KR20180122130A - The electricity-generating device salinity gradient - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이산화탄소 흡수제를 이용한 농도차 발전 장치에 관한 것으로, 흡수제 내에 포집된 이산화탄소를 전기 생산에 이용 후 생산되는 방류수를 농축시켜 흡수제 재생에 필요한 에너지를 저감시키는 농도차 발전 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a concentration difference generation apparatus using a carbon dioxide absorbent, and more particularly, to a concentration difference generation apparatus and method for reducing the energy required for regenerating absorbent by concentrating discharged water produced after carbon dioxide captured in an absorbent is used for electricity production.
이산화탄소는 지구 온난화를 유발하는 온실가스 중 가장 많은 발생량을 차지한다. 특히, 제철, 시멘트 등의 주요 생산산업에서 대량으로 발생할 뿐 아니라, 석탄, 석유 및 천연가스등을 사용하는 화력발전소에서도 많은 양이 배출되고 있다.Carbon dioxide accounts for the largest amount of greenhouse gases that cause global warming. In particular, large amounts of coal, oil, natural gas, and other thermal power plants are produced in large quantities in major production industries such as steel and cement.
2016년 발표된 IEA의 자료에 따르면, 에너지 안보 측면에서, 대량의 이산화탄소 배출에 따른 지구온난화는 매우 큰 문제이며, 이를 해결하기 위한 기술로 이산화탄소 저장 및 포집기술 (Carbon capture and sequestration, CCS)이 대두되고 있으며, 이는 현재 기술단계에서 지구 온난화를 저감할 수 있는 가장 진보된 기술 중 하나로 포집 및 압축, 수송, 저장의 3단계로 이루어져 있다.According to the IEA data released in 2016, global warming caused by a large amount of carbon dioxide emissions is a big problem in terms of energy security. Carbon capture and sequestration (CCS) , Which is one of the most advanced technologies that can reduce global warming at the present technology stage. It consists of three stages: capture, compression, transportation and storage.
CCS 기술은 포집 부분에 많은 비용이 소모되어, 많은 기술개발이 요구되고 있는 실정이다. 이산화탄소의 포집은 흡수법, 흡착법 및 막 분리법 과 같은 물리화학적 방법으로 배출가스로부터 분리 및 포집할 수 있다. CCS technology is consuming a lot of cost in the collection part, and a lot of technology development is required. The capture of carbon dioxide can be separated and collected from the exhaust gas by a physicochemical method such as an absorption method, an adsorption method, and a membrane separation method.
이 중, 액상 아민 흡수제를 이용한 흡수/재생 연속공정이 후단 연소 이산화탄소 포집에 적용 가능한 가장 성숙된 이산화탄소 포집 및 저장 공정으로 알려져 있으나, 이러한 기술에서도, 흡수제 재생에 소모되는 가격이 전체 공정의 절반이상이 소요된다는 문제점이 있다.Among these, the continuous absorption / regeneration process using a liquid amine sorbent is known as the most matured carbon dioxide capture and storage process applicable to the post-combustion carbon dioxide capture, but even in this technology, the consumed price for absorbent regeneration is more than half There is a problem that it is required.
후단 연소포집에서 가장 많이 사용되는 아민계 액상 흡수제는 크게 화학적 조성에 따라 1차, 2차, 3차 아민 등으로 구분된다.The most commonly used amine-based liquid sorbents in the latter stage of combustion capture are classified into primary, secondary and tertiary amines depending on their chemical composition.
[표 1][Table 1]
이 중, 1차 및 2차 아민은 Unhindered amine으로 구분되며, 이산화탄소 흡수반응으로부터 생성되는 카바메이트(carbamate)는 1 몰의 아민 당 0.5 몰의 이산화탄소를 흡수 할 수 있으나, 매우 안정적인 형태로 생성되어 그 결합을 깨고 흡수제를 재생하는데 많은 양의 에너지가 소모된다는 단점이 있다.Of these, primary and secondary amines are classified as unhindered amines. Carbamates resulting from the carbon dioxide absorption reaction can absorb 0.5 mole of carbon dioxide per mole of amine, but they are produced in a very stable form, There is a drawback that a large amount of energy is consumed to break the bond and regenerate the absorbent.
