KR20240031925A - Flow plate for electrolysis cell and electrolysis cell comprising same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기분해 셀용 유로 플레이트 및 이를 포함하는 전기분해 셀에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트는, 전기화학적 반응을 일으키는 전극과 대면되는 전기분해 셀용 유로 플레이트로서, 원료 유체를 공급하는 다수개로 분기된 분기유로가 형성된 공급측 유로부, 및 상기 공급측 유로부와 일측부가 연결되어, 공급되는 상기 원료 유체가 이동되는 다수개의 채널(Channel)이 형성된 채널부를 포함하며, 상기 공급측 유로부는 복수개의 유로블럭이 구비되고, 복수개의 상기 유로블럭을 통해 상기 분기유로가 다수개로 분기되며, 다수개로 분기된 상기 분기유로의 각 폭은 균일하다.The present invention relates to a flow path plate for an electrolysis cell and an electrolysis cell including the same. The flow path plate for an electrolysis cell according to the present invention is a flow path plate for an electrolysis cell that faces an electrode that causes an electrochemical reaction, and supplies raw material fluid. a supply-side flow path portion formed with a plurality of branched branch flow paths, and a channel portion connected to one side of the supply-side flow path part and forming a plurality of channels through which the supplied raw material fluid moves, wherein the supply-side flow path portion includes a plurality of channels. A flow path block is provided, the branch flow path is branched into a plurality of channels through the plurality of flow blocks, and each width of the branch flow path branched into a plurality of branches is uniform.
Description
본 발명은 전기분해 셀용 유로 플레이트 및 이를 포함하는 전기분해 셀에 관한 것이다. The present invention relates to a flow path plate for an electrolysis cell and an electrolysis cell including the same.
이산화탄소(CO2)를 전기분해하여 CO 또는 에틸렌 등의 유용한 자원으로 전환하는 셀에 있어, 스케일 업을 위해 Stacking 이외에도 대면적화를 통해 활성면적을 일정 수준 이상 확보할 필요가 있다.In cells that electrolyze carbon dioxide (CO2) and convert it into useful resources such as CO or ethylene, in order to scale up, it is necessary to secure a certain level of active area through enlarging the area in addition to stacking.
대면적 셀 설계 시에는 전체 활성 면적에 CO2 기체 및 전해액을 균일하게 공급할 수 있는 유로 구조 설계가 중요하다.When designing a large-area cell, it is important to design a flow path structure that can uniformly supply CO2 gas and electrolyte to the entire active area.
종래의 CO2 전기화학 전환 기술에 대한 연구는 대부분 소규모 셀에서의 성능 확보에 초점이 맞추어져 왔으며, 이러한 소규모 셀의 구보를 그대로 적용하여 셀의 활성면적을 증가시켰을 때, 대면적 셀의 효율이 소규모 셀 대비 저하될 수 있다.Most of the research on conventional CO2 electrochemical conversion technology has focused on securing performance in small cells, and when the active area of the cell is increased by applying the same method of small cells, the efficiency of large-area cells increases in small cells. It may be lower compared to the cell.
본 발명의 하나의 관점은 물질 전달 특성 및 셀 성능 효율을 향상시킬 수 있는 전기분해 셀용 유로 플레이트 및 이를 포함하는 전기분해 셀을 제공하기 위한 것이다.One aspect of the present invention is to provide a flow path plate for an electrolysis cell that can improve mass transfer characteristics and cell performance efficiency and an electrolysis cell including the same.
본 발명의 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트는 전기화학적 반응을 일으키는 전극과 대면되는 전기분해 셀용 유로 플레이트로서, 원료 유체를 공급하는 다수개로 분기된 분기유로가 형성된 공급측 유로부, 및 상기 공급측 유로부와 일측부가 연결되어, 공급되는 상기 원료 유체가 이동되는 다수개의 채널(Channel)이 형성된 채널부를 포함하며, 상기 공급측 유로부는 복수개의 유로블럭이 구비되고, 복수개의 상기 유로블럭을 통해 상기 분기유로가 다수개로 분기되며, 다수개로 분기된 상기 분기유로의 각 폭은 균일할 수 있다.The flow path plate for an electrolysis cell according to an embodiment of the present invention is a flow path plate for an electrolysis cell that faces an electrode that causes an electrochemical reaction, and includes a supply side flow path portion formed with a plurality of branched flow paths for supplying raw material fluid, and the supply side flow path. It includes a channel part where the part and one side are connected to form a plurality of channels through which the supplied raw material fluid moves, wherein the supply side flow path part is provided with a plurality of flow path blocks, and the branch flow path flows through the plurality of flow blocks. is branched into a plurality of branches, and each width of the branch passages branched into a plurality of branches may be uniform.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전기분해 셀은 상기 본 발명의 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트 및 상기 유로 플레이트와 대면되는 상기 전극을 포함할 수 있다.Additionally, the electrolysis cell according to the embodiment of the present invention may include a flow path plate for an electrolysis cell according to the embodiment of the present invention and the electrode facing the flow path plate.
본 발명에 따르면, 전극과 대면되는 전기분해 셀용 유로 플레이트에서, 원료 유체를 공급하는 다수개로 분기된 분기유로가 형성된 공급측 유로부에서 복수개의 유로블럭을 통해 균일한 분기유로의 폭을 갖도록 유로를 분기함에 따라, 원료 유체가 이동되는 채널부의 다수개의 채널(Channel)로 원료 유체가 균일하게 유동되도록 공급할 수 있다.According to the present invention, in the flow path plate for an electrolysis cell facing the electrode, the flow path is branched to have a uniform branch flow path width through a plurality of flow path blocks in the supply side flow path portion where a plurality of branched flow paths for supplying the raw material fluid are formed. Accordingly, the raw material fluid can be supplied to flow uniformly through a plurality of channels of the channel portion through which the raw material fluid moves.
이에 따라, 반응물 유체의 흐름이 개선되어 전기화학 반응에 필요한 물질 전달 특성이 개선되고, 이를 통해 성능 효율을 최적화되며, 국부적인 열화를 방지하여 내구성이 향상된다.Accordingly, the flow of the reactant fluid is improved, improving the mass transfer characteristics required for the electrochemical reaction, optimizing performance efficiency, and improving durability by preventing local deterioration.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기분해 셀을 예시적으로 나타낸 측면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트를 예시적으로 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트에서 공급측 유로부의 일부를 확대하여 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트를 예시적으로 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트에서 공급측 유로부의 일부를 확대하여 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트를 예시적으로 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트에서 공급측 유로부의 일부를 확대하여 나타낸 평면도이다.
도 8은 비교예 1에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트에서 유속분포를 나타낸 이미지이다.
도 9는 제조예 1에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트에서 유속분포를 나타낸 이미지이다.
도 10은 제조예 2에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트에서 유속분포를 나타낸 이미지이다.
