KR102477278B1 - Air purifier for using reversible cell for water electrolysis - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내측으로 공급되는 물을 전기와 촉매에 의해 산소와 수소로 전기분해시키는 수전해셀; 상기 수전해셀이 내측에 설치되고, 통기홀이 다수로 형성되는 케이스; 상기 케이스 내의 공기를 상기 통기홀을 통해서 외측으로 송풍시킴과 아울러, 송풍되는 공기에 상기 수전해셀로부터 공급되는 산소가 부가되도록 설치되는 송풍팬; 상기 송풍팬으로 유입되는 공기를 필터링하도록 설치되는 필터; 상기 케이스 내에 상기 수전해셀로부터 배출되는 수소를 저장하도록 설치되는 수소저장부; 상기 수전해셀에 동작을 위한 전원을 공급하는 전원공급부; 및 상기 수전해셀에 대한 동작을 제어하는 제어부;를 포함하도록 한 수전해 및 연료전지 가역셀을 이용한 공기 청정기에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 산소를 원활하면서도 효율적으로 공급할 수 잇고, 산소 공급과 공기 청정 기능을 함께 가짐에도 콤팩트한 구성을 가지도록 함으로써, 설치 장소 및 사용 용도에 때한 제한을 최소화할 수 있으며, 솔라셀의 효과적인 배치를 통해 외부 전력에 대한 의존성을 감소시키는 효과를 가진다.The present invention is a water electrolytic cell that electrolyzes water supplied to the inside into oxygen and hydrogen by electricity and a catalyst; a case in which the water electrolysis cell is installed and a plurality of ventilation holes are formed; a blower fan installed to blow air in the case outward through the ventilation hole and to add oxygen supplied from the water electrolysis cell to the blown air; a filter installed to filter air introduced into the blowing fan; a hydrogen storage unit installed in the case to store hydrogen discharged from the water electrolysis cell; a power supply unit supplying power for operation to the receiving cell; and a control unit for controlling an operation of the water electrolysis cell.
According to the present invention, it is possible to supply oxygen smoothly and efficiently, and to have a compact configuration even though it has both oxygen supply and air cleaning functions, thereby minimizing restrictions on the installation place and usage, and the solar cell has the effect of reducing dependence on external power through effective arrangement of
Description
본 발명은 수전해 및 연료전지 가역셀을 이용한 공기 청정기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산소를 원활하면서도 효율적으로 공급하도록 하고, 산소 공급과 공기 청정 기능을 함께 가짐에도 포터블로서 콤팩트한 구성을 가지도록 함으로써, 설치 장소 및 사용 용도에 때한 제한을 최소화하는 수전해 및 연료전지 가역셀을 이용한 공기 청정기에 관한 것이다.The present invention relates to an air purifier using water electrolysis and a reversible fuel cell, and more particularly, to supply oxygen smoothly and efficiently, and to have a portable and compact configuration even though it has both oxygen supply and air cleaning functions. By doing so, it relates to an air purifier using water electrolysis and a fuel cell reversible cell that minimizes restrictions on the installation place and use.
일반적으로, 공기 청정기는 실내의 공기를 흡입하여 필터링함으로써, 공기 중에 포함된 먼지 등의 이물질과 냄새 등을 제거하여 다시 실내에 공급하도록 하는데, 설치 장소 및 사용 용도 등에 따라 다양한 형상 및 구조로 제품화되어 사용되고 있다.In general, an air purifier sucks and filters indoor air, removes foreign substances such as dust and odors contained in the air, and supplies them back into the room. It is being used.
최근에는 일반인이 건강에 대한 관심도가 높아짐에 따라 사용장소에 구애받지 않고, 좁은 공간내에서도 사용할 수 있도록 그 크기를 점차 최소화하는 방향으로 개발되고, 동시에 공기 청정기 기능에 산소 공급 등을 가능하도록 하는 기능 등을 구현하도록 개발 및 제작되고 있다. In recent years, as the general public's interest in health has increased, it has been developed in the direction of gradually minimizing the size so that it can be used in a small space regardless of the place of use, and at the same time, functions that enable oxygen supply to the air purifier function, etc. is being developed and manufactured to implement.
이와 같이 산소 발생 기능을 가지는 공기 청정기에 대한 종래 기술로서, 한국등록특허 제10-2165948호의 "산소발생기가 구비되는 공기청정기"가 제시된 바 있는데, 이는 실내공기를 정화시키는 공기정화부; 상기 공기정화부 내부에 인입되거나 외부로 인출가능하도록 하면서 실내에 산소를 공급하는 산소공급부; 및 상기 공기정화부와 산소공급부에 연결되어 실외 공기가 상기 공기정화부와 산소공급부로 공급될 수 있도록 하고, 질소를 실외로 배출하는 유입배출부;를 포함하고, 상기 공기정화부는, 기둥형태의 하우징과, 상기 하우징의 상부에 배치되어 산소와 정화공기가 실내로 공급되도록하는 다수 개의 정화공기공급공이 구비되는 공기공급판과, 상기 하우징의 내부에 배치되어 하우징 내부로 유입된 공기를 정화시키는 필터와, 상기 필터에 의해 정화된 공기가 상기 정화공기공급공을 통하여 실내에 공급되도록 유도하는 공기유도팬과, 상기 공기유도팬에 동력을 전달하는 모터와, 상기 모터의 동작과 상기 공기정화부와 산소공급부의 동작을 제어하는 컨트롤기판과, 상기 하우징의 최상부에서 외부에 노출되도록 구비되어 상기 하우징의 외부에서 상기 컨트롤기판의 동작을 조작하는 작동판넬을 포함하고, 상기 하우징은, 상기 산소공급부를 통하여 공급되는 산소가 필터로 유입될 수 있도록 하는 산소노즐을 더 포함하는 산소발생기가 구비되며, 상기 유입배출부는, 상기 하우징의 하부에 상기 산소공급부와 연결되면서 구비되되 실외의 공기가 내부로 공급되고 내부의 질소가 실외로 배출되도록 하는 유입배출하우징과, 상기 유입배출하우징에 연결되어 실외의 공기가 유입배출하우징의 내부로 유입되도록 하는 흡입튜브와, 상기 유입배출하우징에 연결되어 유입배출하우징 내부의 질소가 실외로 배출되도록 하는 배출튜브와, 상기 유입배출하우징의 상부에 구비되어 실외에서 상기 흡입튜브를 통하여 상기 유입배출하우징 내부로 유입된 공기가 상기 산소공급부를 통과한 후 상기 하우징 내의 필터로 공급되도록하는 공기공급공과, 상기 공기공급공과 나란히 배치되어 상기 산소공급부 내의 질소가 상기 산소공급부를 거쳐 상기 배출튜브를 통해 실외로 배출되도록 하는 질소배출공과, 상기 유입배출하우징 내부에 구비되면서 상기 흡입튜브와 연결되어 실외의 공기가 유입배출하우징 내부로 유입되도록 동력을 공급하는 메인흡입팬과, 상기 유입배출하우징 내부에 구비되면서 상기 배출튜브와 연결되어 유입배출하우징 내부의 질소가 실외로 배출되도록 동력을 공급하는 메인배출팬을 포함한다.As a prior art for an air purifier having an oxygen generating function, Korean Patent Registration No. 10-2165948 "Air purifier equipped with an oxygen generator" has been proposed, which includes an air purifying unit for purifying indoor air; an oxygen supply unit supplying oxygen to the room while allowing the air purifying unit to be drawn into or taken out to the outside; and an inflow/outlet connected to the air purifying unit and the oxygen supplying unit to supply outdoor air to the air purifying unit and the oxygen supplying unit, and discharging nitrogen to the outdoors, wherein the air purifying unit has a columnar shape. A housing, an air supply plate provided with a plurality of purified air supply holes disposed above the housing to supply oxygen and purified air to the room, and a filter disposed inside the housing to purify the air introduced into the housing. And, an air induction fan for inducing the air purified by the filter to be supplied to the room through the purified air supply hole, a motor for transmitting power to the air induction fan, operation of the motor and the air purifier It includes a control board that controls the operation of the oxygen supply unit and an operation panel provided at the top of the housing to be exposed to the outside and manipulating the operation of the control board