반면, 3차 아민은 이산화탄소 흡수 공정에서 불안정안 카바메이트를 형성하고, 이를 대신하여 탄산염(HCO3 -)을 형성한다. 이 반응은 1몰의 아민 당 1 몰의 이산화탄소를 흡수 할 수 있고, 흡수제의 재생에너지가 적게 든다는 장점이 있으나, 이산화탄소 포집 속도가 느리기 때문에, CO2 제거에 어려움이 있다. On the other hand, tertiary amines form unstable ancibamates in the carbon dioxide absorption process and, instead, form carbonates (HCO 3 - ). This reaction is advantageous in that it can absorb 1 mole of carbon dioxide per mole of amine and that the regenerated energy of the absorbent is reduced. However, since the carbon dioxide capture rate is slow, it is difficult to remove CO 2 .
3차 아민의 흡수 반응속도의 문제가 개선된다면 전체 공정의 에너지 효율을 높일 수 있을 것으로 예상할 수 있다.If the problem of the absorption rate of the tertiary amine is improved, it can be expected that the energy efficiency of the whole process can be increased.
특히, Oxynekan 과 Rochelle 등은 MDEA 와 피페라진 (piperazine, PZ)을 함께 사용하여 이산화탄소 흡수속도를 높임과 동시에, 전체 에너지를 15~22% 저감하는 연구를 보고한 바 있다.In particular, Oxynekan and Rochelle et al. Have reported the use of MDEA and piperazine (PZ) in combination to increase the rate of carbon dioxide uptake and reduce total energy by 15 to 22%.
최근 연구 동향에 따르면, 1차 아민과 3차 아민을 혼합하여 사용한다거나 (예를 들어, MEA와 MDEA) 2차 아민과 3차 아민을 혼합하여 사용하는 등의 (예를 들어, DEA와 MDEA) 연구가 증가하고 있다. 이러한 혼합 용액의 사용은 1차 및 2차 아민의 장점인 높은 반응속도와 3차 아민의 장점인 높은 흡수 용량을 결합하는 형태로써 많은 산업 영역에 적용하고자 하는 연구가 진행되고 있다. 또한 합성 3차 아민에 대한 연구도 다양하게 진행되고 있으며, 4-(dimethylamino)-2-butanol (DMAB), 4-(dipropyamino)-2-butanol (DPAB), 4-(dibutylamino)-2-butanol (DBAB), 4-((2-hydroxyethyl)(methyl)amino)-2-butanol (HEMAB), 4-((2-hydroxyethyl)(ethyl)amino)-2-butanol (HEEAB), 4-(diethylamino)-2-butanol (DEAB) 등의 합성 3차 아민을 이용한 이산화탄소 흡수 특성 연구등이 진행된 사례도 있다 (Singto 등, 2016). According to recent research trends, use of a mixture of primary and tertiary amines (eg, MEA and MDEA) or use of a mixture of secondary and tertiary amines (eg, DEA and MDEA) Research is increasing. The use of such a mixed solution combines a high reaction rate, which is an advantage of primary and secondary amines, and a high absorption capacity, which is an advantage of tertiary amines, and studies are being conducted to apply it to many industrial fields. In addition, studies on synthetic tertiary amines have been carried out variously, and 4- (dimethylamino) -2-butanol (DMAB), 4- (dipropylamino) -2-butanol (DBAB), 4 - ((2-hydroxyethyl) (methyl) amino) -2-butanol (HEMAB), 4- (2-hydroxyethyl) ) -2-butanol (DEAB), etc. (Singto et al., 2016).
또한 ionic liquids (ILs) (예를 들어, amino-alkymidazolium ionic liquid, tetraalkylphosphonium amino acid ionic liquid, tetraalkylammonium amino acid ionic liquids 등)를 이용한 이산화탄소 포집 사례도 연구되고 있으며, amino acid ionic liquid (예를 들어, [N1111][Gly], [N1111][Lys], [N2222][Lys]) 와 MDEA를 함께 사용하여 이산화탄소 포집을 시도한 사례 등도 보고되고 있다. Carbon dioxide capture cases using ionic liquids (eg, amino-alkymidazolium ionic liquids, tetraalkylphosphonium amino acid ionic liquids, tetraalkylammonium amino acid ionic liquids, etc.) have also been studied and include amino acid ionic liquids [ NCE11] [Gly], [N1111] [Lys], and [N2222] [Lys]) and MDEA were also used to collect carbon dioxide.
