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KR20090002910A - Process for producing hydrogen and oxygen gas separation membranes - Google Patents

Process for producing hydrogen and oxygen gas separation membranes Download PDF

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KR20090002910A
KR20090002910A KR1020070067303A KR20070067303A KR20090002910A KR 20090002910 A KR20090002910 A KR 20090002910A KR 1020070067303 A KR1020070067303 A KR 1020070067303A KR 20070067303 A KR20070067303 A KR 20070067303A KR 20090002910 A KR20090002910 A KR 20090002910A
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electrolysis
hydrogen
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김석현
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김석현
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Abstract

A manufacturing method of hydrogen/oxygen gas separating diaphragms of an electrolyzer is provided to ultimately maximize operating efficiency of the electrolyzer and separation efficiency of oxygen and hydrogen gases by removing factors deteriorating electrolysis efficiency or obstructing control of a water level. In gas separating diaphragms of an electrolyzer which are combined into a unit tank together with gaskets, electrodes, diaphragm fixing rings, and cell frames to obtain produced hydrogen and oxygen gases in the separated state by performing electrolysis with respect to an electrolyte supplied into the electrolyzer, a manufacturing method of hydrogen/oxygen gas separating diaphragms of the electrolyzer comprises the steps of: preparing a polypropylene yarn having a thickness of 0.5 mm or less, a specific gravity of 0.85 to 0.96 and a hardness of R85 to 110; primarily treating the surface of the polypropylene yarn with a sodium hydroxide(NaOH) solution; drying the primarily surface-treated polypropylene yarn coated with the electrolyte in an atmosphere of 190 deg.C or less for less than 90 seconds; and weaving the dried polypropylene yarn into mesh-like porous diaphragms in such a shape that warps and wefts of the diaphragms are the same as each other or not.

Description

전기분해조의 수소, 산소 가스 분리격막 제조방법{Membrane of Water Electrolyger for Separating Hydrogen and Oxygen Gasses and Manufacturing Method}Membrane of Water Electrolyger for Separating Hydrogen and Oxygen Gasses and Manufacturing Method}

도 1은 본 발명의 전해조 구조를 설명하기 위한 일 요부 확대 단면도,1 is an enlarged cross-sectional view of a main part for explaining the electrolytic cell structure of the present invention,

도 2는 본 발명의 셀 프레임 구조를 설명하기 위한 확대 사시도Figure 2 is an enlarged perspective view for explaining the cell frame structure of the present invention

도 3은 본 발명의 전해조 고정수단을 나타낸 발췌 확대 단면도.Figure 3 is an enlarged cross-sectional view showing an electrolytic cell fixing means of the present invention.

본 발명은 전기분해조의 수, 산소가스 분리격막의 제조방법에 관한 것이다. 특히 전기 전도도가 좋아 이온 흐름성을 극대화시키고, 이에 따라서 전기분해 효율을 향상시킬 수 있으며, 아울러 양질의 수소 가스와 산소 가스를 분리 상태로 얻을 수 있게 하는 전기분해조의 가스 분리 격막의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a number of electrolysis tanks and a method for producing an oxygen gas separation membrane. In particular, a method of manufacturing a gas separation diaphragm of an electrolysis tank that maximizes ion flowability and thus improves electrolysis efficiency and obtains high quality hydrogen gas and oxygen gas in a separated state. will be.

전기분해는 전해질 수용액등의 이온전도체에 전류를 통과시켜서 화학변화를 일으킨다.Electrolysis causes a chemical change by passing a current through an ion conductor such as an aqueous electrolyte solution.

즉, (電位)가 높은 쪽 전극(양극) 표면에서는 음이온이 방전하여 각종 물질을 생성하기도 하고 (예를 들면, 염화나트륨 수용액의 전기분해에서는 C1- → C1 + e, 2C1 → C12와 같이 염소분자를 생성하여 기체인 염소를 발생하고, 일부는 물에 녹아 여러 가지 반응을 일으킨다.), 양금인 금속 자체가 녹아서 그 금속의 양이온을 생성한다.(예를 들면, 묽은 황산 속에 금속 아연판을 넣어 양극으로 하면 Zn → Zn2 + 2e 와 같이 아연이 녹아서 나온다.)In other words, anions discharge from the surface of the higher electrode (anode) to generate various substances (for example, in electrolysis of an aqueous sodium chloride solution, chlorine molecules such as C1- → C1 + e, 2C1 → C12). It generates and generates gaseous chlorine, and some of it dissolves in water to cause various reactions. Zn → Zn2 + 2e, zinc is melted out.)