도 11은 제조예 3에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트에서 유속분포를 나타낸 이미지이다.1 is a side view exemplarily showing an electrolysis cell according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a plan view illustrating a flow path plate for an electrolysis cell according to a first embodiment of the present invention.
Figure 3 is an enlarged plan view showing a portion of the supply side flow path portion in the flow path plate for an electrolysis cell according to the first embodiment of the present invention.
Figure 4 is a plan view illustrating a flow path plate for an electrolysis cell according to a second embodiment of the present invention.
Figure 5 is an enlarged plan view showing a portion of the supply side flow path portion in the flow path plate for an electrolysis cell according to the second embodiment of the present invention.
Figure 6 is a plan view illustrating a flow path plate for an electrolysis cell according to a third embodiment of the present invention.
Figure 7 is an enlarged plan view showing a portion of the supply side flow path portion in the flow path plate for an electrolysis cell according to the third embodiment of the present invention.
Figure 8 is an image showing the flow velocity distribution in the flow path plate for an electrolysis cell according to Comparative Example 1.
Figure 9 is an image showing the flow velocity distribution in the flow path plate for an electrolysis cell according to Preparation Example 1.
Figure 10 is an image showing the flow rate distribution in the flow path plate for electrolysis cell according to Preparation Example 2.
Figure 11 is an image showing the flow rate distribution in the flow path plate for an electrolysis cell according to Preparation Example 3.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다. The objectives, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. In this specification, when adding reference numbers to components in each drawing, it should be noted that identical components are given the same number as much as possible even if they are shown in different drawings. Additionally, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. Also, in describing the present invention, detailed descriptions of related known technologies that may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.
제1 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트Euro plate for electrolysis cell according to the first embodiment
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기분해 셀을 예시적으로 나타낸 측면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트를 예시적으로 나타낸 평면도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트에서 공급측 유로부의 일부를 확대하여 나타낸 평면도이다.Figure 1 is a side view exemplarily showing an electrolysis cell according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a plan view exemplarily showing a flow path plate for an electrolysis cell according to a first embodiment of the present invention, and Figure 3 is a view showing the present invention. This is an enlarged plan view showing a portion of the supply side flow path portion of the flow path plate for an electrolysis cell according to the first embodiment of the invention.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트(100)(Plate)는 전기화학적 환원 반응을 일으키는 전극(E)과 대면되는 전기분해 셀용 유로 플레이트(100)로서, 원료 유체를 공급하는 공급측 유로부(120), 및 공급되는 원료 유체가 이동되는 다수개의 채널(131)(Channel)이 형성된 채널부(130)를 포함한다. 또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트(100)는 매니폴드 유입구(110), 배출측 유로부(140), 및 매니폴드 배출구(150)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 3, the
보다 상세히, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트(100)에서 공급측 유로부(120)는 원료 유체를 공급하는 다수개로 분기된 분기유로(123)가 형성될 수 있다. 여기서, 원료 유체는 이산화탄소(CO2) 및 전해액을 포함할 수 있다. 이때, 전해액은 물(H2O)을 포함할 수 있다. More specifically, in the
공급측 유로부(120)는 복수개의 유로블럭(121)이 구비되고, 복수개의 유로블럭(121)을 통해 분기유로(123)가 다수개로 분기될 수 있다. 즉, 복수개의 유로블럭(121)을 통해 원료 유체를 공급하는 통로인 유로가 다수개로 분기된 분기유로(123)를 형성할 수 있다.The supply-
그리고, 다수개로 분기된 분기유로(123)의 각 폭(W1,W2)은 균일할 수 있다. 여기서, "균일"이란 다수개로 분기된 분기유로(123)의 각 폭(W1,W2)이 서로 차이가 이 일정하다는 것을 의미한다. 즉, 공급측 유로부(120)의 분기된 다수개의 분기유로(123)의 폭(W1,W2)은 서로 동일할 수 있다. 특히, 공급측 유로부(120)의 양측부에 위치된 분기유로(123)의 폭(W1)은 공급측 유로부(120)의 나머지 분기유로(123)의 폭(W2)과 동일하게 형성시킬 수 있다. 여기서, 공급측 유로부(120)의 양측부에 내측으로 만입된 만입홈(120a)이 형성되어, 공급측 유로부(320)의 양측부에 위치된 분기유로(123)의 폭(W1)은 공급측 유로부(120)의 나머지 분기유로(123)의 폭(W12)과 동일하게 형성시킬 수 있다. In addition, the widths (W1, W2) of the plurality of
이때, 분기된 다수개의 분기유로(123)는 채널부(130)와 마주보는 유로 부분일 수 있다. At this time, the plurality of
한편, 공급측 유로부(120)에서 복수개의 유로블럭(121)을 통해 분기된 다수개의 분기유로(123)의 폭(W1,W2)은 예를 들어 0.25 ~ 1 mm 일 수 있다. Meanwhile, the widths (W1, W2) of the plurality of
공급측 유로부(120)의 분기된 다수개의 분기유로(123) 수는 다수개의 채널(131) 수에 대응될 수 있다.The number of
공급측 유로부(120)의 분기된 다수개의 분기유로(123)의 위치와, 채널부(130)의 다수개의 채널(131)의 위치는 서로 대응되도록 구비될 수 있다. 즉, 예를 들어 도 2를 참고할 때, 다수개의 분기유로(123)와 다수개의 채널(131)은 상하 방향으로 동일 선상에 위치될 수 있다. The positions of the plurality of
복수개의 유로블럭(121)은 예를 들어 단면이 원형 또는 비원형 형태로 형성될 수 있다. 이때, 복수개의 유로블럭(121)은 구체적으로 예를 들어 단면이 원형 형태로 형성될 수 있다.For example, the plurality of
채널부(130)는 공급측 유로부(120)와 일측부가 연결되어, 공급되는 원료 유체인 이산화탄소 및 전해액이 이동되는 다수개의 채널(131)이 형성될 수 있다.One side of the
채널부(130)는 전극(E)과 대면되되, 다수개의 채널(131)은 채널부(130)에서 전극(E)과 대면되는 면에 형성되어, 다수개의 채널(131)을 통해 유동되는 원료 유체가 전극(E)과 접촉되며 전극(E)에서 전기화학적 반응이 일어나게된다.The
채널부(130)는 공급측 유로부(120)가 위치된 일측에서 타측으로 원료 유체가 직선방향으로 이동되도록 다수개의 채널(131)이 직선 형태로 형성될 수 있다.The
이때, 복수개의 채널 돌기(131a)가 직선 형태로 형성되어, 직선 형태의 채널(131)을 형성할 수 있다. 즉, 전극(E) 방향으로 채널 돌기(131a)가 돌출되되, 도 2를 참고할 때 상하방향으로 연장되어 상하 방향으로 유체가 이동되는 통로인 채널(131)을 형성할 수 있다.At this time, a plurality of
또한, 예를 들어 채널(131)의 폭(WC1)은 공급측 유로부(120)의 분기된 다수개의 분기유로(123)의 폭(W1,W2) 보다 클 수 있다. Also, for example, the width WC1 of the
아울러, 채널(131)의 폭(WC1)은 예를 들어 0.5 ~ 2mm 일 수 있다. In addition, the width WC1 of the
한편, 채널부(130)의 면적은 예를 들어 100cm2 이상일 수 있다.Meanwhile, the area of the
매니폴드 유입구(110)는 공급측 유로부(120)와 연결되고, 원료 유체가 유입될 수 있다. 이때, 공급측 유로부(120)는 매니폴드 유입구(110)로부터 유입되는 원료 유체를 공급할 수 있다.The
매니폴드 유입구(110)는 하나의 유입홀을 포함할 수 있다.The
배출측 유로부(140)는 채널부(130)의 타측부와 연결되어 반응물이 배출되는 다수개의 유로가 형성될 수 있다.The discharge-side
또한, 배출측 유로부(140)는 유로를 다수개로 분기하는 배출측 유로블럭(141)이 구비될 수 있다.Additionally, the discharge-side
아울러, 배출측 유로부(140)는 공급측 유로부(120)의 형태에 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 즉, 배출측 유로부(140)는 유로의 분기 형태가 공급측 유로부(120)의 분기된 유로 형태와 동일할 수 있다.In addition, the discharge-side
매니폴드 배출구(150)는 배출측 유로부(140)와 연결되어 반응물이 배출될 수 있다.The
여기서, 반응물은 일산화 탄소(CO) 또는 에틸렌(ethylene, C2H4) 등 일 수 있다.Here, the reactant may be carbon monoxide (CO) or ethylene (C2H4).