이산화탄소 흡수제의 재생 공정은 주로 열탈착 공정으로써, 3차 아민의 경우 약 70도, 1, 2차 아민의 경우 약 120도의 열을 가하여 흡수된 이산화탄소를 흡수제로부터 탈착시킨다. 이 때 소모되는 에너지는 MDEA를 기준으로 약 0.9 GJ/tonCO2 로 알려져 있다. The regeneration process of the carbon dioxide absorbent is mainly a thermal desorption process, and the absorbed carbon dioxide is desorbed from the absorbent by applying heat of about 70 degrees for the tertiary amine and about 120 degrees for the primary and secondary amine. The energy consumed at this time is about 0.9 GJ / tonCO 2 based on MDEA.
최근 들어, 전기화학적 방법, 막분리법 등을 응용하여 흡수제로부터 이산화탄소를 회수하기 위한 연구가 진행되고 있으며, 최근 연구 경향은 lizuka 등(2012)에 의하면, 도 1에 나타낸 복극 전기 투석 방식으로 흡수제로는 Alkaline Solution (예를들면, NaOH) 등이 사용될 수 있다고 하였고, Stern 등(2013)에 의하면, 도 2에 나타낸 전기 화학적 탈착 방식으로 흡수제로는 Diehtylaenetriamine(EDA), Aminoetthylethanolamine(AEEA), Diethylenetriamine (DETA), Triethyleneetetramine(TETA) 등이 사용될 수 있다고 하였다.In recent years, studies for recovering carbon dioxide from an absorbent using an electrochemical method, a membrane separation method, and the like have been carried out. Recently, according to lizuka et al. (2012) (EDA), Aminoetthylethanolamine (AEEA), Diethylenetriamine (DETA), and the like can be used as the absorbent in the electrochemical desorption system shown in FIG. 2 according to Stern et al. (2013) , And triethyleneetetramine (TETA).
이러한 이산화탄소 흡착 및 탈착 방식들은 기존 열탈착 공정 대비 에너지 소비를 감소시킬 수 있는 있으나, 시스템의 운전을 위한 최소한의 에너지 소비가 필수적이며, 신재생 에너지 등의 지속가능한 에너지원의 투입이 병행되지 않는다면, 순 이산화탄소 배출 (Net Carbon Emission)은 계속해서 양의 값을 가질 것이다. 즉, 탄소 발자국을 0으로 만드는 전략 (Carbon Negative Map) 및 이를 위한 적극적인 노력이 진행되어야 할 필요가 있다.These CO2 adsorption and desorption methods can reduce the energy consumption compared to the conventional thermal desorption process, but the minimum energy consumption for the operation of the system is essential. If the input of sustainable energy sources such as renewable energy is not carried out simultaneously, The Net Carbon Emission will continue to have a positive value. In other words, a strategy to make the carbon footprint zero (Carbon Negative Map) and active efforts for it should be pursued.
본 발명은 이산화탄소 흡수제 재생 시 매우 높은 열 에너지를 주입해야 하는 문제점을 해결하기 위해, 염분차 발전장치 연계기술을 적용하여 연소 배가스 내 이산화탄소를 전기 생산에 이용하여 생산되는 방류수를 전기화학적으로 농축시키고 이를 재생하기 위한 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the problem of injecting very high thermal energy when regenerating a carbon dioxide absorbent, the present invention uses electrochemical methods to concentrate the effluent water produced by using carbon dioxide in the combustion flue gas for electricity generation by applying a salt- And an apparatus and method for reproducing data.
상기 목적을 달성하기 위하여, 양이온 교환막과 음이온 교환막을 포함하고, 흡수제를 포함하는 제1 용액이 유입되고, 흡수제 이온을 포함하는 제2 용액이 토출되며, 제1 용액의 이동과정에서, 제1 용액에 포함된 탄산염과 수소이온이 양이온 교환막과 음이온 교환막을 통과함에 따라 전기가 생산되도록 마련된 이온 발전부; 및 상기 제2 용액에서 흡수제 이온과 물을 분리하기 위한 농축부; 를 포함하는 농도차 발전 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, a first solution containing a cation exchange membrane and an anion exchange membrane is introduced, and a second solution containing an absorbent ion is discharged. In the movement of the first solution, An ion generator configured to generate electricity as the carbonate and hydrogen ions contained in the ion exchange membrane pass through the cation exchange membrane and the anion exchange membrane; And a concentrating unit for separating the absorbent ions and water from the second solution; And the concentration-difference power generation device.