이에 대하여 전위가 낮은 쪽 전극(음극) 표면에서는 양이온의 방전이 일어나거나(예를 들면, 황산의 전기분해에서는 H+ + e →H, 2H → H2 와 같이 수소분자를 생성하고 기체인 수소를 발생한다.), 또 금속이 석출된다.(예를 들면, 황상구리 수용액을 전해하면 Cu2 + 2e → Cu 와 같이 음극 표면에 금속구리가 석출한다.)On the other hand, the discharging of the cation occurs on the surface of the lower electrode (cathode) with a lower potential (for example, in the electrolysis of sulfuric acid, hydrogen molecules are generated such as H + + e → H, 2H → H 2 and hydrogen, which is a gas). Also, metals are precipitated. (For example, when electrolytic copper sulfate solution is electrolytically deposited on the surface of the cathode, such as Cu2 + 2e → Cu.)

한편, 전기분해는 넓은 분야에 걸쳐 실제로 응용되고 있는데 전기분해분석·전기야금·전기 분해연마·전기도금·전기분해 콘덴서·식염수의 전기분해에 의한 염소·수산화나트륨의 제조 등에 이용된다.On the other hand, electrolysis is actually applied to a wide range of fields, and is used for electrolysis analysis, electrometallurgy, electrolysis polishing, electroplating, electrolysis condensers, and the production of chlorine and sodium hydroxide by electrolysis of saline.

뿐만 아니라 물을 전해하여 수소와 산소를 얻을 수 있는데, 이러한 수전해(water electrolysis)법은 수소를 얻는 공업적 제조법의 하나로서 중요한 자리를 차지하고 있으며 물 전해조(電解槽)의 단위조(單位槽)는 수개 이상이 조합되어진 구조로 이루어지는 것이 일반적이다. (도2 참조)In addition, hydrogen and oxygen can be obtained by electrolyzing water. The water electrolysis method occupies an important place as an industrial manufacturing method of obtaining hydrogen, and is a unit tank of water electrolyzer. It is common to have a structure in which several or more are combined. (See Figure 2)

또한, 도1 및 도2를 참조하며 보면, 음극으로는 수소과전압(水素過電壓)이 작고 또한 내식성(耐蝕性)이 뛰어난 철이 주로 사용되고 양극에는 니켈 또는 니켈을 도금한 철판이 주로 사용되며, 전해액은 전기전도도(電氣傳導率)가 큰 수산화칼륨이나 수산화나트륨 용액이 사용된다.In addition, referring to FIGS. 1 and 2, as the cathode, iron having a low hydrogen overvoltage and excellent corrosion resistance is mainly used, and an anode or an iron plate coated with nickel is mainly used as an electrolyte. Potassium hydroxide or sodium hydroxide solution with high electrical conductivity is used.

생성한 가스의 혼합을 방지하기 위해서 양극 사이에 석면천등의 분리 격막( 膈膜)이 놓이며, 가스의 순도는 수소가 99.5 ∼ 99.7%, 산소가 99.0 ∼ 99.5% 이상이 된다. 수산화칼륨이나 수산화나트륨을 사용하여 온도 60℃에서 전기분해한 경우의 이론적인 분해전압은 1.125V이나 보통은 2.0

Figure 112007506508454-PAT00005
0.5V의 조전압(糟電壓) 또는 극간전압으로 조정된다.In order to prevent the mixing of the produced gas, a separation membrane such as asbestos cloth is placed between the anodes, and the purity of the gas is 99.5 to 99.7% of hydrogen and 99.0 to 99.5% or more of oxygen. Theoretical decomposition voltage is 1.125V when electrolyzed using potassium hydroxide or sodium hydroxide at the temperature of 60 ℃, but usually 2.0
Figure 112007506508454-PAT00005
The voltage is adjusted to 0.5V of regulated voltage or inter-pole voltage.