매니폴드 배출구(150)는 하나의 배출홀을 포함할 수 있다.The
상기와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트(100)는 전극(E)과 대면되는 전기분해 셀용 유로 플레이트(100)로서, 원료 유체를 공급하는 다수개로 분기된 분기유로(123)가 형성된 공급측 유로부(120)에서 복수개의 유로블럭(121)을 통해 균일한 유로의 폭을 갖도록 분기된 분기유로(123)를 형성함에 따라, 원료 유체가 이동되는 채널부(130)의 다수개의 채널(131)로 원료 유체가 균일하게 유동되도록 공급할 수 있다. 이에 따라, 반응물의 유체 흐름이 개선되어 전기화학 반응에 필요한 물질 전달 특성이 개선되고, 이를 통해 성능 효율을 최적화되며, 국부적인 열화를 방지하여 내구성이 향상된다.The
제2 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트Euro plate for electrolysis cell according to the second embodiment
이하에서 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트를 설명하기로 한다.Hereinafter, a flow path plate for an electrolysis cell according to a second embodiment of the present invention will be described.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트를 예시적으로 나타낸 평면도이고, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트에서 공급측 유로부의 일부를 확대하여 나타낸 평면도이다.Figure 4 is a plan view illustrating a flow path plate for an electrolysis cell according to a second embodiment of the present invention, and Figure 5 is an enlarged view of a part of the supply side flow path portion in the flow path plate for an electrolysis cell according to a second embodiment of the present invention. This is a floor plan shown.
도 1, 도 4 및 도 5를 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트(200)는 전기화학적 환원 반응을 일으키는 전극(E)과 대면되는 전기분해 셀용 유로 플레이트(200)로서, 전기화학적 환원 반응을 일으키는 전극(E)과 대면되는 전기분해 셀용 유로 플레이트(200)로서, 원료 유체를 공급하는 공급측 유로부(220), 및 공급되는 원료 유체가 이동되는 다수개의 채널(131)이 형성된 채널부(130)를 포함한다. 또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트(200)는 매니폴드 유입구(110), 배출측 유로부(240), 및 매니폴드 배출구(150)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1, 4, and 5, the
본 발명의 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트(200)는 전술한 제1 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트와 비교할 때, 공급측 유로부(220)에서 유로블럭(221,222)으로 통한 유로 분기 형태에 차이가 있다. 따라서, 본 실시예는 전술한 실시예와 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.Compared to the flow path plate for an electrolysis cell according to the above-described first embodiment, the
보다 상세히, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트(200)에서 공급측 유로부(220)는 원료 유체를 공급하는 다수개로 분기된 분기유로(223)가 형성될 수 있다. 여기서, 원료 유체는 이산화탄소(CO2) 및 전해액을 포함할 수 있다. 이때, 전해액은 물(H2O)을 포함할 수 있다. In more detail, in the
공급측 유로부(220)는 복수개의 유로블럭(221,222)이 구비되고, 복수개의 유로블럭(221,222)을 통해 분기유로(223)가 다수개로 분기될 수 있다. 이때, 다수개로 분기된 분기유로(223)의 각 폭(W23,W24)은 균일할 수 있다. 즉, 공급측 유로부(220)의 분기된 다수개의 분기유로(223)의 폭(W23,W24)은 서로 동일할 수 있다. 여기서, 분기된 다수개의 분기유로(223)는 채널부(130)와 마주보는 유로 부분일 수 있다.The supply
복수개의 유로블럭(221,222)은 예를 들어 단면이 원형 또는 비원형 형태로 형성될 수 있다. 이때, 복수개의 유로블럭(221,222)은 구체적으로 예를 들어 단면이 원형 형태로 형성될 수 있다. For example, the plurality of flow blocks 221 and 222 may have a circular or non-circular cross section. At this time, the plurality of flow blocks 221 and 222 may be specifically formed to have a circular cross-section, for example.