또한, 상기 농축부는 이온농도분극 모듈을 포함하며, 제2 용액을 서로 다른 채널로 물과 흡수제 이온으로 각각 분리하도록 마련되는 것을 포함한다.The enrichment unit includes an ion concentration polarization module and is provided to separate the second solution into water and absorbent ions in different channels, respectively.
또한, 상기 이온농도분극 모듈은 제2 용액이 통과하는 유입채널, 유입채널에서 분기되되, 흡수제 이온이 배출되는 제1 채널 및 물이 배출되는 제2 채널, 제1 채널 및 제2 채널 분기영역에 마련되며, 이온 선택층을 포함하는 나노 정션, 나노 정션에 정기장을 인가 하기 위해 마련된 전극 및 접지부를 포함하며, 나노 정션에 전기장이 인가되면, 상기 분기 영역에 이온농도분극 현상이 유도되는 것을 포함한다.The ion concentration polarization module may further include an inlet channel through which the second solution flows, a first channel through which the absorbent ions are branched and a second channel through which water is discharged, a first channel and a second channel branching region, And includes an electrode and a ground unit for applying a periodic field to the nano junction including the ion selective layer, and when the electric field is applied to the nano junction, the ion concentration polarization phenomenon is induced in the branch region do.
또한, 상기 나노 정션에 인가되는 전기장은, 이온 발전부에서 생산된 전기를 이용하는 것을 포함한다.The electric field applied to the nano junction includes using electricity generated by the ion generator.
또한, 상기 농축부는, 역삼투막을 이용하여 상기 제2 용액을 물과 흡수제 이온으로 분리하도록 마련되는 것을 포함한다.In addition, the enrichment unit includes a separator for separating the second solution into water and absorbent ions using a reverse osmosis membrane.
또한, 상기 농축부를 통과한 제2 용액으로부터 상기 흡수제를 재생하기 위한 흡수제 재생부를 더 포함한다.Further, the apparatus further comprises an absorbent regeneration section for regenerating the absorbent from the second solution passed through the thickening section.
또한, 상기 흡수제 재생부는, 가열에 의해 흡수제가 재생되는 것을 포함한다.In addition, the absorbent regeneration section includes regeneration of the absorbent by heating.
또한, 상기 흡수제 재생부는, 이온농도분극 현상에 의해 상기 흡수제에 포함된 양이온을 분리시켜 상기 흡수제가 재생되는 것을 포함한다.Further, the absorbent regeneration section includes separating cations contained in the absorbent by ion concentration polarization phenomenon to regenerate the absorbent.
또한, 상기 농축부를 통과한 제2 용액을 상기 이온 발전부로 재 공급하는 것을 포함한다.And supplying the second solution passed through the concentrated portion to the ion generating portion.
또한, 상기 농축부를 통과한 제2 용액이 유입되고, 칼슘이 저장된 용기 및 상기 용기 내 혼합물을 교반하기 위한 교반부를 포함하는 광물화부를 더 포함한다.Further, the apparatus further includes a mineralization unit including a container into which the second solution having passed through the enrichment unit flows, and a stirring part for stirring the mixture in the container.
또한, 상기 이온 선택층의 두께는 10 내지 30 μm 인 것을 포함한다.In addition, the thickness of the ion selective layer may be 10 to 30 占 퐉.
또한, 상기 이온 선택층은 다공성 지지체 또는 포어 필링(Pore Filling) 구조인 것을 포함한다.In addition, the ion selective layer includes a porous support or a pore filling structure.
또한, 상기 이온 선택층은 균질성 또는 비균질성인 것을 포함한다.In addition, the ion selective layer includes those that are homogeneous or heterogeneous.
이에 더하여, 본 발명은 상기에서 서술한 이온 발전부에 제1 용액을 유입하여 전기를 발생하는 단계; 이온 발전부를 통과하며 배출된 제2 용액이 농축부를 통과하여 흡수제 이온과 물을 분리시키는 단계; 를 포함하는 농도차 발전 방법을 제공한다.In addition to this, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: generating electricity by introducing a first solution into the above-described ion generator; Separating the absorbent ions and the water through the concentrated solution by passing the second solution through the ion generator; The method comprising the steps of:
또한, 상기 농축부는 이온농도분극 모듈을 통해 상기 제2 용액을 흡수제 이온과 물로 분리시키는 것을 포함한다.The enrichment unit also includes separating the second solution through the ion concentration polarization module into absorbent ions and water.