from the outside of the housing, the housing through the oxygen supply unit. An oxygen generator further includes an oxygen nozzle allowing supplied oxygen to flow into a filter, and the inlet/outlet is provided at the lower part of the housing while being connected to the oxygen supply unit, and outdoor air is supplied to the inside. An inflow and discharge housing for discharging nitrogen to the outdoors, a suction tube connected to the inflow and discharge housing and allowing outdoor air to flow into the inlet and discharge housing, and a nitrogen inside the inflow and discharge housing connected to the inflow and discharge housing A discharge tube for discharging to the outdoors, and provided on the upper part of the inlet/discharge housing so that the air introduced from the outdoors into the inlet/discharge housing through the suction tube is supplied to a filter in the housing after passing through the oxygen supply unit. an air supply hole arranged side by side with the air supply hole so that nitrogen in the oxygen supply part is discharged to the outside through the oxygen supply part and through the discharge tube; and a main suction fan that supplies power so that outdoor air flows into the inlet/discharge housing, and a main intake fan provided inside the inlet/discharge housing and connected to the discharge tube to inflow It includes a main discharge fan that supplies power so that nitrogen inside the discharge housing is discharged to the outdoors.
그러나, 이와 같은 종래 기술은 실내 및 실외의 공기 중에서 분리된 산소를 공급하기에는 효율 측면에서 불리할 뿐만 아니라, 원활한 산소 공급에 한계를 가지고, 크기 역시 커질 수 밖에 없다는 점에서 그 설치 장소 및 용도 측면에서 제한적이라는 문제점을 가지고 있었다.However, this prior art is not only disadvantageous in terms of efficiency in supplying oxygen separated from indoor and outdoor air, but also has limitations in smooth oxygen supply and has to be large in size, so it is difficult to find its installation place and use. It had the problem of being limited.
상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 산소를 원활하면서도 효율적으로 공급하도록 하고, 산소 공급과 공기 청정 기능을 함께 가짐에도 포터블로서 콤팩트한 구성을 가지도록 함으로써, 설치 장소 및 사용 용도에 때한 제한을 최소화하며, 솔라셀의 효과적인 배치를 통해 외부 전력에 대한 의존성을 감소시키는데 목적이 있다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention supplies oxygen smoothly and efficiently, and has a compact configuration as a portable even though it has both oxygen supply and air cleaning functions, so that the installation place and use The purpose is to minimize the limitations on use and reduce the dependence on external power through effective arrangement of solar cells.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시례에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention will be easily understood through the description of the following embodiments.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에 따르면, 내측으로 공급되는 물을 전기와 촉매에 의해 산소와 수소로 전기분해시키는 수전해셀; 상기 수전해셀이 내측에 설치되고, 통기홀이 다수로 형성되는 케이스; 상기 케이스 내의 공기를 상기 통기홀을 통해서 외측으로 송풍시킴과 아울러, 송풍되는 공기에 상기 수전해셀로부터 공급되는 산소가 부가되도록 설치되는 송풍팬; 상기 송풍팬으로 유입되는 공기를 필터링하도록 설치되는 필터; 상기 케이스 내에 상기 수전해셀로부터 배출되는 수소를 저장하도록 설치되는 수소저장부; 상기 수전해셀에 동작을 위한 전원을 공급하는 전원공급부; 및 상기 수전해셀에 대한 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는, 수전해 및 연료전지 가역셀을 이용한 공기 청정기가 제공된다.In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, a water electrolysis cell for electrolyzing water supplied to the inside into oxygen and hydrogen by electricity and a catalyst; a case in which the water electrolysis cell is installed and a plurality of ventilation holes are formed; a blower fan installed to blow air in the case outward through the ventilation hole and to add oxygen supplied from the water electrolysis cell to the blown air; a filter installed to filter air introduced into the blowing fan; a hydrogen storage unit installed in the case to store hydrogen discharged from the water electrolysis cell; a power supply unit supplying power for operation to the receiving cell; An air purifier using a water electrolysis and fuel cell reversible cell is provided, including a control unit for controlling an operation of the water electrolysis cell.
상기 수전해셀은, 원통형으로 이루어져서 전도성을 가진 제 1 분리부재가 메쉬구조나 다공구조를 형성하고, 상기 제 1 분리부재의 외측에 장착되는 전해질막부재가 양이온을 투과하도록 하며, 상기 전해질막부재의 외측에 장착되어 전도성을 가진 제 2 분리부재가 메쉬구조나 다공구조를 형성하고, 상기 전해질막부재의 내측면과 외측면 중 어느 하나에 형성되어 수소극 촉매를 가지는 제 1 전극층이 상기 제 1 분리부재의 외측면 또는 상기 제 2 분리부재의 내측면에 접촉하며, 상기 전해질막부재의 내측면과 외측면 중 다른 하나에 형성되어 산소극 촉매를 가지는 제 2 전극층이 상기 제 1 분리부재의 외측면 또는 상기 제 2 분리부재의 내측면에 접촉하고, 외측이 용기에 의해 감싸여져서 급수라인을 통해서 상기 용기 내에 수전해를 위한 물이 채워지며, 상기 용기로부터 수전해에 의해 발생되는 산소와 수소의 배출을 위한 산소라인과 수소라인이 연결되고, 수전해셀과 연료전지의 선택적 사용이 가능하도록 할 수 있다.The water electrolytic cell is made of a cylindrical shape so that the first separation member having conductivity forms a mesh structure or a porous structure, and the electrolyte membrane member mounted on the outside of the first separation member transmits positive ions, and the electrolyte membrane member A second separation member mounted on the outside and having conductivity forms a mesh structure or a porous structure, and a first electrode layer formed on one of the inner and outer surfaces of the electrolyte membrane member and having a hydrogen electrode catalyst A second electrode layer contacting the outer surface of the member or the inner surface of the second separation member, and formed on the other of the inner and outer surfaces of the electrolyte membrane member and having an oxygen electrode catalyst is formed on the outer surface of the first separation member. Alternatively, it contacts the inner surface of the second separation member, the outer side is covered by a container, and water for water electrolysis is filled in the container through a water supply line, and oxygen and hydrogen generated by water electrolysis from the container An oxygen line and a hydrogen line for discharge are connected, and it is possible to selectively use a water electrolysis cell and a fuel cell.