그리고 전극판의 상부에는 수소 가스와 산소 가스를 각각 통과시키기 위한 2개의 가스 배출 구멍이 각각 형성되어진다.In the upper portion of the electrode plate, two gas discharge holes for passing hydrogen gas and oxygen gas are respectively formed.

이 밖에 개스킷, 격막 고정용링, 셀 프레임 등이 격막 및 전극판 등과 함께 하나의 조를 이루어 단위조를 이루며, 이러한 단위조를 다수 적층 조합시키고 음극 및 양극 전극단자를 고정시켜 전해조를 구성하게 된다.In addition, a gasket, a diaphragm fixing ring, a cell frame, etc. form a unit group together with a diaphragm and an electrode plate to form a unit group, and a plurality of such unit groups are laminated and combined to fix the cathode and anode electrode terminals to form an electrolytic cell.

또 한편, 각 격막(120)의 상부에는 산소 가스 흐름용 구멍과 수소 가스 흐름용 구멍이 각각 형성되어 있고, 하부에는 전해액 흐름용 구멍이 형성되어 있으며, 양극 전극과 전극 사이, 다른 극성이 서로 대전되는 전극들(140) 사이 및 양극전극과 음극 전극 사이에는 전극(140)보다 작은 직경의 평면형 격막(120)이 구비되는 구조로 되어있다.On the other hand, an oxygen gas flow hole and a hydrogen gas flow hole are formed in an upper portion of each of the diaphragms 120, and an electrolyte flow hole is formed in a lower portion thereof, and different polarities are charged between the anode electrode and the electrode. The planar diaphragm 120 having a smaller diameter than the electrode 140 is provided between the electrodes 140 and between the anode electrode and the cathode electrode.

따라서, 프레임(110) 일면에 격막(120)을 밀착, 고정시킬 때 링(130)과 격막(120)의 각 구멍이 서로 연통된 상태에서 링(130)의 각 연장부는 격막(120)의 구멍 중 변 표면에 기밀 상태로 밀착되어지며, 어느 한 단위조의 각 전극(140)과 또 다른 단위조의 전극 사이에 격막(120)이 위치되어진다.Therefore, when the diaphragm 120 is closely attached to and fixed to one surface of the frame 110, each of the extension portions of the ring 130 is connected to the hole of the diaphragm 120 in a state in which the holes of the ring 130 and the diaphragm 120 communicate with each other. It is in close contact with the surface of the middle side, the diaphragm 120 is positioned between each electrode 140 of one unit set and the electrode of another unit set.

이와 같이 격막(120)에 의하여 어느 한 단위조의 전극(140)의 한 표면에서 발생된 수소 가스(또는 산소 가스)는 다른 단위조 전극의 상응하는 표면에서 발생 된 산소 가스(또는 수소 가스)와 혼합 되지 않게 된다.As such, the hydrogen gas (or oxygen gas) generated at one surface of the electrode 140 of one unit by the diaphragm 120 is mixed with the oxygen gas (or hydrogen gas) generated at the corresponding surface of the other unit electrode. Will not be.

이 때, 외부에서 전해액 흐름용 구멍으로 유입된 전해액은 셀 프레임(110)의 전해액 흐름용 구멍 연변에 형성된 원통부의 절개부 및 격막 고정링(130)의 연장부에 형성된 절개부를 통하여 격막(120) 전방 공간으로 유입된다.At this time, the electrolyte flowing into the electrolyte flow hole from the outside of the diaphragm 120 through the cutout formed in the cutout portion of the cylindrical portion formed in the electrolyte flow hole hole edge of the cell frame 110 and the diaphragm fixing ring 130. Flows into the front space.

상기한 바와 같은 전해액 유입 및 수소,산소 가스 배출 과정은 전해조를 구성하는 모든 단위조 사이에서 진행되며, 각 단위조의 전극과 전극 사이의 공간에서 전해액에 대한 전기 분해가 이루어진다.Electrolyte inflow and hydrogen, oxygen gas discharge process as described above is carried out between all the unit tank constituting the electrolytic cell, the electrolysis of the electrolyte is made in the space between the electrode and the electrode of each unit tank.