그리고, 복수개의 유로블럭(221,222)은 복수의 행으로 배열될 수 있다. 여기서, 복수의 행으로 배열된 복수개의 유로블럭(221,222)은 행과 행 사이가 서로 엇갈리게 배치될 수 있다. 이에 따라, 복수개의 유로블럭(221,222)이 복수의 행으로 배열되되, 행과 행 사이가 서로 엇갈리게 배치되어, 유체의 유동 분배가 보다 용이하게 이루어질 수 있다.Also, the plurality of
이때, 분기된 다수개의 분기유로(223)는 복수의 행으로 배열된 유로블럭(221,222)에서 채널부(130)와 인접한 행의 유로블럭(221)에 의해 유동이 분배되는 분기유로(223)일 수 있다. 즉, 분기된 분기유로(223)란 복수의 행에서 마지막 행인 채널부(130)와 가장 인접된 행에 위치된 유로블럭(221)에 의해 최종 분배되는 유로일 수 있다. 한편, 예를 들어 공급측 유로부(220)의 분기된 다수개의 분기유로(223) 수는 다수개의 채널(131) 수 보다 많게 구비될 수 있지만, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트(200)가 여기에 반드시 한정되는 것은 아니다.At this time, the plurality of
또한, 복수의 행으로 배열된 복수개의 유로블럭(221,222)은 예를 들어 2행으로 배열될 수 있다. 여기서, 2행으로 배열된 복수개의 유로블럭(221,222)은 행과 행 사이가 서로 엇갈리게 배치되되, 지그재그(ZigZag) 형태로 배열될 수 있다. Additionally, the plurality of
한편, 복수개의 유로블럭(221,222) 2행으로 배열 시, 채널부(130)와 가까운 쪽의 행을 1행, 매니폴드 유입구(110)와 가까운 쪽의 행을 2행이라고 할 때, 1행에 위치된 복수개의 유로블럭(221) 사이의 간격은 동일하고, 2행에 위치된 복수개의 유로블럭(222) 사이의 간격이 동일하게 구비될 수 있다. 이때, 1행에 위치된 복수개의 유로블럭(221) 사이의 간격과, 2행에 위치된 복수개의 유로블럭(222) 사이의 간격은 서로 동일하게 구비될 수 있다. 이에 따라, 유체의 유동을 균일하게 분배하는 것이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.On the other hand, when a plurality of flow blocks 221 and 222 are arranged in two rows, the row closest to the
이때, 2행에 위치된 복수개의 유로블럭(222)에 의해 분배되는 유로(224)의 각 폭(W21,W22)은 서로 동일할 수 있다. 그리고, 2행에 위치된 복수개의 유로블럭(222)에 의해 분배되는 유로(224)에서 공급측 유로부(220)의 양측부에 위치된 유로의 폭(W21)은 나머지 유로의 폭(W22)과 동일하게 형성될 수 있다. At this time, the widths W21 and W22 of the
채널부(130)는 공급측 유로부(220)와 일측부가 연결되어, 공급되는 원료 유체인 이산화탄소 및 전해액이 이동되는 다수개의 채널(131)이 형성될 수 있다.One side of the
채널부(130)는 전극(E)과 대면되되, 다수개의 채널(131)은 채널부(130)에서 전극(E)과 대면되는 면에 형성되어, 다수개의 채널(131)을 통해 유동되는 원료 유체가 전극(E)과 접촉되며 전극(E)에서 전기화학적 반응이 일어나게된다.The
채널부(130)는 공급측 유로부(220)가 위치된 일측에서 타측으로 원료 유체가 직선방향으로 이동되도록 다수개의 채널(131)이 직선 형태로 형성될 수 있다.The
또한, 예를 들어 채널(131)의 폭(WC2)은 공급측 유로부(220)의 분기된 다수개의 분기유로(223)의 폭(W23,W24) 보다 클 수 있다.Also, for example, the width WC2 of the
매니폴드 유입구(110)는 공급측 유로부(220)와 연결되고, 원료 유체가 유입될 수 있다. 이때, 공급측 유로부(220)는 매니폴드 유입구(110)로부터 유입되는 원료 유체를 공급할 수 있다.The
매니폴드 유입구(110)는 하나의 유입홀을 포함할 수 있다.The
배출측 유로부(240)는 채널부(130)의 타측부와 연결되어 반응물이 배출되는 다수개의 유로가 형성될 수 있다.The discharge
배출측 유로부(240)는 공급측 유로부(220)의 형태에 대응되는 형태로 형성될 수 있다.The discharge-side
매니폴드 배출구(150)는 배출측 유로부(240)와 연결되어 반응물이 배출될 수 있다.The
여기서, 반응물은 일산화 탄소(CO) 또는 에틸렌(ethylene, C2H4) 등 일 수 있다.Here, the reactant may be carbon monoxide (CO) or ethylene (C2H4).
매니폴드 배출구(150)는 하나의 배출홀을 포함할 수 있다.The
제3 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트Euro plate for electrolysis cell according to the third embodiment
이하에서 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트를 설명하기로 한다.Hereinafter, a flow path plate for an electrolysis cell according to a third embodiment of the present invention will be described.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트를 예시적으로 나타낸 평면도이고, 도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트에서 공급측 유로부의 일부를 확대하여 나타낸 평면도이다.Figure 6 is a plan view illustrating a flow path plate for an electrolysis cell according to a third embodiment of the present invention, and Figure 7 is an enlarged view of a portion of the supply side flow path portion in the flow path plate for an electrolysis cell according to a third embodiment of the present invention. This is a floor plan shown.
도 1, 도 6 및 도 7을 참고하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트(300)는 전기화학적 환원 반응을 일으키는 전극(E)과 대면되는 전기분해 셀용 유로 플레이트(300)로서, 원료 유체를 공급하는 공급측 유로부(320), 및 공급되는 원료 유체가 이동되는 다수개의 채널(131)이 형성된 채널부(130)를 포함한다. 또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트(300)는 매니폴드 유입구(110), 배출측 유로부(340), 및 매니폴드 배출구(150)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1, 6, and 7, the
본 발명의 제3 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트(300)는 전술한 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트와 비교할 때, 공급측 유로부(320)에서 유로블럭(321)으로 통한 유로 분기 형태에 차이가 있다. 따라서, 본 실시예는 전술한 실시예들과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.Compared with the flow path plate for an electrolysis cell according to the first and second embodiments described above, the
보다 상세히, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트(300)에서 공급측 유로부(320)는 원료 유체를 공급하는 다수개로 분기된 분기유로(323)가 형성될 수 있다. 여기서, 원료 유체는 이산화탄소(CO2) 및 전해액을 포함할 수 있다. 이때, 전해액은 물(H2O)을 포함할 수 있다. In more detail, in the
공급측 유로부(320)는 복수개의 유로블럭(321)이 구비되고, 복수개의 유로블럭(321)을 통해 분기유로(323)가 다수개로 분기될 수 있다. 이때, 다수개로 분기된 분기유로(323)의 각 폭(W31,W32)은 균일할 수 있다. 즉, 공급측 유로부(320)의 분기된 다수개의 분기유로(323)의 폭(W31,W32)은 서로 동일할 수 있다. 여기서, 공급측 유로부(320)의 양측부에 내측으로 만입된 만입홈(320a)이 형성되어, 공급측 유로부(320)의 양측부에 위치된 분기유로(323)의 폭(W31)은 공급측 유로부(320)의 나머지 분기유로(323)의 폭(W32)과 동일하게 형성시킬 수 있다. The supply
여기서, 분기된 다수개의 분기유로(323)는 채널부(130)와 마주보는 유로 부분일 수 있다.Here, the plurality of
복수개의 유로블럭(321)은 예를 들어 단면이 원형 또는 비원형 형태로 형성될 수 있다. 이때, 복수개의 유로블럭(321)은 구체적으로 예를 들어 비원형 형태 중에서 마름모 형태로 형성될 수 있다.For example, the plurality of flow blocks 321 may have a circular or non-circular cross section. At this time, the plurality of flow blocks 321 may be specifically formed, for example, in a diamond shape among non-circular shapes.