상기 수전해셀은, 상기 제 1 분리부재의 일단 개구를 차단하도록 마련되는 차단부재; 상기 제 1 분리부재의 타단 개구에 상기 수소라인과의 연결을 위해 마련되는 피팅부재; 상기 제 1 분리부재의 외측면에 전기적으로 접속되도록 마련되어, 상기 제 2 전극층과는 이격 또는 절연되도록 상기 전해질막부재를 관통함과 아울러, 상기 제 2 분리부재를 절연되도록 관통하여 외측으로 돌출되고, 상기 전원공급부로부터 전원이 공급되는 제 1 볼트단자; 상기 제 1 분리부재의 외측면에 절연되어 돌출되도록 마련되어, 상기 제 1 전극층과는 이격 또는 절연되도록 상기 전해질막부재를 관통함과 아울러, 상기 제 2 분리부재에 전기적으로 접속되도록 관통하여 외측으로 돌출되고, 상기 전원공급부로부터 전원이 공급되는 제 2 볼트단자; 상기 제 1 분리부재의 양단 외측에 끼워져서 상기 전해질막부재를 사이에 두고 상기 제 1 및 제 2 분리부재를 서로 격리시키도록 하는 실링부재; 상기 제 2 분리부재로부터 돌출되는 상기 제 1 및 제 2 볼트단자에 삽입되어 상기 제 2 분리부재 상에 설치되고, 절연재질로 이루어지는 고정플레이트; 및 상기 고정플레이트부터 돌출되는 상기 제 1 및 제 2 볼트단자에 나사체결되어 상기 고정플레이트가 상기 제 2 분리부재 상에 고정되도록 하는 고정너트;를 더 포함하고, 상기 전해질막부재 및 상기 제 2 분리부재는, 일측이 길이방향으로 절개되는 원통형으로 이루어지고, 상기 제 1 및 제 2 볼트단자 중 어느 하나가 관통하도록 일측이 개방되는 관통홈이 형성되며, 상기 제 1 및 제 2 볼트단자 중 다른 하나가 관통하도록 관통홀이 형성될 수 있다.The water electrolysis cell may include a blocking member provided to block an opening at one end of the first separation member; a fitting member provided at the opening of the other end of the first separation member to be connected to the hydrogen line; It is provided to be electrically connected to the outer surface of the first separation member, penetrates the electrolyte membrane member so as to be spaced apart or insulated from the second electrode layer, and penetrates the second separation member so as to be insulated and protrudes outward, a first volt terminal to which power is supplied from the power supply unit; Provided to insulate and protrude from the outer surface of the first separation member, penetrate the electrolyte membrane member so as to be spaced apart or insulated from the first electrode layer, and protrude outward by penetrating so as to be electrically connected to the second separation member and a second volt terminal to which power is supplied from the power supply unit; sealing members inserted at both ends of the first separation member to isolate the first and second separation members from each other with the electrolyte membrane member interposed therebetween; a fixing plate inserted into the first and second bolt terminals protruding from the second separating member, installed on the second separating member, and made of an insulating material; And a fixing nut screwed to the first and second bolt terminals protruding from the fixing plate to fix the fixing plate on the second separation member, further comprising the electrolyte membrane member and the second separation member. The member has a cylindrical shape with one side cut in the longitudinal direction, and a through-hole having one side open so that either one of the first and second bolt terminals passes therethrough is formed, and the other one of the first and second bolt terminals is formed. A through hole may be formed to pass through.
상기 전원공급부는, 상기 케이스 내에 설치되고, 동작에 필요한 전원을 공급하는 배터리; 및 상기 케이스에 노출되도록 마련되고, 태양광을 입사받아 동작에 필요한 전원과 상기 배터리의 충전에 필요한 전원을 생성하는 솔라셀;을 포함하고, 상기 케이스는, 상기 배터리의 장착을 위한 배터리장착부가 내측에 마련되고, 상면에 상기 솔라셀의 장착을 위한 셀장착홈이 형성되며, 상기 셀장착홈 내에 상기 솔라셀로부터 인출되는 케이블의 통과를 위한 배선홀이 형성되고, 상기 급수라인이 외측으로 돌출되도록 마련되고, 상기 송풍팬 및 상기 필터 각각이 장착되기 위한 팬장착부와 필터장착부가 상기 통기홀의 내측으로 전후로 연결되도록 각각 마련되며, 상기 산소라인로부터 배출되는 산소가 상기 송풍팬을 바이패스하도록 상기 산소라인에 연결되기 위한 산소공급구가 상기 송풍팬의 후단에 형성될 수 있다.The power supply unit may include a battery installed in the case and supplying power required for operation; and a solar cell provided to be exposed to the case and configured to receive sunlight and generate power required for operation and power required for charging the battery, wherein the case includes a battery mounting portion for mounting the battery inside. A cell mounting groove for mounting the solar cell is formed on the upper surface, a wiring hole for passing a cable drawn from the solar cell is formed in the cell mounting groove, and the water supply line protrudes outward. A fan mounting portion and a filter mounting portion for mounting each of the blowing fan and the filter are provided so as to be connected back and forth to the inside of the ventilation hole, and oxygen discharged from the oxygen line bypasses the blowing fan. An oxygen supply port to be connected to may be formed at the rear end of the blowing fan.
상기 수소저장부는, 수소가 저장되기 위한 금속용기 내에 수소저장합금이 수용될 수 있다.In the hydrogen storage unit, a hydrogen storage alloy may be accommodated in a metal container for storing hydrogen.