또한, 상기 농축부는, 역삼투막을 이용하여 상기 제2 용액을 흡수제 이온과 물로 분리시키는 것을 포함한다.In addition, the enrichment unit includes separating the second solution into absorbent ions and water using a reverse osmosis membrane.
또한, 상기 농축부를 통과한 제2 용액을 상기 이온 발전부로 재 공급하는 것을 포함한다.And supplying the second solution passed through the concentrated portion to the ion generating portion.
본 발명에 따르면, 농도차 발전 장치를 통해 에너지를 생산하여, 이 때 생산된 에너지를 효과적으로 후단의 흡수제 재생 및 이산화탄소 회수공정에 사용할 수 있어, 탄소 네거티브 시스템을 구현할 수 있으며, 이는 온실가스 배출의 저감 단계를 넘어, 현재 대기중의 이산화탄소를 감축 시킬 뿐만 아니라 동시에 이산화탄소를 회수하여 자원화 할 수 있다.According to the present invention, energy can be produced through the concentration-difference power generation apparatus, and the energy produced at this time can be effectively used for the regeneration of the absorbent at the downstream end and the carbon dioxide recovery process, thereby realizing a carbon negative system. It is possible to reduce carbon dioxide in the air at the present time, and at the same time to recover the carbon dioxide and to make the resources.
또한, 마이크로 수준의 분산형 또는 이동형 이온발전장치로 제작 할 경우, 수요처를 발전 및 대형 산업에 한정하지 않고, 소형 디젤 발전기 및 자동차, 인구 이동이 많은 실내 등 이산화탄소가 발생하는 어느 곳이든 설치할 수 있어, 에너지 생산 및 배출된 이산화탄소를 효과적으로 제어 할 수 있다.In addition, when a micro-level dispersion type or mobile type ion generation device is manufactured, it is possible to install any place where carbon dioxide is generated, such as a small-sized diesel generator, an automobile, , And can effectively control the energy production and emissions of carbon dioxide.
도 1은 종래 기술인 복극 전기투석 장치를 나타내는 모식도이다.
도 2는 종래 기술인 전기화학적 탈착 장치를 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 농도차 발전 장치의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 발전부의 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 농축부의 이온농도분극 모듈의 모식도 이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 농도차 발전 장치의 모식도이다.1 is a schematic diagram showing a conventional biplot electrodialysis apparatus.
2 is a schematic diagram showing an electrochemical desorption apparatus of the prior art.
3 is a schematic diagram of a concentration difference generation apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram of an ion generating section according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram of an ion concentration polarization module of a concentrating unit according to an embodiment of the present invention.
6 to 8 are schematic diagrams of a concentration difference generation device according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.In addition, the same or corresponding reference numerals are given to the same or corresponding reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. For convenience of explanation, the size and shape of each constituent member shown in the drawings are exaggerated or reduced .
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
본 발명은 이산화탄소 흡수제를 이용한 농도차 발전 장치에 관한 것으로, 흡수제 내에 포집된 이산화탄소를 전기 생산에 이용 후 생산되는 방류수를 농축 시켜 흡수제 재생에 필요한 에너지를 저감시키는 농도차 발전 장치 및 방법에 관한 것이다. 예시적인 본 발명의 농도차 발전 장치에 의하면, 이산화탄소를 이용하여 전기를 생산하여, 이를 흡수제 재생 및 이산화탄소 회수공정에 사용함으로써 탄소 네거티브 시스템을 구현할 수 있다. The present invention relates to a concentration difference generation apparatus using a carbon dioxide absorbent, and more particularly, to a concentration difference generation apparatus and method for reducing the energy required for regenerating absorbent by concentrating discharged water produced after carbon dioxide captured in an absorbent is used for electricity production. According to the exemplary embodiment of the present invention, a carbon negative system can be realized by producing electricity using carbon dioxide and using it for the regeneration of absorbent and the carbon dioxide recovery process.