채널부(130)는 공급측 유로부(320)와 일측부가 연결되어, 공급되는 원료 유체인 이산화탄소 및 전해액이 이동되는 다수개의 채널(131)이 형성될 수 있다.One side of the
또한, 채널부(130)는 전극(E)과 대면되되, 다수개의 채널(131)은 채널부(130)에서 전극(E)과 대면되는 면에 형성되어, 다수개의 채널(131)을 통해 유동되는 원료 유체가 전극(E)과 접촉되며 전극(E)에서 전기화학적 반응이 일어나게된다.In addition, the
아울러, 채널부(130)는 공급측 유로부(320)가 위치된 일측에서 타측으로 원료 유체가 직선방향으로 이동되도록 다수개의 채널(131)이 직선 형태로 형성될 수 있다.In addition, the
그리고, 예를 들어 채널(131)의 폭(WC3)은 공급측 유로부(320)의 분기된 다수개의 분기유로(323)의 폭(W31,W32) 보다 크거나 작을 수 있지만, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트(300)가 여기에 반드시 한정되는 것은 아니다.And, for example, the width (WC3) of the
매니폴드 유입구(110)는 공급측 유로부(320)와 연결되고, 원료 유체가 유입될 수 있다. 이때, 공급측 유로부(320)는 매니폴드 유입구(110)로부터 유입되는 원료 유체를 공급할 수 있다.The
매니폴드 유입구(110)는 하나의 유입홀을 포함할 수 있다.The
배출측 유로부(340)는 채널부(130)의 타측부와 연결되어 반응물이 배출되는 다수개의 유로가 형성될 수 있다.The discharge-side
아울러, 배출측 유로부(340)는 공급측 유로부(320)의 형태에 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 즉, 배출측 유로부(340)는 유로 형태가 공급측 유로부(320)의 유로 형태와 동일할 수 있다.In addition, the discharge-side
매니폴드 배출구(150)는 배출측 유로부(340)와 연결되어 반응물이 배출될 수 있다.The
여기서, 반응물은 일산화 탄소(CO) 또는 에틸렌(ethylene, C2H4) 등 일 수 있다.Here, the reactant may be carbon monoxide (CO) or ethylene (C2H4).
매니폴드 배출구(150)는 하나의 배출홀을 포함할 수 있다.The
실시예에 따른 전기분해 셀Electrolysis cell according to embodiments
이하에서 본 발명의 실시예에 따른 전기분해 셀을 설명하기로 한다.Hereinafter, an electrolysis cell according to an embodiment of the present invention will be described.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기분해 셀(Cell) (1000)은 유로 플레이트(100) 및 유로 플레이트(100)와 대면되는 전극(E)을 포함한다. 여기서, 유로 플레이트(100)는 전기화학적 환원 반응을 일으키는 전극(E)과 대면되는 전기분해 셀용 유로 플레이트(100)로서, 원료 유체를 공급하는 공급측 유로부(120), 및 공급되는 원료 유체가 이동되는 다수개의 채널(131)이 형성된 채널부(130)를 포함한다. 또한, 유로 플레이트(100)는 매니폴드 유입구(110), 배출측 유로부(140), 및 매니폴드 배출구(150)를 포함할 수 있다. 한편, 본 발명의 실시예에 따른 전기분해 셀(1000)은 이온 교환막(I)을 더 포함할 수 있다.Referring to Figures 1 to 3, an electrolysis cell (Cell) 1000 according to an embodiment of the present invention includes a
본 발명의 실시예에 따른 전기분해 셀(1000)은 전술한 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트를 포함하는 전기분해 셀(1000)에 관한 것이다. 따라서, 본 실시예는 전술한 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트 실시예들과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.The
보다 상세히, 전극(E)은 유로 플레이트(100)와 대면되어 전기화학적 환원 반응을 일으킬 수 있다. 이때, 전극(E)은 예를 들어 이산화탄소(CO2)를 전기 분해하여, 일산화 탄소(CO) 또는 에틸렌(ethylene, C2H4) 등으로 전기분해할 수 있다. In more detail, the electrode E may face the
한편, 전극(E)은 애노드(A)(anode) 및 캐소드(C)(cathode)를 포함할 수 있다. Meanwhile, the electrode E may include an anode A and a cathode C.
유로 플레이트(100)에서 공급측 유로부(120)는 원료 유체를 공급하는 다수개로 분기된 분기유로(123)가 형성될 수 있다. 여기서, 원료 유체는 이산화탄소(CO2) 및 전해액을 포함할 수 있다. 이때, 전해액은 물(H2O)을 포함할 수 있다. 공급측 유로부(120)는 복수개의 유로블럭(121)이 구비되고, 복수개의 유로블럭(121)을 통해 분기유로(123)가 다수개로 분기될 수 있다. 이때, 다수개로 분기된 분기유로(123)의 각 폭(W1,W2)은 균일할 수 있다. 즉, 공급측 유로부(120)의 분기된 다수개의 분기유로(123)의 폭(W1,W2)은 서로 동일할 수 있다. 여기서, 분기된 다수개의 분기유로(123)는 채널부(130)와 마주보는 유로 부분일 수 있다.In the
채널부(130)는 공급측 유로부(120)와 일측부가 연결되어, 공급되는 원료 유체인 이산화탄소 및 전해액이 이동되는 다수개의 채널(131)이 형성될 수 있다. 또한, 채널부(130)는 전극(E)과 대면되되, 다수개의 채널(131)은 채널부(130)에서 전극(E)과 대면되는 면에 형성되어, 다수개의 채널(131)을 통해 유동되는 원료 유체가 전극(E)과 접촉되며 전극(E)에서 전기화학적 반응이 일어나게된다. One side of the
한편, 채널부(130)의 면적은 예를 들어 100cm2 이상일 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 전기분해 셀(1000)은 100cm2 이상의 활성면적을 가질 수 있다.Meanwhile, the area of the
또한, 유로 플레이트(100)는 복수개로 구비되어, 각각 애노드(A) 및 캐소드(C)와 대면될 수 있다.Additionally, a plurality of
복수개의 유로 플레이트(100)는 애노드(A)와 대면되는 제1 유로 플레이트(P1) 및 캐소드(C)와 대면되는 제2 유로 플레이트(P2)를 포함할 수 있다.The plurality of
여기서, 전술한 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트(100,200,300)는 제1 유로 플레이트(P1) 또는 제2 유로 플레이트(P2) 중에서 적어도 하나 이상으로 구성될 수 있다. 이때, 구체적으로 예를 들어 전술한 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트(100,200,300)는 제1 유로 플레이트(P1) 일 수 있지만, 본 발명이 여기에 반드시 한정되는 것은 아니며, 제2 유로 플레이트(P2), 또는 제1 유로 플레이트(P1) 및 제2 유로 플레이트(P2) 일 수 있다. (참조 도 2, 도 4, 및 도 6)Here, the flow path plates (100, 200, 300) for electrolysis cells according to the above-described first to third embodiments may be composed of at least one of the first flow path plate (P1) and the second flow path plate (P2). At this time, specifically, for example, the flow path plates (100, 200, 300) for electrolysis cells according to the above-described first to third embodiments may be the first flow path plate (P1), but the present invention is not necessarily limited thereto. , the second flow path plate (P2), or the first flow path plate (P1) and the second flow path plate (P2). (See Figures 2, 4, and 6)
이온 교환막(I)(IEM, ion exchange membrane)은 애노드(A) 및 캐소드(C) 사이에 위치될 수 있다. 여기서, 이온 교환막(I)은 애노드(A) 및 캐소드(C) 사이의 이온이 이동될 수 있다.An ion exchange membrane (I) (IEM) may be positioned between the anode (A) and the cathode (C). Here, the ion exchange membrane (I) allows ions to move between the anode (A) and the cathode (C).
