태로 형성되면, 수소 및 산소의 기포가 각진 부분에 걸려서 기포가 모여 머물 수 있고 이에 따라 기포가 응집되어 수소 및 산소가 용존 되는 것을 방해할 수 있다. 하지만, 본 발명은 하우징(100)의 내부 공간과 배출구(120)가 만나는 부분을 돔 형태로 형성함으로써, 수소 및 산소의 기포가 하우징의 내부 공간에 머무는 것을 방지할 수 있고, 나아가 수소 및 산소의 기포가 응집되는 것을 방지하여 수소 및 산소의 용존 농도를 극대화할 수 있다. 이에 따라, 농도가 높은 수소수 및 산소수를 빠르게 생산할 수 있다.The water that has passed through the filter 300 is discharged through the discharge port 120, and the present invention can be applied to a water purifier or a water tank to supply water having a high dissolved concentration of hydrogen and oxygen. In addition, the portion where the inner space of the housing 100 meets the discharge port 120 is formed in the form of a dome, thereby preventing bubbles of hydrogen and oxygen passing through the filter from staying in the interior of the housing. If the inner space of the housing 100 and the outlet 120 are formed in an angular shape, the bubbles of hydrogen and oxygen may be caught at the angled portions so that the bubbles can stay together, It can interfere with the dissolution. However, according to the present invention, the portion where the inner space of the housing 100 meets the discharge port 120 is formed in a dome shape, so that the bubbles of hydrogen and oxygen can be prevented from staying in the inner space of the housing, It is possible to prevent the coagulation of the bubbles and to maximize the dissolved concentration of hydrogen and oxygen. This makes it possible to rapidly produce high-concentration hydrogen and oxygen water.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 물의 온도를 낮추기 위해서 음전극(220) 주변에 열전소자(펠티어)(400)를 배치할 수 있다. 즉, 열전소자(400)를 이용하여 물의 온도를 낮춤으로써, 수소 및 산소의 용존 농도를 더욱 증가시킬 수 있어서, 더욱 농도가 높은 수소수 및 산소수를 생산할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 5, a thermoelectric element (peltier) 400 may be disposed around the cathode electrode 220 to lower the temperature of water. That is, by lowering the temperature of the water by using the thermoelectric element 400, the dissolved concentration of hydrogen and oxygen can be further increased, and more concentrated hydrogen and oxygen water can be produced.

상술한 열전소자(400)는 다수로 구성되어 음전극(220) 주변에 배치될 수 있다.
The thermoelectric elements 400 described above may be arranged in the periphery of the negative electrode 220 in plural numbers.

이상과 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시 예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어서는 아니 된다. 따라서 상기에서 설명한 것 외에도 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람은 본 발명의 실시 예에 대한 설명만으로도 쉽게 상기 실시 예와 동일 범주 내의 다른 형태의 본 발명을 실시할 수 있거나, 본 발명과 균등한 영역의 발명을 실시할 수 있을 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It should not be. Therefore, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. The present invention is not limited thereto.

10 : 수소 및 산소 발생장치
100 : 하우징
200 : 전기분해모듈
300 : 필터
400 : 열전소자10: hydrogen and oxygen generator
100: Housing
200: electrolysis module
300: filter
400: thermoelectric element

Claims (9)