본 발명에 따른 수전해 및 연료전지 가역셀을 이용한 공기 청정기에 의하면, 산소를 원활하면서도 효율적으로 공급할 수 잇고, 산소 공급과 공기 청정 기능을 함께 가짐에도 포터블로서 콤팩트한 구성을 가지도록 함으로써, 설치 장소 및 사용 용도에 때한 제한을 최소화할 수 있으며, 솔라셀의 효과적인 배치를 통해 외부 전력에 대한 의존성을 감소시키는 효과를 가진다.According to the air purifier using water electrolysis and a reversible fuel cell according to the present invention, oxygen can be supplied smoothly and efficiently, and it has a portable and compact configuration even though it has both oxygen supply and air cleaning functions, so that the installation site And it is possible to minimize restrictions due to use, and has an effect of reducing dependence on external power through effective arrangement of solar cells.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 수전해 및 연료전지 가역셀을 이용한 공기 청정기를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 수전해 및 연료전지 가역셀을 이용한 공기 청정기를 도시한 내부 개방 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 수전해 및 연료전지 가역셀을 이용한 공기 청정기의 요부를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 수전해 및 연료전지 가역셀을 이용한 공기 청정기의 수전해셀을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 수전해 및 연료전지 가역셀을 이용한 공기 청정기의 수전해셀을 도시한 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시례에 따른 수전해 및 연료전지 가역셀을 이용한 공기 청정기의 송풍구조를 도시한 측단면도이다.1 is a perspective view illustrating an air purifier using water electrolysis and a reversible fuel cell cell according to an embodiment of the present invention.
2 is an internally opened perspective view illustrating an air purifier using water electrolysis and a reversible fuel cell cell according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view showing main parts of an air purifier using water electrolysis and a reversible fuel cell cell according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view illustrating a water electrolysis cell of an air purifier using a water electrolysis and fuel cell reversible cell according to an embodiment of the present invention.
5 is an exploded perspective view illustrating a water electrolysis cell of an air purifier using a water electrolysis and fuel cell reversible cell according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional side view illustrating a blowing structure of an air purifier using water electrolysis and a reversible fuel cell cell according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다. Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood in such a way as to include all changes, equivalents, or substitutes included in the technical spirit and scope of the present invention, and may be modified in various other forms. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals will be assigned to the same or corresponding components regardless of reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 수전해 및 연료전지 가역셀을 이용한 공기 청정기를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 수전해 및 연료전지 가역셀을 이용한 공기 청정기를 도시한 내부 개방 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 수전해 및 연료전지 가역셀을 이용한 공기 청정기의 요부를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing an air purifier using water electrolysis and fuel cell reversible cells according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an air purifier using water electrolysis and fuel cell reversible cells according to an embodiment of the present invention FIG. 3 is a perspective view showing main parts of an air purifier using water electrolysis and fuel cell reversible cells according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 수전해 및 연료전지 가역셀을 이용한 공기 청정기(10)는 수전해셀(100), 케이스(200), 송풍팬(300), 필터(400), 수소저장부(500), 전원공급부(610,620) 및 제어부를 포함할 수 있다.1 to 3, an
도 2 내지 도 5를 참조하면, 수전해셀(100)은 내측으로 공급되는 물을 전기와 촉매에 의해 산소와 수소로 전기분해시키도록 하는데, 수전해장치와 연료전지 간의 양방향 전환을 가능하도록 할 수 있고, 이를 위해 제 1 분리부재(110), 전해질막부재(120), 제 2 분리부재(130), 제 1 전극층(140), 제 2 전극층(150) 및 용기(170)를 포함할 수 있는데, 산소극 구성품 탄소부식 문제를 발생시키는 카본 재료의 분리판, 가스확산층, 촉매 담지체를 사용하지 않고, 내부식성을 가지는 전기전도성 금속 분리판, 티타늄 파우더 촉매 담지체를 사용하여, 고전위(1.4V 이상)의 내구성을 높이도록 할 수 있다.2 to 5, the