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전기분해 셀(1000)은 제1 유로 플레이트(P1), 애노드(A), 이온 교환막(I), 캐소드(C), 제2 유로 플레이트(P2) 순으로 적층될 수 있다.Meanwhile, the
< 제조예 1 > <Manufacture Example 1>
이산화탄소(CO2)를 전기화학적 환원 반응을 통해 전기 분해하는 전기분해 셀용 유로 플레이트를 제조하였다. 그리고, 전기화학적 환원 반응이 일어나는 전극과 대면되도록 유로 플레이트를 구비하였다. A flow path plate for an electrolysis cell that electrolyzes carbon dioxide (CO2) through an electrochemical reduction reaction was manufactured. In addition, a flow path plate was provided to face the electrode where the electrochemical reduction reaction occurs.
유로 플레이트는 이산화탄소 및 전해액을 공급하는 유로가 복수개의 유로블럭을 통해 다수개로 분기된 분기유로를 형성하는 공급측 유로부, 및 공급측 유로부와 일측부가 연결되어, 공급되는 이산화탄소 및 전해액이 이동되는 다수개의 채널(Channel)이 형성된 채널부를 포함하도록 제조하였다. 이때, 다수개로 분기된 분기유로의 각 폭은 균일하도록 제조하였다.The flow plate has a supply side flow path in which the flow path for supplying carbon dioxide and electrolyte is branched into multiple flow paths through a plurality of flow blocks, and one side is connected to the supply side flow path, so that the supplied carbon dioxide and electrolyte are moved. It was manufactured to include a channel portion in which a channel was formed. At this time, the width of each branched channel was manufactured to be uniform.
그리고, 유로 플레이트는 공급측 유로부와 연결되고, 이산화탄소 및 전해액이 유입되는 매니폴드 유입구, 채널부의 타측부와 연결되어 반응물이 배출되는 다수개의 분기유로가 형성된 배출측 유로부, 및 배출측 유로부와 연결된 매니폴드 배출구를 더 포함하도록 제조하였다.In addition, the flow path plate is connected to the supply side flow path, a manifold inlet through which carbon dioxide and electrolyte flows in, a discharge side flow path connected to the other side of the channel section to form a plurality of branch flow paths through which reactants are discharged, and a discharge side flow path. It was manufactured to further include a connected manifold outlet.
한편, 유로블럭의 단면은 원형으로 형성되고, 공급측 유로부의 분기된 다수개의 분기유로 수 및 위치는 채널부에서 다수개의 채널 수 및 위치에 대응되도록 제조하였다. Meanwhile, the cross section of the channel block is formed in a circular shape, and the number and position of the plurality of branched flow paths in the supply side flow path are manufactured to correspond to the number and position of the plurality of channels in the channel part.
< 제조예 2 > <Manufacture Example 2>
복수개의 유로블럭을 2행으로 구비시키되, 행과 행사이에 위치된 유로 블록이 서로 엇갈리게 배치하고, 공급측 유로부의 분기유로 수는 채널 부의 채널 수 보다 많게 형성시킨 것을 제외하고 제조예 1과 동일하게 전기분해 셀용 유로 플레이트를 제조하였다.A plurality of flow paths were provided in two rows, except that the flow blocks located between the rows and rows were staggered, and the number of branch flow paths in the supply side flow path was greater than the number of channels in the channel part. A flow plate for the digestion cell was prepared.
< 제조예 3 > <Manufacture Example 3>
유로블럭의 단면이 마름모 형태이고, 공급측 유로부의 분기유로 수는 채널 부의 채널 수 보다 적게 형성시키며, 공급측 유로부의 양측부에 위치된 분기유로의 폭이 공급측 유로부의 나머지 분기유로의 폭과 동일하게 형성되도록, 공급측 유로부의 양측부에 내측으로 만입된 만입홈을 형성시킨 것을 제외하고, 제조예 1과 동일하게 전기분해 셀용 유로 플레이트를 제조하였다.The cross-section of the flow block is diamond-shaped, the number of branch flow paths in the supply-side flow path is formed to be less than the number of channels in the channel part, and the width of the branch flow paths located on both sides of the supply-side flow path is formed to be the same as the width of the remaining branch flow paths in the supply-side flow path. A flow path plate for an electrolysis cell was manufactured in the same manner as Preparation Example 1, except that indented grooves were formed on both sides of the supply side flow path as much as possible.
< 비교예 1 > <Comparative Example 1>
유로블럭의 단면이 마름모 형태이고, 공급측 유로부의 분기유로 수는 채널 부의 채널 수 보다 적게 형성시키며, 다수개로 분기된 분기유로의 각 폭이 불균일하게 형성되되 공급측 유로부의 양측부에 위치된 분기유로의 폭이 공급측 유로부의 나머지 분기유로의 폭 보다 크게 형성된 것을 제외하고, 제조예 1과 동일하게 전기분해 셀용 유로 플레이트를 제조하였다.The cross section of the flow block is diamond-shaped, the number of branch flow paths in the supply side flow path is less than the number of channels in the channel part, and each width of the multiple branch flow paths is formed unevenly, with the branch flow paths located on both sides of the supply side flow path. A flow path plate for an electrolysis cell was manufactured in the same manner as Preparation Example 1, except that the width was formed to be larger than the width of the remaining branch flow paths of the supply side flow path portion.
< 실험예 1> <Experimental Example 1>
도 8은 비교예 1에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트에서 유속분포를 나타낸 이미지이고, 도 9는 제조예 1에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트에서 유속분포를 나타낸 이미지이며, 도 10은 제조예 2에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트에서 유속분포를 나타낸 이미지이고, 도 11은 제조예 3에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트에서 유속분포를 나타낸 이미지이다.Figure 8 is an image showing the flow velocity distribution in the flow path plate for an electrolysis cell according to Comparative Example 1, Figure 9 is an image showing the flow velocity distribution in the flow path plate for an electrolysis cell according to Preparation Example 1, and Figure 10 is an image showing the flow velocity distribution in the flow path plate for an electrolysis cell according to Preparation Example 2. This is an image showing the flow velocity distribution in the flow path plate for an electrolysis cell, and Figure 11 is an image showing the flow velocity distribution in the flow path plate for an electrolysis cell according to Preparation Example 3.