그리고, 셀 프레임(110)의 재료로서는 내화학성과 내열성이 우수하고 기계적강도가 높아 90℃ 온도에서 연속 사용할 수 있는 유리강화섬유 플라스틱 즉, 폴리술폰, 폴리이미드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리프로필렌 등이 적합하며, 개스킷(150)은 내화학성과 내열성이 우수하고 기계적 강도 뿐 아니라 탄성이 높은 에틸렌-프로필렌 공중합체(EPDM) 및 폴리테트라플루오로에틸렌(테프론) 등이 적합하다.As the material of the cell frame 110, glass-reinforced fiber plastics, such as polysulfone, polyimide, polyphenylene sulfide, and polypropylene, which are excellent in chemical resistance and heat resistance and have high mechanical strength, which can be continuously used at a temperature of 90 ° C. The gasket 150 is suitable for ethylene-propylene copolymer (EPDM), polytetrafluoroethylene (Teflon), etc. having high chemical resistance and heat resistance and high mechanical strength as well as mechanical strength.

또, 격막(120)은 두께가 0.5∼ 3.0mm인 석면을 이용한 섬유나 다공성 석면판이나 석면포 또는 Ni 실을 보강한 석면섬유 등으로 제조됨으로써 내열성, 전기전도도, 이온흐름성 등을 확보하게 된다.In addition, the diaphragm 120 is made of fiber using asbestos having a thickness of 0.5 to 3.0 mm, or asbestos fiber reinforced with asbestos, asbestos cloth, or Ni thread to secure heat resistance, electrical conductivity, ion flow resistance, and the like.

그런데, 상기한 바와 같이 종래 전해조의 가스분리 격막은, 25%의 수산화칼륨(KoH)을 전해액으로 채용하는 전해조/ 30%의 수산나트륨(NaoH)을 전해액으로 채용하는 전해조 등에서 내열특성 및 전기 전도특성이 낮아지고, 따라서 이온 흐름특성 또한 저하되어 궁극적으로 산소 및 수소 가스의 분리 효율을 떨어뜨리게 되므로, 이러한 문제점을 해소할 수 있는 수단의 강구가 요구되었다.However, as described above, the gas separation diaphragm of the conventional electrolytic cell is characterized by heat resistance and electrical conductivity in an electrolytic cell employing 25% potassium hydroxide (KoH) as the electrolyte / electrolyte employing 30% sodium hydroxide (NaoH) as the electrolyte. Since this lowers the ion flow characteristics, and thus ultimately lowers the separation efficiency of oxygen and hydrogen gas, there is a need for a means to solve this problem.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 발명한 것으로서, 그 목적은 격막을 생산하는 섬유가공의 기본공정에서 염료 및 약품의 침투로 인하며 전해조 내에서 상당량의 기포를 발생하며 등압의 유지를 곤란하게 하여 전극의 유효면적을 저감하여 효율저하는 물론이고 가수위 현상으로 수위조절을 방해하는 요인을 제거하여 궁극적으로 산소 및 수소 가스의 분리효율과 운전효율을 극대화시킬 수 있게 된 전기분해조의 수소, 산소 가스분리 격막을 제조하고자 함에 있다.The present invention has been invented to solve the conventional problems as described above, the purpose of which is due to the penetration of dyes and chemicals in the basic process of fiber processing to produce a diaphragm and generates a significant amount of bubbles in the electrolytic cell and maintain isostatic pressure It is possible to reduce the effective area of the electrode to reduce the efficiency, and to eliminate the factors that hinder the water level control due to the hydrophobic phenomenon, thereby ultimately maximizing the separation efficiency and operating efficiency of oxygen and hydrogen gas. Hydrogen, oxygen gas separation membrane to be prepared.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 내부로 공급된 전해액에 대한 전기 분해를 진행하여 생성된 이종의 가스를 분리 상태로 얻을 수 있도록 재스킷, 전극, 격막 고정링, 셀 프레임과 함께 단위조로 조합되는 수전해조의 가스분리 격막을 제조하는 방법에 있어서In order to achieve the above object, the present invention, in order to obtain a heterogeneous gas generated by the electrolysis of the electrolyte supplied into the separated state in a unit group together with the jacket, electrode, diaphragm fixing ring, cell frame In the method for producing a gas separation membrane of the water-receiving tank combined