제 1 분리부재(110)는 원통형으로 이루어지고, 메쉬구조나 다공(111)구조가 형성되며, 전도성을 가진다. 제 1 분리부재(110)는 제 2 분리부재(130)와 마찬가지로, 일반적인 적층형 연료전지의 엔드플레이트, 집전판, 유로라인 분리판, 가스 확산층, 보조촉매의 기능을 통합적으로 수행하도록 할 수 있다. 또한 제 1 분리부재(110) 역시 유연성을 가지도록 구성될 수 있다. 제 1 분리부재(110)는 일례로, 수소극 분리판으로서, 본 실시례에서처럼 배터리(10)의 전원을 공급받는 수전해 모드에서는 생성되는 수소 기체가 배출되는 통로로 사용될 수 있고, 램프 등의 전기기구에 전원을 공급하기 위한 연료전지 모드에서는 연료인 수소의 공급 채널이 되며, 전자의 이동라인 역할도 수행할 수 있는데, 이에 한하지 않고, 다른 예에 따라 산소극 분리판으로서 역할을 할 수도 있음은 물론이다. The
전해질막부재(120)는 제 1 분리부재(110)의 외측에 장착되기 위해 곡률을 이루도록 형성되고, 유연성을 가지며, 양이온 투과를 위한 막부재로 이루어지고, 예컨대 고체고분자형 양이온 투과 전해질막으로 이루어질 수 있다. 전해질막부재(120)는 제 2 분리부재(130) 등과 함께 연성을 가지는 재질로 이루어짐으로써, 튜브 형태의 연료관 외주면에 간단히 부착되도록 할 수 있다.The
제 2 분리부재(130)는 전해질막부재(120)의 외측에 장착되기 위하여 곡률을 이루도록 형성되고, 메쉬(131)구조나 다공구조가 형성되며, 유연성과 전도성을 가진다. 제 2 분리부재(130)는 일례로 산소극 분리판으로서, 배터리(10)의 전원을 공급받는 수전해 모드에서는 연료인 물이 외부에서 공급되는 통로역할과 생성되는 산소 기체 방울이 배출되는 통로역할을 할 수 있고, 램프 등의 전기기구에 전원을 공급하기 위한 연료전지 모드에서는 외부 산소 기체의 공급 채널이 되며, 전자의 이동라인 역할도 수행할 수 있는데, 이에 한하지 않고 다른 예에 따라 수소극 분리판으로서 역할을 할 수도 있음은 물론이다.The
전해질막부재(120) 및 제 2 분리부재(130)는 일측이 길이방향으로 절개되는 원통형으로 이루어질 수 있고, 제 1 및 제 2 볼트단자(163,164) 중 어느 하나가 관통하도록 일측이 개방되는 관통홈(121,132)이 형성될 수 있으며, 제 1 및 제 2 볼트단자(163,164) 중 다른 하나가 관통하도록 관통홀(122,133)이 형성될 수 있다.The
제 1 또는 제 2 분리부재(110,130)는 스테인레스스틸, 티타늄, 알루미늄, 구리 중에서 선택되는 어느 하나의 표면에 이리듐(Ir), 루테늄(Ru) 및 백금(Pt) 중 어느 하나가 코팅될 수 있다.Any one of iridium (Ir), ruthenium (Ru), and platinum (Pt) may be coated on the surface of any one selected from stainless steel, titanium, aluminum, and copper of the first or
제 1 전극층(140)은 전해질막부재(120)의 내측면과 외측면 중 어느 하나에 형성되어, 제 1 분리부재(110)의 외측면 또는 제 2 분리부재(130)의 내측면에 접촉하고, 전해질막부재(120)와 함께 유연하게 변형되며, 수소극 촉매를 가진다. 이로 인해 제 1 전극층(140)은 제 1 분리부재(110)와 전해질막부재(120) 사이에 개재되거나, 제 2 분리부재(130)와 전해질막부재(120) 사이에 개재될 수 있다. 제 1 전극층(140)은 수소극 촉매와 전극 부분으로 구성되되, 촉매로는 카본담지 백금이 사용될 수 있으며, 전해질막부재(120)의 표면에 코팅으로 형성될 수 있다. 제 1 전극층(140)은 촉매-전극 부분을 커버하는 기체 확산층(GDL)으로 얇은 카본섬유가 전극 표면에 함께 결합될 수 있다.The
제 2 전극층(150)은 전해질막부재(120)의 내측면과 외측면 중 다른 하나에 형성되어, 제 1 분리부재(110)의 외측면 또는 제 2 분리부재(130)의 내측면에 접촉하고, 전해질막부재(120)와 함께 유연하게 변형되며, 산소극 촉매를 가진다. 이로 인해 제 2 전극층(150)은 제 1 분리부재(110)와 전해질막부재(120) 사이에 개재되거나, 제 2 분리부재(130)와 전해질막부재(120) 사이에 개재될 수 있다. 이러한 제 2 전극층(150)은 본 실시례에서처럼 일례로 전해질막부재(120)의 외측면에 마련될 수 있는데, 예컨대 이리듐, 루테늄, 산화이리듐, 산화루테늄 등의 희토류 금속과 백금이 나피온 솔루션과 혼합되어 전해질막부재(120)에 코팅에 의해 형성될 수 있다.The
제 2 전극층(150)에서 산소극 촉매는 물 배출과 산소 버블 배출이 용이하도록 티타늄 파우더 담지체를 사용할 수 있다. 티타늄 파우더 담지체는 비표면적이 넓으면서 입자 내의 기공에 의해 촉매 물질의 담지를 가능하도록 하는데, 예컨대, 촉매 물질에 해당하는 백금, 이리듐, 루테늄, 백금-이리듐합금 및 백금-루테늄합금 중에서 적어도 하나 이상을 담지할 수 있다. 또한, 산소극 촉매는 티타늄 파우더 담지체와 물리적으로 혼합되어 담지될 수 있고, 나피온 아이오노머 바인더(Nafion sol.)를 이용한 촉매 슬러리 제조 과정에서 일체의 카본물질이 배제되도록 제조될 수 있다. 상기의 촉매 물질은 나노(nano) 또는 마이크로(micro) 사이즈일 수 있다. 또한 티타늄 파우더 담지체는 이러한 촉매 물질 크기의 5-200배 크기일 수 있다. 또한 산소극 촉매는 티타늄 파우더 담지체와 물리적으로 혼합되어 촉매층을 형성할 때, 최적의 촉매로서의 기능을 위하여, 티타늄 파우더 담지체에 대한 촉매 물질의 담지량이 0.1~1mg/cm2임과 아울러, 티타늄 파우더 담지체의 전체 중량에 대하여 50~99 중량%일 수 있다. 제 2 전극층(150)은 티타늄 파우더 담지체에 분산된 촉매 입자로서, 전해질막부재(120) 위에 코팅되어 건조과정을 거침으로써 형성될 수 있다.In the
용기(170)는 수전해셀(100)의 외측을 감싸고, 급수라인(171)을 통해서 내측에 수전해를 위한 물이 채워지며, 내측으로 수전해에 의해 발생되는 산소와 수소의 배출을 위한 산소라인(172)과 수소라인(173)이 각각 연결될 수 있다. 또한 급수라인(171)에는 개폐를 위한 개폐수단이나 밸브가 설치될 수 있음은 물론이다. 용기(170)는 개폐를 위하여 캡(174)이 나사 결합이나 그 밖의 착탈 가능하도록 결합될 수 있고, 캡(174)에 예컨대 수소라인(173)이 외측으로 인출되도록 구성될 수도 있다.The
본 발명의 일 실시례에 따른 수전해 및 연료전지 가역셀(100)은 차단부재(161), 피팅부재(162), 제 1 볼트단자(163) 및 제 2 볼트단자(164)를 더 포함할 수 있고, 나아가서, 실링부재(165), 고정플레이트(166) 및 고정너트(167)를 더 포함할 수 있다.The water electrolysis and fuel cell
차단부재(161)는 제 1 분리부재(110)의 일단 개구를 차단하도록 마련되는데, 예컨대 제 1 분리부재(110)의 일단 개구에 억지 끼움이나 나사 결합을 비롯하여 다양한 방식에 의해 기밀되게 결합될 수 있고, 일례로 본 실시례에서처럼 일단이 개방되는 용기로 이루어질 수 있다. 이러한 차단부재(161)는 용기 형태를 이루게 되어 동작 모드에 따라, 기체 또는 물의 수집이나 공급 등의 역할을 할 수 있다.The blocking
피팅부재(162)는 제 1 분리부재(110)의 타단 개구에 수소라인(173)과의 연결을 위해 마련된다. 피팅부재(162)는 제 1 가스관(231)과의 연결을 매개하는 결합링(162a)이 착탈 가능하게 결합될 수 있다.The