외관을 형성하며, 일측에는 원수가 유입되는 유입구가 형성되고, 타 측에는 수소, 산소 및 전기분해된 물이 배출되는 배출구가 형성되어서, 상기 배출구 측은 돔 형상으로 형성되는 하우징;
상기 하우징 내부에 상기 유입구 측으로 마련되고, 상기 유입구를 통해 유입되는 원수를 전기분해하되, 전원을 공급받아 양(+)의 극성을 띄는 양전극과, 상기 양전극과 이격되어 배치되며 전원을 공급받아 음(-)의 극성을 띄는 음전극과, 상기 양전극에 밀착하여 배치되고 물에 포함된 양이온을 선택적으로 교환하는 양이온교환수지 및 상기 음전극에 밀착하여 배치되고 상기 양이온교환수지와 밀착되어서 물에 포함된 음이온을 선택적으로 교환하는 음이온교환수지로 구성되고, 상기 양이온교환수지 및 상기 음이온교환수지가 분리되어 밀착되는 전기분해모듈; 및
상기 하우징 내부에 상기 배출구 측으로 마련되며, 상기 전기분해모듈에 의해 전기분해된 물의 수소 및 산소 기포가 통과하는 미세기공으로 형성되는 필터; 를 포함하되,
상기 필터를 통과한 수소 및 산소의 방울이 상기 돔 형상의 벽을 타고 상기 배출구로 배출되는 것을 특징으로 하는
수소 및 산소 발생장치.
And a discharge port for discharging hydrogen, oxygen and electrolyzed water is formed on the other side of the housing, the discharge port being formed in a dome shape;
A positive electrode provided on the inlet side of the housing for electrolyzing the raw water flowing through the inlet, the positive electrode being supplied with power and having a positive polarity, a negative electrode disposed apart from the positive electrode, -), a cation exchange resin disposed in close contact with the positive electrode for selectively exchanging cations contained in water, and a cation exchange resin disposed in close contact with the negative electrode and closely adhered to the cation exchange resin to form anions An electrolytic module composed of an anion exchange resin which selectively exchanges the cation exchange resin and the anion exchange resin separately from each other and adheres to each other; And
A filter provided on the discharge port side inside the housing, the filter being formed of microcavities through which hydrogen and oxygen bubbles of water electrolyzed by the electrolysis module pass; , ≪ / RTI &
And droplets of hydrogen and oxygen that have passed through the filter are discharged to the outlet through the dome-shaped wall
Hydrogen and oxygen generating device.
제1항에 있어서,
상기 필터는,
제올라이트 또는 베타 알루미나와 같이 미세기공을 갖는 재료 중 하나 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는
수소 및 산소 발생장치.
The method according to claim 1,
The filter includes:
Zeolite or beta alumina. ≪ RTI ID = 0.0 >
Hydrogen and oxygen generating device.
삭제delete 외관을 형성하며, 일측에는 원수가 유입되는 유입구가 형성되고, 타 측에는 수소, 산소 및 전기분해된 물이 배출되는 배출구가 형성되어서, 상기 배출구 측은 돔 형상으로 형성되는 하우징;
상기 하우징 내부에 상기 유입구 측으로 마련되고, 상기 유입구를 통해 유입되는 원수를 전기분해하되, 전원을 공급받아 양(+)의 극성을 띄는 양전극과, 상기 양전극과 이격되어 배치되며 전원을 공급받아 음(-)의 극성을 띄는 음전극으로 구성되고, 상기 양전극과 상기 음전극 사이는 양이온교환수지와 음이온교환수지가 혼합되어 충전되는 전기분해모듈; 및
상기 하우징 내부에 상기 배출구 측으로 마련되며, 상기 전기분해모듈에 의해 전기분해된 물의 수소 및 산소 기포가 통과하는 미세기공으로 형성되는 필터; 를 포함하되,
상기 필터를 통과한 수소 및 산소의 방울이 상기 돔 형상의 벽을 타고 상기 배출구로 배출되는 것을 특징으로 하는
수소 및 산소 발생장치.
And a discharge port for discharging hydrogen, oxygen and electrolyzed water is formed on the other side of the housing, the discharge port being formed in a dome shape;
A positive electrode provided on the inlet side of the housing for electrolyzing the raw water flowing through the inlet, the positive electrode being supplied with power and having a positive polarity, a negative electrode disposed apart from the positive electrode, -); and an electrolysis module in which a cation exchange resin and an anion exchange resin are mixed and charged between the positive electrode and the negative electrode; And
A filter provided on the discharge port side inside the housing, the filter being formed of microcavities through which hydrogen and oxygen bubbles of water electrolyzed by the electrolysis module pass; , ≪ / RTI &
And droplets of hydrogen and oxygen that have passed through the filter are discharged to the outlet through the dome-shaped wall
Hydrogen and oxygen generating device.
외관을 형성하며, 일측에는 원수가 유입되는 유입구가 형성되고, 타 측에는 수소, 산소 및 전기분해된 물이 배출되는 배출구가 형성되어서, 상기 배출구 측은 돔 형상으로 형성되는 하우징;
상기 하우징 내부에 상기 유입구 측으로 마련되고, 상기 유입구를 통해 유입되는 원수를 전기분해하되, 전원을 공급받아 양(+)의 극성을 띄는 양전극과, 상기 양전극과 이격되어 배치되며 전원을 공급받아 음(-)의 극성을 띄는 음전극 및 제올라이트 또는 베타 알루미나 중 하나 이상으로 이루어져 상기 양전극과 상기 음전극 사이에 미세기공이 형성되는 충진재로 구성된 전기분해모듈; 및
상기 하우징 내부에 상기 배출구 측으로 마련되며, 상기 전기분해모듈에 의해 전기분해된 물의 수소 및 산소 기포가 통과하는 미세기공으로 형성되는 필터; 를 포함하되,
상기 필터를 통과한 수소 및 산소의 방울이 상기 돔 형상의 벽을 타고 상기 배출구로 배출되는 것을 특징으로 하는
수소 및 산소 발생장치.
And a discharge port for discharging hydrogen, oxygen and electrolyzed water is formed on the other side of the housing, the discharge port being formed in a dome shape;
A positive electrode provided on the inlet side of the housing for electrolyzing the raw water flowing through the inlet, the positive electrode being supplied with power and having a positive polarity, a negative electrode disposed apart from the positive electrode, -) and a filler composed of at least one of zeolite and beta alumina and having micropores formed between the positive electrode and the negative electrode; And
A filter provided on the discharge port side inside the housing, the filter being formed of microcavities through which hydrogen and oxygen bubbles of water electrolyzed by the electrolysis module pass; , ≪ / RTI &
And droplets of hydrogen and oxygen that have passed through the filter are discharged to the outlet through the dome-shaped wall
Hydrogen and oxygen generating device.
삭제delete 제1항, 제2항, 제4항, 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
음전극 주변에 배치되는 열전소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
수소 및 산소 발생장치.
The method according to any one of claims 1, 2, 4, and 5,
And a thermoelectric element disposed around the negative electrode
Hydrogen and oxygen generating device.
제1항, 제2항, 제4항, 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기분해모듈이 복수로 구비되는
수소 및 산소 발생장치.
The method according to any one of claims 1, 2, 4, and 5,
A plurality of the electrolysis modules
Hydrogen and oxygen generating device.
제8항에 있어서,
음전극 주변에 배치되는 열전소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
수소 및 산소 발생장치.


9. The method of claim 8,
And a thermoelectric element disposed around the negative electrode
Hydrogen and oxygen generating device.


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