상기 격막이 0.5mm이하의 굵기 / R85∼ 110의 경도를 갖는 폴리프로필렌사를 구비하는 단계; 상기한 폴리프로필렌사를 수산화나트륨(NaoH)용액으로 1차 표면처리하는 단계; 상기 1차 표면처리된 전해액 코팅 폴리프로필렌사를 190℃이하의 분위기에서 90초 이내의 시간동안 건조시키는 단계; 상기 건조된 폴리프로필렌사를 경사(섬유의 길이방향을 구성하는 실)와 위사(섬유의 폭 방향을 구성하는 실)는 그 굵기가 같지 않는 것을 포함한 형태로 메쉬 형태를 갖도록 격막으로 직조하는 단계로 이루어진다.The diaphragm is provided with a polypropylene yarn having a thickness of less than 0.5mm / hardness of R85 ~ 110; Primary surface treatment of the polypropylene yarn with sodium hydroxide (NaoH) solution; Drying the first surface-treated electrolyte coating polypropylene yarn for less than 90 seconds in an atmosphere of 190 ° C. or less; In the step of weaving the dried polypropylene yarn with a diaphragm so as to have a mesh form in the form including the warp yarns (threads constituting the longitudinal direction of the fiber) and the weft yarns (threads constituting the width direction of the fiber) is not the same. Is done.

그리고 상기한 1차 표면처리에 쓰이는 수산화나트륨(NaoH)용액의 농도는 30-45%이고, 2차 표면처리에 쓰이는 수산화칼륨(KoH)용액의 농도는 25%임을 특징으로 한다.The concentration of sodium hydroxide (NaoH) solution used for the primary surface treatment is 30-45%, and the concentration of potassium hydroxide (KoH) solution used for the secondary surface treatment is 25%.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail.

본 발명은 개스킷, 전극, 격막 고정용 링, 셀 프레임 등이 격막 및 전극 판 등과 함께 하나의 단위조를 이루며, 이러한 단위조를According to the present invention, a gasket, an electrode, a diaphragm fixing ring, a cell frame, and the like constitute one unit group together with a diaphragm and an electrode plate.

다수 적층 조합시키고 음극 및 양극 전극단자를 고정시켜 구성된다(도 2 및 도3 참조).Multiple stacks are combined and fixed by fixing the cathode and anode electrode terminals (see FIGS. 2 and 3).

본 발명에 따른 격막(120)은 0.5mm이하의 굵기/0.85∼0.96의 비중을 갖는 폴리프로피렌사를 직조하여 얻는 것이며, 상기의 0.5mm이하의 굵기/0.85∼0.96의 비중을 갖는 폴리프로필렌사는 시중에서 유통되는 통상의 폴리프로필렌사이다.The diaphragm 120 according to the present invention is obtained by weaving a polypropylene yarn having a thickness of 0.5 mm or less / 0.85 to 0.96, and a polypropylene yarn having a thickness of 0.5 mm or less / 0.85 to 0.96. It is a common polypropylene company distributed in the market.

상기와 같은 폴리프로필렌사는 수산화나트륨용액으로 1차 표면처리하고, 또 상기 1차 표면처리 된 전해액 코팅 폴리프로필렌사를 수산화칼륨 용액으로 2차 표면처리 하는데, 그 이유는, 내열특성 및 전기 전도특성 저하를 방지할 수 있음과 아울러 이온 흐름 특성이 저하되는 것을 방지 할 수 있게 됨으로써, 궁극적으로 산소 및 수소 가스의 분리 효율을 극대화시킬 수 있고, 또 상기 수산화나트륨용액과 수산화칼륨용액을 이용한 1차 및 2차 표면처리를 하지 않게 되면 전기분해조에서 전기분해가 활성화 되는 초기 포화상태 까지 많은 시간이 소요 될 뿐 아니라 이로 인하여 기포발생, 등압의 불안정등 수위조절이 곤란한 문제점이 발생한다. 따라서 수산화나트륨용액으로 1차 표면처리하고, 수산화칼륨용액으로 2차 표면처리 함이 바람직하다.The above polypropylene yarns are first surface treated with sodium hydroxide solution, and the first surface treated electrolyte coated polypropylene yarns are subjected to secondary surface treatment with potassium hydroxide solution, because of the lowered heat resistance and electrical conductivity. It is possible to prevent the deterioration and to prevent the ion flow characteristics from being deteriorated, thereby ultimately maximizing the separation efficiency of oxygen and hydrogen gas, and also using the sodium hydroxide solution and potassium hydroxide solution for primary and secondary If the surface treatment is not performed, it takes a lot of time until the initial saturation state of the electrolysis is activated in the electrolysis tank, and this causes difficulty in controlling the water level such as bubble generation and isostatic pressure. Therefore, it is preferable that the first surface treatment with sodium hydroxide solution and the second surface treatment with potassium hydroxide solution.