비교예 1, 및 제조예 1 내지 3에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트의 매니폴드 유입구로 이산화 탄소 및 전해액의 유체를 유입시켜, 배출측 배출구로 배출되는 과정까지의 유체의 유속 분포를 도 8 내지 도 11에 이미지로 나타내었다. Figures 8 to 8 show the flow rate distribution of the fluid from the process of introducing the fluid of carbon dioxide and electrolyte into the manifold inlet of the flow plate for the electrolysis cell according to Comparative Example 1 and Preparation Examples 1 to 3 and discharging it through the discharge port. The image is shown in Fig. 11.
또한, 실험예 1에서 측정된 채널부에서의 유체 유량 편차는 하기 표 1에 나타내었다. In addition, the fluid flow rate deviation in the channel portion measured in Experimental Example 1 is shown in Table 1 below.
도 8에 나타난 비교예 1의 유로 플레이트의 채널부 유속분포 이미지를 볼 때, 양측 부분의 유속이 현저히 빠른 빨간색으로 나타나고, 나머지 부분에서 일부 유속이 상대적으로 느린 진한 파란색으로 나타난 것으로부터, 채널부의 채널 간 유속이 비교예 1에서 현저히 불균일한 것을 알 수 있다. 반면, 도 9에 나타난 제조예 1의 유로 플레이트, 도 10에 나타난 제조예 2의 유로 플레이트, 및 도 11에 나타난 제조예 3의 유로 플레이트의 채널부 유속분포 이미지를 볼 때, 양측 부분과, 나머지 부분에서 유속이 연한 파란색으로 균일하게 나타난 것으로부터, 채널부의 채널 간 유속이 제조예 1 내지 3에서 현저히 균일한 것을 알 수 있다.따라서, 비교예 1에서 유로를 분기하는 유로블럭의 형상 및 배치가 불균일하여 양쪽 가장자리에 위치된 일부 채널로 유량이 편중된 것을 알 수 있고, 제조예 1 내지 3에서 유로를 분기하는 유로블럭의 형상 및 배치가 균일하여 일부 채널로 유량이 편중됨 없이 모든 채널의 유량이 균일한 것을 알 수 있다. When looking at the flow velocity distribution image of the channel portion of the flow plate of Comparative Example 1 shown in FIG. 8, the flow velocity in both parts appears in red, which is significantly high, and the flow velocity in some portions of the remaining portion appears in dark blue, which is relatively slow, so that the channel portion of the channel portion It can be seen that the liver flow rate is significantly non-uniform in Comparative Example 1. On the other hand, when looking at the flow velocity distribution images of the channel portion of the flow path plate of Preparation Example 1 shown in FIG. 9, the flow path plate of Preparation Example 2 shown in FIG. 10, and the flow path plate of Preparation Example 3 shown in FIG. 11, both sides and the remaining Since the flow rate appears uniformly in light blue in the portion, it can be seen that the flow rate between channels of the channel portion is remarkably uniform in Preparation Examples 1 to 3. Therefore, the shape and arrangement of the channel blocks branching the flow path in Comparative Example 1 are It can be seen that the flow rate is biased to some channels located on both edges due to non-uniformity, and the shape and arrangement of the channel blocks branching the flow paths in Manufacturing Examples 1 to 3 are uniform, so the flow rate in all channels is not biased to some channels. You can see that this is uniform.
또한, 표 1을 참고할 때, 유량 편차(%)는 비교예 1에서 8.45로 나타나 편차가 많은 반면, 제조예 1에서 2.99, 제조예 2에서 2.96, 및 제조예 3에서 4.40로 나타나 편차가 현저히 적은 것을 알 수 있다.In addition, when referring to Table 1, the flow rate deviation (%) was 8.45 in Comparative Example 1, which showed a large deviation, while the deviation was significantly less in Preparation Example 1, 2.99, 2.96 in Preparation Example 2, and 4.40 in Preparation Example 3. You can see that
따라서, 제조예 1 및 제조예 2의 경우 채널 간 유량 편차를 비교예 1 대비 74% 감소시킬 수 있고, 제조예 3 경우 48%를 개선할 수 있는 것을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that in the case of Preparation Example 1 and Preparation Example 2, the flow rate deviation between channels can be reduced by 74% compared to Comparative Example 1, and in the case of Preparation Example 3, it can be improved by 48%.
결국, 제조예 1 내지 제조예 3에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트는 이산화탄소의 전기분해에 필요한 반응물 및 생성물의 유동 분배가 비교예 1에 따른 전기분해 셀용 유로 플레이트에 비해 현저히 개선된 것을 알 수 잇다.In the end, it can be seen that the flow distribution of reactants and products required for electrolysis of carbon dioxide in the flow path plates for electrolysis cells according to Preparation Examples 1 to 3 is significantly improved compared to the flow path plates for electrolysis cells according to Comparative Example 1.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 후처리 장치는 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 실시가 가능하다고 할 것이다. Although the present invention has been described in detail through specific examples, this is for the purpose of specifically illustrating the present invention, and the post-processing device according to the present invention is not limited thereto. It can be said that various implementations are possible by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention.
또한, 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다. In addition, the specific scope of protection of the invention will be made clear by the appended claims.
100,200,300,500: 유로 플레이트
110: 매니폴드 유입구
120,220,320: 공급측 유로부
121,221,222,321: 유로블럭
123,223,323: 분기유로
130: 채널부
131: 채널
131a: 채널 돌기
140,240,340: 배출측 유로부
141,341: 배출측 유로블럭
150: 매니폴드 배출구
320a: 만입홈
1000: 전기분해 셀
A: 애노드
C: 캐소드
E: 전극
I: 이온 교환막
P1: 제1 유로 플레이트
P2: 제2 유로 플레이트100,200,300,500: Euro plate
110: Manifold inlet
120,220,320: Supply side flow department
121,221,222,321: Euroblock
123,223,323: Quarterly Euro
130: Channel part
131: channel
131a: channel projection
140,240,340: Discharge side flow path part
141,341: Discharge side Euroblock
150: Manifold outlet
320a: Indented groove
1000: electrolysis cell
A: Anode
C: cathode
E: electrode
I: Ion exchange membrane
P1: 1st euro plate
P2: Second Euro Plate
Claims (15)
원료 유체를 공급하는 다수개로 분기된 분기유로가 형성된 공급측 유로부; 및
상기 공급측 유로부와 일측부가 연결되어, 공급되는 상기 원료 유체가 이동되는 다수개의 채널(Channel)이 형성된 채널부를 포함하며,
상기 공급측 유로부는 복수개의 유로블럭이 구비되고,
복수개의 상기 유로블럭을 통해 상기 분기유로가 다수개로 분기되며,
다수개로 분기된 상기 분기유로의 각 폭은 균일한 전기분해 셀용 유로 플레이트.A flow path plate for an electrolysis cell facing an electrode that causes an electrochemical reaction,
A supply-side flow path portion formed with a plurality of branched flow paths for supplying raw material fluid; and
It includes a channel portion connected to the supply side passage portion and one side portion to form a plurality of channels through which the supplied raw material fluid moves,
The supply-side flow path portion is provided with a plurality of flow blocks,
The branch flow path is branched into a plurality of channels through the plurality of flow blocks,
A flow path plate for an electrolysis cell wherein the width of each of the branch flow paths branched into a plurality is uniform.