제 1 볼트단자(163)는 제 1 분리부재(110)의 외측면에 전기적으로 접속되도록 마련되어, 제 2 전극층(150)과는 이격 또는 절연되도록 전해질막부재(120)를 관통함과 아울러, 제 2 분리부재(130)를 절연되도록 관통하여 외측으로 돌출되고, 전원공급부(610,620)로부터 전원이 공급된다. 이를 위해, 제 1 볼트단자(163)는 예컨대 일부 또는 전부가 도전성 재질로 이루어져서 제 1 분리부재(110) 상에 수직되게 용접이나 볼팅 등에 의해 일체를 이루도록 마련될 수 있으며, 제 1 전극층(140)과는 제 1 분리부재(110)를 매개로 또는 직접 전기적으로 접속될 수 있다. 제 1 볼트단자(163)는 제 2 분리부재(130)와의 절연을 위하여 접촉되는 부분이 절연재질로 이루어지거나, 제 2 분리부재(130)와의 접촉 부분에 별도의 절연부재를 설치함으로써 제 2 분리부재(130)에 절연될 수 있다. The
제 2 볼트단자(164)는 제 1 분리부재(110)의 외측면에 절연되어 돌출되도록 마련되어, 제 1 전극층(140)과는 이격 또는 절연되도록 전해질막부재(120)를 관통함과 아울러, 제 2 분리부재(130)에 전기적으로 접속되도록 관통하여 외측으로 돌출되고, 전원공급부(610,620)로부터 전원이 공급된다. 이를 위해, 제 2 볼트단자(164)는 예컨대 절연재질로 이루어져서 제 1 분리부재(110) 상에 직접 수직되게 억지 끼움이나 나사체결 등을 비롯하여 다양한 방식에 의해 고정되거나, 별도의 절연부재를 매개로 제 1 분리부재(110) 상에 수직되게 고정될 수 있으며, 제 2 전극층(140)과는 제 2 분리부재(130)를 매개로 또는 직접 전기적으로 접속될 수 있다. 제 2 볼트단자(164)는 제 2 분리부재(130)에 전기적으로 접속되기 위하여, 제 2 분리부재(130)에 접촉되는 부분이 도전성재질로 이루어지거나, 제 2 분리부재(130)와의 접촉 부분에 별도의 도전성부재를 설치할 수 있다.The
실링부재(165)는 제 1 분리부재(110)의 양단 외측에 끼워져서 전해질막부재(120)를 사이에 두고 제 1 및 제 2 분리부재(110,130)를 서로 격리시키도록 하는데, 예컨대 고무나 신축성 합성수지재의 링부재로 이루어질 수 있다. 한편, 제 1 및 제 2 분리부재(110,130) 등의 양단을 실링제나 추가 실링부재를 사용하여 추가적으로 실링 처리될 수 있다.The sealing
고정플레이트(166)는 제 2 분리부재(130)로부터 돌출되는 제 1 및 제 2 볼트단자(163,164)에 삽입되어 제 2 분리부재(130) 상에 설치되고, 절연재질로 이루어질 수 있다. 고정플레이트(166)는 제 1 및 제 2 볼트단자(163,164)가 쉽게 삽입되도록 측부가 개방되는 체결홈(166a)이 형성될 수 있다.The fixing
고정너트(167)는 고정플레이트(166)부터 돌출되는 제 1 및 제 2 볼트단자(163,164)에 각각 나사체결되어 고정플레이트(166)가 제 2 분리부재(130) 상에 고정되도록 할 수 있다.The fixing
케이스(200)는 수전해셀(100)이 내측에 설치되고, 통기홀(220)이 다수로 형성된다. 통기홀(220)은 케이스(200)에서 내측으로 공기 흡입 및 송풍을 위하여, 일측면 또는 양측면에 다수로 형성될 수 있다. The
케이스(200)는 후술하게 될 전원공급부(610,620)에 해당하는 배터리(610)의 장착을 위한 배터리장착부(213)가 내측에 마련될 수 있고, 상면에 전원공급부(610,620)에 해당하는 솔라셀(620)의 장착을 위한 셀장착홈(230)이 형성될 수 있으며, 셀장착홈(230) 내에 솔라셀(620)로부터 인출되는 케이블(미도시)의 통과를 위한 배선홀(231)이 형성될 수 있다. 또한 케이스(200)는 급수라인(171)이 외측으로 돌출되도록 마련될 수 있고, 송풍팬(300) 및 필터(400) 각각이 장착되기 위한 팬장착부(211)와 필터장착부(212)가 통기홀(220)의 내측으로 전후로 연결되도록 각각 마련될 수 있으며, 산소라인(172)로부터 배출되는 산소가 송풍팬(300)을 바이패스(by-pass)하도록 산소라인(172)에 연결되기 위한 산소공급구(172a)가 송풍팬(300)의 후단에 형성될 수 있다.The
송풍팬(300)은 케이스(200) 내의 공기를 통기홀(220)을 통해서 외측으로 송풍시킴과 아울러, 송풍되는 공기에 수전해셀(100)로부터 공급되는 산소가 부가되도록 설치될 수 있다.The blowing
필터(400)는 송풍팬(300)으로 유입되는 공기를 필터링하도록 설치된다. 필터(400)는 예컨대 송풍팬(300)의 전단에 설치될 수 있고, 필터링을 마친 공기가 송풍팬(300) 측으로 공급되도록 할 수 있다. 필터(400)는 예컨대, 프리 필터, HEPA 필터, 활성탄 필터 등을 비롯하여, 다양한 필터 조립체로 이루어질 수 있고, HEPA 필터 단일로도 이루어질 수 있다.The
수소저장부(500)는 케이스(200) 내에 수전해셀(100)로부터 배출되는 수소를 저장하도록 설치된다. 수소저장부(500)는 수소가 저장되기 위한 금속용기(510) 내에 수소저장합금이 수용될 수 있다. 이러한 금속용기(510)는 수전해셀(100)로부터 인출되는 수소라인(173)과 연결되되, 착탈 가능하게 나사 결합 등에 결합되는 캡(520)을 통해 수소라인(173)이 연결되도록 구성될 수 있다. 금속용기(510) 내에 수용되는 수소저장합금은 수소가 금속의 틈 사이로 스며들기 쉬워 금속을 무르게 하는 것을 활용한 것으로서, 수소를 흡수하여 금속수화물이 된다. 수소저장합금을 사용하여 수소를 저장하면, 가스로 저장하는 것보다 부피가 1/3 ~ 1/5로 줄어들 뿐 아니라, 폭발의 위험이 없어 안전하다. 이러한 수소저장합금은 마그네슘계, 팔라듐계, 티탄계, 희토류계 합금 등이 사용될 수 있다. 수소저장합금에 저장된 수소는 수전해셀(100)에서 연료전지에 의한 발전에 활용되도록 공급될 수 있다.The
전원공급부(610,620)는 수전해셀(100)에 동작을 위한 전원을 공급하도록 한다. 전원공급부(610,620)는 케이스(200) 내에 설치될 수 있고, 동작에 필요한 전원을 공급하는 배터리(610)와, 케이스(200)에 노출되도록 마련될 수 있고, 태양광을 입사받아 동작에 필요한 전원과 배터리(610)의 충전에 필요한 전원을 생성하는 솔라셀(620)을 포함할 수 있다. 따라서, 전원공급부(610,620)는 솔라셀(620)에 조사되는 태양광을 전기로 변환하여 배터리(610)에 저장하고, 배터리(610)에 저장된 전기를 동작에 필요한 전기로 변환하여 수전해셀(100) 및 송풍팬(300)에 제공하도록 한다. 또한 후술하게 되는 PCB(700)에는 솔라셀(620)의 전기를 배터리(610)에 충전하기 위한 전원으로 변경하기 위한 충전회로와, 배터리(610)의 전기를 동작에 필요한 전기로 변환하는 변압회로 등이 포함될 수 있다.The
제어부는 수전해셀(100)에 대한 동작을 제어하도록 하는데, 예컨대 외부에 마련되는 조작부의 조작신호에 해당하는 동작, 예컨대 송풍팬(300)의 온(on) 또는 오프(off), 수전해셀(100)에 의한 산소의 발생 동작 온(on) 또는 오프(off) 등을 수행하도록 할 수 있다. 제어부는 본 실시례에서처럼 PCB(700)로 구현되어 케이스(200)의 내측에 설치될 수 있다. The control unit controls the operation of the receiving
이와 같은 본 발명에 따른 수전해 및 연료전지 가역셀을 이용한 공기 청정기에 따르면, 산소를 원활하면서도 효율적으로 공급할 수 잇고, 산소 공급과 공기 청정 기능을 함께 가짐에도 콤팩트한 구성을 가지도록 함으로써, 설치 장소 및 사용 용도에 때한 제한을 최소화할 수 있다.According to the air purifier using the water electrolysis and fuel cell reversible cell according to the present invention, oxygen can be supplied smoothly and efficiently, and it has a compact configuration even though it has both oxygen supply and air cleaning functions, so that the installation site And it is possible to minimize the limitations due to the purpose of use.