한편 상기 수산화나트륨은 물에 가용성이므로 1차 코팅 후 아무런 추가처리를 하지 않은 채 다시 수산화칼륨 수용액에 침전 시 1차 코팅에 의해 폴리프로필렌사에 부착된 수산화나트륨의 상당량은 수산화칼륨 수용액에 용해되어 폴리프로필렌사의 표면에서 제거될 수 있으나, 상기 2차 표면처리는 아주 짧은 시간(5초이내) 동안 담근 후 바로 인출하는 것으로, 수산화나트륨의 용해는 거의 일어나지 않는다.Meanwhile, since the sodium hydroxide is soluble in water, a large amount of sodium hydroxide attached to the polypropylene yarn by the primary coating is dissolved in the aqueous potassium hydroxide solution by preliminary coating in the aqueous potassium hydroxide solution without any further treatment after the primary coating. Although it can be removed from the surface of the propylene yarn, the secondary surface treatment is taken out immediately after soaking for a very short time (within 5 seconds), so that dissolution of sodium hydroxide hardly occurs.

또 상기 1차 및 2차 표면처리 할 때에 각 수용액의 온도는 대기중의 온도인 상온의 조건에서 한다. 그리고 상기 1차 표면처리 할 때에 각 수용액의 온도는 대기중의 온도인 상온의 조건에서 한다. 그리고 상기 1차 표면처리에 쓰이는 수산화나트륨용액의 농도를 30∼45%로 하는 이유는 수산화나트륨용액의 가장 적절한 표면처리 효과를 부여하므로 바람직하다.In addition, when performing the said 1st and 2nd surface treatment, the temperature of each aqueous solution is made on the conditions of normal temperature which is the temperature of air | atmosphere. When the primary surface treatment is performed, the temperature of each aqueous solution is performed under the condition of normal temperature which is a temperature in the air. The reason why the concentration of the sodium hydroxide solution used for the primary surface treatment is 30 to 45% is preferable because it gives the most suitable surface treatment effect of the sodium hydroxide solution.

또 상기 2차 표면처리에 쓰이는 수산화칼륨용액의 농도를 25%로 하는 이유는 수산화칼륨용액의 가장 적절한 표면처리 효과를 부여하므로 바람직하다.The reason why the concentration of the potassium hydroxide solution used for the second surface treatment is 25% is preferable because it gives the most suitable surface treatment effect of the potassium hydroxide solution.

상기와 같이 수산화나트륨용액 및 수산화칼륨용액을 이용한 폴리플로필렌사의 1차 및 2차 표면처리 단계가 끝나면 그 표면처리 된 폴리프로필렌사를 190℃이하의 분위기에서 90초 이내의 시간동안 건조시켜 폭과 밀도를 맞추고 형태 안정성을 높인다.As described above, after the first and second surface treatment steps of the polyflofilene company using the sodium hydroxide solution and the potassium hydroxide solution, the surface-treated polypropylene yarn is dried in an atmosphere of 190 ° C. or less for 90 seconds or less. Match density and increase form stability.

단, 상기 분위로의 온도가 190℃이하의 분위기에서 90초 이내의 시간동안 수 분이 건조되는 정도로 건조시키는 단계로 포리프로필렌사의 열변형온도(104℃)보다 다소 높은 조건이 부여될 지라도 열변형의 염려는 없다.However, the step of drying the temperature in the atmosphere to the extent that the moisture is dried for less than 90 seconds in an atmosphere of 190 ℃ or less, even if a condition slightly higher than the thermal deformation temperature (104 ℃) of polypropylene, the thermal deformation of There is no worry.