상기 채널부는 상기 전극과 대면되되, 다수개의 상기 채널은 상기 채널부에서 상기 전극과 대면되는 면에 형성되어, 상기 다수개의 채널을 통해 유동되는 상기 원료 유체가 상기 전극과 접촉되며 상기 전극에서 전기화학적 반응이 일어나는 전기분해 셀용 유로 플레이트.In claim 1,
The channel portion faces the electrode, and the plurality of channels are formed on a surface of the channel portion facing the electrode, so that the raw material fluid flowing through the plurality of channels contacts the electrode and undergoes electrochemical activity at the electrode. Euro plate for the electrolysis cell where the reaction takes place.
상기 공급측 유로부의 분기된 다수개의 상기 분기유로 수는 다수개의 상기 채널 수에 대응되는 전기분해 셀용 유로 플레이트.In claim 1,
A flow path plate for an electrolysis cell wherein the number of branch flow paths of the supply side flow path portion corresponds to the number of channels.
상기 공급측 유로부의 분기된 다수개의 상기 분기유로의 위치와, 상기 채널부의 다수개의 상기 채널의 위치는 서로 대응되도록 구비되는 전기분해 셀용 유로 플레이트.In claim 1,
A flow path plate for an electrolysis cell, wherein the positions of the plurality of branch flow paths of the supply side flow path portion and the positions of the plurality of channels of the channel portion correspond to each other.
복수개의 상기 유로블럭은 단면이 원형 형태로 형성되는 전기분해 셀용 유로 플레이트.In claim 1,
A plurality of the channel blocks are a channel plate for an electrolysis cell in which the cross-section is formed in a circular shape.
복수개의 상기 유로블럭은 복수의 행으로 배열되고,
복수의 행으로 배열된 복수개의 상기 유로블럭은 행과 행 사이가 서로 엇갈리게 배치되는 전기분해 셀용 유로 플레이트.In claim 5,
A plurality of the Euroblocks are arranged in a plurality of rows,
A plurality of the euro blocks arranged in a plurality of rows are a flow plate for electrolysis cells in which the rows are staggered.
복수개의 상기 유로블럭은 단면이 비원형 형태로 형성되는 전기분해 셀용 유로 플레이트.In claim 1,
A flow path plate for an electrolysis cell wherein the plurality of flow blocks are formed in a non-circular cross section.
상기 공급측 유로부의 양측부에 위치된 분기유로의 폭은 상기 공급측 유로부의 나머지 분기유로의 폭과 동일하게 형성되는 전기분해 셀용 유로 플레이트.In claim 1,
A passage plate for an electrolysis cell in which the width of the branch passages located on both sides of the supply-side passage portion is formed to be the same as the width of the remaining branch passages of the supply-side passage portion.
상기 공급측 유로부와 연결되고, 상기 원료 유체가 유입되는 매니폴드 유입구를 더 포함하고,
상기 공급측 유로부는 상기 매니폴드 유입구로부터 유입되는 상기 원료 유체를 공급하는 전기분해 셀용 유로 플레이트.In claim 1,
It is connected to the supply side flow path and further includes a manifold inlet through which the raw material fluid flows,
The supply side flow path portion is a flow path plate for an electrolysis cell that supplies the raw material fluid flowing from the manifold inlet.
상기 채널부의 타측부와 연결되어 반응물이 배출되는 다수개의 분기유로가 형성된 배출측 유로부; 및
상기 배출측 유로부와 연결된 매니폴드 배출구를 더 포함하는 전기분해 셀용 유로 플레이트.In claim 1,
A discharge side flow path portion connected to the other side of the channel portion to form a plurality of branch flow paths through which reactants are discharged; and
A flow path plate for an electrolysis cell further comprising a manifold outlet connected to the discharge side flow path portion.
상기 배출측 유로부는 상기 공급측 유로부의 형태에 대응되는 형태로 형성되는 전기분해 셀용 유로 플레이트.In claim 10,
The discharge-side flow path portion is a flow path plate for an electrolysis cell formed in a shape corresponding to the shape of the supply-side flow path portion.
상기 채널부는
상기 공급측 유로부가 위치된 일측에서 타측으로 상기 원료 유체가 직선방향으로 이동되도록 다수개의 상기 채널이 직선 형태로 형성되는 전기분해 셀용 유로 플레이트. In claim 1,
The channel part
A flow path plate for an electrolysis cell in which a plurality of the channels are formed in a straight line so that the raw material fluid moves in a straight direction from one side where the supply side flow path is located to the other side.
상기 원료 유체는 이산화탄소(CO2) 및 물(H2O)을 포함하는 전해액을 포함하여,
상기 전극에서 상기 이산화탄소가 전기화학적 환원 반응을 통해 전기분해되는 전기분해 셀용 유로 플레이트.In claim 1,
The raw material fluid includes an electrolyte solution containing carbon dioxide (CO2) and water (H2O),
A flow path plate for an electrolysis cell in which the carbon dioxide is electrolyzed through an electrochemical reduction reaction at the electrode.
상기 유로 플레이트와 대면되는 상기 전극을 포함하는 전기분해 셀.A flow path plate for an electrolysis cell according to any one of claims 1 to 13; and
An electrolysis cell comprising the electrode facing the flow path plate.
상기 전극은 애노드(anode) 및 캐소드(cathode)를 포함하고,
상기 유로 플레이트는 복수개로 구비되어, 각각 상기 애노드 및 상기 캐소드와 대면되며,
상기 애노드 및 상기 캐소드 사이에 위치되는 이온 교환막(IEM, ion exchange membrane)을 더 포함하는 전기분해 셀.In claim 14,
The electrode includes an anode and a cathode,
The flow path plate is provided in plural numbers and faces the anode and the cathode, respectively,
An electrolysis cell further comprising an ion exchange membrane (IEM) positioned between the anode and the cathode.
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KR20220110644 | 2022-09-01 |
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KR1020230115367A KR20240031925A (en) | 2022-09-01 | 2023-08-31 | Flow plate for electrolysis cell and electrolysis cell comprising same |
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PA0109 | Patent application |
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