또한 본 발명에 따르면, 솔라셀의 효과적인 배치를 통해 외부 전력에 대한 의존성을 감소시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, dependence on external power can be reduced through effective arrangement of solar cells.
이와 같이 본 발명에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시례에 한정되어서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, but various modifications and variations can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, and should be defined by not only the claims to be described later, but also those equivalent to these claims.
100 : 수전해셀 110 : 제 1 분리부재
111 : 다공 120 : 전해질막부재
121 : 관통홈 122 : 관통홀
130 : 제 2 분리부재 131 : 메쉬
132 : 관통홈 133 : 관통홀
140 : 제 1 전극층 150 : 제 2 전극층
161 : 차단부재 162 : 피팅부재
162a : 결합링 163 : 제 1 볼트단자
164 : 제 2 볼트단자 165 : 실링부재
166 : 고정플레이트 166a : 체결홈
167 : 고정너트 170 : 용기
171 : 급수라인 172 : 산소라인
172a : 산소공급구 173 : 수소라인
174 : 캡 200 : 케이스
210 : 수용공간 211 : 팬장착부
212 : 필터장착부 213 : 배터리장착부
220 : 통기홀 230 : 셀장착홈
231 : 배선홀 300 : 송풍팬
400 : 필터 500 : 수소저장부
510 : 용기 520 : 캡
610 : 배터리 620 : 솔라셀
700 : PCB 710 : 케이블100: receiving cell 110: first separation member
111: porous 120: electrolyte membrane member
121: through hole 122: through hole
130: second separation member 131: mesh
132: through hole 133: through hole
140: first electrode layer 150: second electrode layer
161: blocking member 162: fitting member
162a: coupling ring 163: first bolt terminal
164: second bolt terminal 165: sealing member
166: fixed
167: fixing nut 170: container
171: water supply line 172: oxygen line
172a: oxygen supply port 173: hydrogen line
174: cap 200: case
210: receiving space 211: fan mounting part
212: filter mounting part 213: battery mounting part
220: ventilation hole 230: cell mounting groove
231: wiring hole 300: blowing fan
400: filter 500: hydrogen storage unit
510: container 520: cap
610: battery 620: solar cell
700: PCB 710: cable
Claims (5)
상기 수전해셀이 내측에 설치되고, 통기홀이 다수로 형성되는 케이스;
상기 케이스 내의 공기를 상기 통기홀을 통해서 외측으로 송풍시킴과 아울러, 송풍되는 공기에 상기 수전해셀로부터 공급되는 산소가 부가되도록 설치되는 송풍팬;
상기 송풍팬으로 유입되는 공기를 필터링하도록 설치되는 필터;
상기 케이스 내에 상기 수전해셀로부터 배출되는 수소를 저장하도록 설치되는 수소저장부;
상기 수전해셀에 동작을 위한 전원을 공급하는 전원공급부; 및
상기 수전해셀에 대한 동작을 제어하는 제어부;
를 포함하고,
상기 수전해셀은,
원통형으로 이루어져서 전도성을 가진 제 1 분리부재가 메쉬구조나 다공구조를 형성하고, 상기 제 1 분리부재의 외측에 장착되는 전해질막부재가 양이온을 투과하도록 하며, 상기 전해질막부재의 외측에 장착되어 전도성을 가진 제 2 분리부재가 메쉬구조나 다공구조를 형성하고, 상기 전해질막부재의 내측면과 외측면 중 어느 하나에 형성되어 수소극 촉매를 가지는 제 1 전극층이 상기 제 1 분리부재의 외측면 또는 상기 제 2 분리부재의 내측면에 접촉하며, 상기 전해질막부재의 내측면과 외측면 중 다른 하나에 형성되어 산소극 촉매를 가지는 제 2 전극층이 상기 제 1 분리부재의 외측면 또는 상기 제 2 분리부재의 내측면에 접촉하고, 외측이 용기에 의해 감싸여져서 급수라인을 통해서 상기 용기 내에 수전해를 위한 물이 채워지며, 상기 용기로부터 수전해에 의해 발생되는 산소와 수소의 배출을 위한 산소라인과 수소라인이 연결되고, 수전해셀과 연료전지의 선택적 사용이 가능하도록 하고,
상기 전원공급부는,
상기 케이스 내에 설치되고, 동작에 필요한 전원을 공급하는 배터리; 및
상기 케이스에 노출되도록 마련되고, 태양광을 입사받아 동작에 필요한 전원과 상기 배터리의 충전에 필요한 전원을 생성하는 솔라셀;을 포함하고,
상기 케이스는,
상기 배터리의 장착을 위한 배터리장착부가 내측에 마련되고, 상면에 상기 솔라셀의 장착을 위한 셀장착홈이 형성되며, 상기 셀장착홈 내에 상기 솔라셀로부터 인출되는 케이블의 통과를 위한 배선홀이 형성되고, 상기 급수라인이 외측으로 돌출되도록 마련되고, 상기 송풍팬 및 상기 필터 각각이 장착되기 위한 팬장착부와 필터장착부가 상기 통기홀의 내측으로 전후로 연결되도록 각각 마련되며, 상기 산소라인로부터 배출되는 산소가 상기 송풍팬을 바이패스하도록 상기 산소라인에 연결되기 위한 산소공급구가 상기 송풍팬의 후단에 형성되는, 수전해 및 연료전지 가역셀을 이용한 공기 청정기.A water electrolytic cell that electrolyzes water supplied to the inside into oxygen and hydrogen by electricity and a catalyst;
a case in which the water electrolysis cell is installed and a plurality of ventilation holes are formed;
a blower fan installed to blow air in the case outward through the ventilation hole and to add oxygen supplied from the water electrolysis cell to the blown air;
a filter installed to filter air introduced into the blowing fan;
a hydrogen storage unit installed in the case to store hydrogen discharged from the water electrolysis cell;
a power supply unit supplying power for operation to the receiving cell; and
a control unit controlling an operation of the receiving cell;
including,
The water electrolysis cell,
The first separation member having a cylindrical shape and having conductivity forms a mesh structure or a porous structure, the electrolyte membrane member mounted on the outside of the first separation member allows positive ions to pass through, and is mounted on the outside of the electrolyte membrane member to improve conductivity. A second separation member having a mesh structure or a porous structure is formed, and the first electrode layer having a hydrogen electrode catalyst formed on one of the inner and outer surfaces of the electrolyte membrane member is formed on the outer surface of the first separation member or the outer surface of the first separator. A second electrode layer in contact with the inner surface of the second separator and formed on the other of the inner and outer surfaces of the electrolyte membrane member and having an oxygen electrode catalyst is formed on the outer surface of the first separator or the second separator. In contact with the inner surface of, the outer side is wrapped by a container so that water for water electrolysis is filled in the container through a water supply line, and an oxygen line for discharging oxygen and hydrogen generated by water electrolysis from the container The hydrogen line is connected, and the selective use of the water electrolysis cell and the fuel cell is possible,