상기의 공정이 완료되면 최종적으로 0.5mm이하의 굵기/0.85∼0.96의 비중을 갖도록 제조된 전해액 코팅 폴리프로피렌사를 이용하여 경사(섬유의 길이방향을 구성하는 실)와 위사(섬유의 폭 방향을 구성하는 실)는 굵기가 동일하거나 그렇지 않는 것을 포함한 형태의 60메쉬 이상의 기공을 갖는 격막으로 직조하여 격막을 제조한다.When the above process is completed, the warp yarns (threads constituting the longitudinal direction of the fiber) and the weft yarns (fiber width direction) are finally made using an electrolyte-coated polypropylene yarn prepared to have a thickness of 0.5 mm or less / specific gravity of 0.85 to 0.96 or less. The yarn constituting the same) is manufactured by weaving into a diaphragm having pores of 60 mesh or more in the form including the same or not in thickness.

본 발명의 실시 예는 개스킷, 전극, 격막 고정용 링, 설 프레임과 함께 단위조로 조합되는 수전해조의 가스분리 격막에 관련된다.Embodiments of the present invention relate to a gas separation diaphragm of a water electrolytic bath combined with a gasket, an electrode, a diaphragm fixing ring, and a frame in a unit tank.

즉, 상기한 바와 같은 수전해조는 종래에서와 같이 개스킷, 격막 공정용 링, 설 프레임 등이 격막 및 전극판 등과 함께 하나의 단위조를 이루며, 이러한 단위조를 다수 적층 조합시키고 음극 및 양극 전극단자를 고정시켜 구성된다. (도1 및 도2 참조)That is, as described above, in the electrolytic bath, a gasket, a ring for diaphragm processing, a snow frame, and the like form a unit group together with a diaphragm and an electrode plate. It is configured by fixing. (See Figures 1 and 2)

그리고, 각 격막(120)의 상부에는 산소 가스 흐름용 구멍과 수소 가스 흐름용 구멍이 각각 형성되어 있고, 하부에는 전해액 흐름용 구멍이 형성되어 있으며, 양 전극 전극과 전극 사이, 다른 극성이로 대전되는 전극들(140) 사이 및 양극전극과 음극 전극 사이에는 전극(140)보다 작은 직경의 원판형 격막(120)이 구비되는 구조로 되어있는 점 또한 종래에서와 동일하다.In addition, an oxygen gas flow hole and a hydrogen gas flow hole are respectively formed in an upper portion of each of the diaphragms 120, and an electrolyte flow hole is formed in a lower portion thereof. It is also the same as the conventional structure that the disk diaphragm 120 having a smaller diameter than the electrode 140 is provided between the electrodes 140 and between the positive electrode and the negative electrode.

한편, 상기 격막은 0.2 ∼ 3.5mm의 굵기 / 0.85 ∼ 0.96의 비중과 R85-110의 경도를 갖는 폴리프로필렌사의재질로 상기한 바대로 1차,2차의 표면처리 가공공정 으로 직조되어진다. 이러한 폴리프로필렌사의 격막을 30-40중량%의 농도를 갖는 수산화나트륨(NaoH)용액으로 연속 알칼리 처리방법으로 가수분해하여 2차 표면처리하여 제조한다.On the other hand, the diaphragm is made of a polypropylene yarn having a thickness of 0.2 to 3.5 mm / specific gravity of 0.85 to 0.96 and a hardness of R85-110, and is woven in the primary and secondary surface treatment processes as described above. The polypropylene membrane is hydrolyzed by a continuous alkali treatment method with a sodium hydroxide (NaoH) solution having a concentration of 30-40% by weight to prepare a secondary surface treatment.

상기한 바와 같이 본 발명에 의한 전기분해조의 가스분리 격막 및 이의 제조방법은 전해조의 내열특성 및 전기 전도특성 저하를 방지할 수 있게 되고, 아울러 이온 흐름특성이 저하되는 것을 방지할 수 있게 됨으로써, 궁극적으로 산소 및 수소 가스의 분리 효율을 극대화시킬 수 있게 된다는 이점을 제공한다.As described above, the gas separation diaphragm of the electrolysis tank and the manufacturing method thereof according to the present invention can prevent deterioration of heat resistance and electric conduction characteristics of the electrolytic bath, and also prevent the ion flow characteristic from deteriorating, This provides the advantage that it is possible to maximize the separation efficiency of oxygen and hydrogen gas.

Claims (4)

내부로 공급된 전해액에 대한 전기 분해를 진행하여 생성된 수, 산소가스를 분리 상태로 얻을 수 있도록 개스킷, 전극, 격막 고정링, 셀 프레임과 함께 단위조로 조합되는 전기분해조의 가스분리 격막이 있어서There is a gas separation diaphragm of an electrolysis tank, which is combined with a gasket, an electrode, a diaphragm fixing ring, and a cell frame in order to obtain the water and oxygen gas generated by performing electrolysis on the supplied electrolyte solution. 0.5mm 이하의 굵기/0.85∼ .96의 비중과 R85∼110의 경도를 갖는 폴리프로펠렌사를 구비하는 단계; 상기한 폴리프로필렌사를 수산화나트륨(NaoH)용액으로 1차 표면처리하는 단계; 상기 1차 표면처리된 전해액 코팅 폴리프로필렌사를 190℃이하의 분위기에서 90초 이내의 시간동안 건조시키는 단계; 상기 건조된 폴리프로필렌사를 경사(섬유의 길이방향을 구성하는 실)와 위사(섬유의 폭 방향을 구성하는 실)는 동일하거나 그렇지 않는 것을 포함한 형태로 메쉬상의 기공을 갖는 격막으로 직조하는 단계로 이루어진 구성을 특징으로 하는 전기분해조의 수, 산소 분리격막 제조방법Having a polypropylene yarn having a thickness of less than 0.5 mm / specific gravity of 0.85 to .96 and a hardness of R85 to 110; Primary surface treatment of the polypropylene yarn with sodium hydroxide (NaoH) solution; Drying the first surface-treated electrolyte coating polypropylene yarn for less than 90 seconds in an atmosphere of 190 ° C. or less; Weaving the dried polypropylene yarns into a diaphragm having pores on the mesh in the form of inclination (the yarn constituting the longitudinal direction of the fiber) and the weft yarn (the yarn constituting the width direction of the fiber) are the same or not. The number of electrolysis tanks, characterized in that the oxygen separation membrane manufacturing method 제1항에 있어서, 상기 1차 표면처리에 쓰이는 수산화나트륨용액의 농도는 30∼45%임을 특징으로 하는 전기분해조의 수, 산소 가스 분리격막 제조방법.The method of claim 1, wherein the concentration of the sodium hydroxide solution used for the primary surface treatment is 30 to 45%. 제 1항에 있어서, 상기 2차 표면처리 하는데 쓰이는 수산화칼륨용액의 농도는 25%임을 특징으로 하는 전기분해조의 수, 산소 가스 분리격막 제조방법.The method of claim 1, wherein the concentration of the potassium hydroxide solution used for the secondary surface treatment is 25%. 제 1항에 있어서, 0.5mm이하의 굵기/0.85∼0.96의 비중을 갖도록 제조된 전해액 코팅 폴리프로필렌사를 이용하여 경사(섬유의 길이방향을 구성하는 실)와 위사(섬유의 폭 방향을 구성하는 실)는 굵기가 동일하거나 그렇지 않는 것을 포함한 형태의 60메쉬 이상의 기공을 갖는 격막을 제조하는 것임을 특징으로 하는 전기분해조의 수, 산소 가스 분리격막 제조방법.The method of claim 1, wherein the warp yarn (a yarn constituting the longitudinal direction of the fiber) and the weft yarn (which constitutes the width direction of the fiber) are made using an electrolyte-coated polypropylene yarn manufactured to have a thickness of 0.5 mm or less / specific gravity of 0.85 to 0.96. The number of electrolysis tanks and oxygen gas separation membrane manufacturing method, characterized in that for producing a diaphragm having pores of 60 mesh or more in the form including the same or not thickness.
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