The power supply unit,
a battery installed in the case and supplying power required for operation; and
A solar cell provided to be exposed to the case and generating power required for operation and charging of the battery by receiving sunlight;
The case is
A battery mounting portion for mounting the battery is provided inside, a cell mounting groove for mounting the solar cell is formed on the upper surface, and a wiring hole for passing a cable drawn from the solar cell is formed in the cell mounting groove. The water supply line is provided so as to protrude outward, a fan mounting portion and a filter mounting portion for mounting each of the blowing fan and the filter are provided so as to be connected back and forth to the inside of the ventilation hole, and oxygen discharged from the oxygen line An air purifier using water electrolysis and fuel cell reversible cells, wherein an oxygen supply port for connecting to the oxygen line to bypass the blowing fan is formed at a rear end of the blowing fan.
상기 수전해셀은,
상기 제 1 분리부재의 일단 개구를 차단하도록 마련되는 차단부재;
상기 제 1 분리부재의 타단 개구에 상기 수소라인과의 연결을 위해 마련되는 피팅부재;
상기 제 1 분리부재의 외측면에 전기적으로 접속되도록 마련되어, 상기 제 2 전극층과는 이격 또는 절연되도록 상기 전해질막부재를 관통함과 아울러, 상기 제 2 분리부재를 절연되도록 관통하여 외측으로 돌출되고, 상기 전원공급부로부터 전원이 공급되는 제 1 볼트단자;
상기 제 1 분리부재의 외측면에 절연되어 돌출되도록 마련되어, 상기 제 1 전극층과는 이격 또는 절연되도록 상기 전해질막부재를 관통함과 아울러, 상기 제 2 분리부재에 전기적으로 접속되도록 관통하여 외측으로 돌출되고, 상기 전원공급부로부터 전원이 공급되는 제 2 볼트단자;
상기 제 1 분리부재의 양단 외측에 끼워져서 상기 전해질막부재를 사이에 두고 상기 제 1 및 제 2 분리부재를 서로 격리시키도록 하는 실링부재;
상기 제 2 분리부재로부터 돌출되는 상기 제 1 및 제 2 볼트단자에 삽입되어 상기 제 2 분리부재 상에 설치되고, 절연재질로 이루어지는 고정플레이트; 및
상기 고정플레이트부터 돌출되는 상기 제 1 및 제 2 볼트단자에 나사체결되어 상기 고정플레이트가 상기 제 2 분리부재 상에 고정되도록 하는 고정너트;를 더 포함하고,
상기 전해질막부재 및 상기 제 2 분리부재는,
일측이 길이방향으로 절개되는 원통형으로 이루어지고, 상기 제 1 및 제 2 볼트단자 중 어느 하나가 관통하도록 일측이 개방되는 관통홈이 형성되며, 상기 제 1 및 제 2 볼트단자 중 다른 하나가 관통하도록 관통홀이 형성되는, 수전해 및 연료전지 가역셀을 이용한 공기 청정기.The method of claim 1,
The water electrolysis cell,
a blocking member provided to block the opening of one end of the first separating member;
a fitting member provided at the opening of the other end of the first separation member to be connected to the hydrogen line;
It is provided to be electrically connected to the outer surface of the first separation member, penetrates the electrolyte membrane member so as to be spaced apart or insulated from the second electrode layer, and penetrates the second separation member so as to be insulated and protrudes outward, a first volt terminal to which power is supplied from the power supply unit;
Provided to insulate and protrude from the outer surface of the first separation member, penetrate the electrolyte membrane member so as to be spaced apart or insulated from the first electrode layer, and protrude outward by penetrating so as to be electrically connected to the second separation member and a second volt terminal to which power is supplied from the power supply unit;
sealing members inserted at both ends of the first separation member to isolate the first and second separation members from each other with the electrolyte membrane member interposed therebetween;
a fixing plate inserted into the first and second bolt terminals protruding from the second separating member, installed on the second separating member, and made of an insulating material; and
A fixing nut screwed to the first and second bolt terminals protruding from the fixing plate to fix the fixing plate on the second separating member; further comprising,
The electrolyte membrane member and the second separation member,
It is made of a cylindrical shape with one side cut in the longitudinal direction, and a through hole having one side open is formed so that either one of the first and second bolt terminals passes through, and the other one of the first and second bolt terminals passes through. An air purifier using water electrolysis and fuel cell reversible cells in which a through hole is formed.
상기 수소저장부는,
수소가 저장되기 위한 금속용기 내에 수소저장합금이 수용되는, 수전해 및 연료전지 가역셀을 이용한 공기 청정기.According to claim 1 or claim 3,
The hydrogen storage unit,
An air purifier using water electrolysis and a fuel cell reversible cell in which a hydrogen storage alloy is accommodated in a metal container for storing hydrogen.
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CN112344508A (en) * | 2019-08-09 | 2021-02-09 | 科瓦特奎夫有限责任公司 | Energy self-sufficient type water electrolysis fuel cell pure water air purification system |
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