도 3은 본 발명의 예시적인 농도차 발전 장치의 모식도, 도 4는 이온 발전부의 모식도, 도 5는 이온농도분극 모듈의 모식도, 도 6 내지 도 8은 본 발명의 다른 예시적인 농도차 발전 장치의 모식도 이다.FIG. 5 is a schematic diagram of an ion concentration polarization module, and FIG. 6 to FIG. 8 are diagrams of another exemplary concentration-difference power generation device of the present invention. FIG. It is a schematic diagram.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 농도차 발전 장치(10)는 양이온 교환막과 음이온 교환막을 포함하고, 흡수제를 포함하는 제1 용액이 유입되고, 흡수제 이온을 포함하는 제2 용액이 토출되며, 제1 용액의 이동과정에서, 제1 용액에 포함된 탄산염과 수소이온이 양이온 교환막과 음이온 교환막을 통과함에 따라 전기가 생산되도록 마련된 이온 발전부(100) 및 상기 제2 용액에서 흡수제 이온과 물을 분리하기 위한 농축부(200)를 포함한다.3, the concentration-difference
보다 구체적으로, 도 4를 참조하면, 상기 이온 발전부(100)는, 흡수제를 포함하는 제1 용액이 유동하는 제1 유로(110), 이온을 선택적으로 통과시키는 양이온 교환막(120) 및 음이온교환막(121), 유동액이 이동하는 하나 이상의 제2 유로(130,130'), 이온의 이동에 의해 전기를 발생시키는 하나 이상의 전극(140,140')을 포함한다.4, the
일 예로, 상기 전극(140), 제2 유로(130), 양이온 교환막(120), 제1 유로(110), 음이온 교환막(121), 제2 유로(130'), 전극(140')이 순차적으로 배열될 수 있다.For example, the
여기서, 상기와 같이 순차적으로 배열된 요소들은 교번하여 복수개 배열될 수 있으며, 예를 들어, 상기의 전극(140')의 다음에 다시 제2 유로(130), 양이온 교환막(120), 제1 유로(110), 음이온 교환막(121), 제2 유로(130'), 전극(140') 의 순으로 복수 개 배열될 수 있다.For example, after the electrode 140 ', the
한편, 상기 제1 용액은, 흡수제, 이산화탄소 또는 탄산염, 이산화탄소가 흡수된 흡수제를 포함한다.On the other hand, the first solution includes an absorbent, a carbon dioxide or a carbonate, and an absorbent in which carbon dioxide is absorbed.
특히, 상기 흡수제는 용질로서, 1차 아민(MEA), 2차 아민(DEA), 3차 아민 (MDEA, TEA), 탄산염 흡수제(K2CO3), 피페라진(Piperazine) 및 이와 유사한 구조를 갖는 흡수제 또는 이들의 혼합물, 암모니아 등의 염기성을 갖는 또는 이를 포함하는 공장 폐수 및 방류수 중 어느 하나 이상의 용질을 포함할 수 있다.Particularly, the absorbent may contain, as solute, at least one of a primary amine (MEA), a secondary amine (DEA), a tertiary amine (MDEA, TEA), a carbonate absorbent (K 2 CO 3 ), a piperazine Or a mixture thereof, ammonia, and the like, or a plant wastewater having basicity, such as ammonia or the like, and effluent water.
또한, 상기 흡수제는 용매로서, 순수, 담수, 기수, 염수, 알코올과 물의 혼합매, 염기성을 갖는 공장 폐수 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 여기서, 염기성을 갖는 공장 폐수는 일 예로, 암모니아 폐수 등 일 수 있다.Further, the absorbent may include at least one of pure water, fresh water, brackish water, brine, a mixture of alcohol and water, and factory wastewater having basicity as a solvent. Here, the factory wastewater having basicity may be, for example, ammonia wastewater or the like.
또한, 상기 흡수제는 첨가제로서 부식방지제, 응집보조제, 산소억제제(Antioxidants), 산소소거제(O2 scavenger), 소포제 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.In addition, the absorbent may include, as an additive, a corrosion inhibitor, an aggregation aid, an antioxidant, an O 2 scavenger, a defoamer, or a mixture thereof.
이에 더하여, 상기 유동액은 상기 흡수제 용매와 동일하게, 순수, 담수, 기수, 염수, 알코올과 물의 혼합매, 염기성을 갖는 공장 폐수 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 여기서, 염기성을 갖는 공장 폐수는 일 예로, 암모니아 폐수 등 일 수 있다.In addition, the fluid may contain at least one of pure water, fresh water, nordic water, brine, a mixture of alcohol and water, and a factory wastewater, in the same manner as the absorbent solvent. Here, the factory wastewater having basicity may be, for example, ammonia wastewater or the like.
일 예로, 제 1용액은 CCS(Carbon Capture Storage) 포집 공정 중 흡수제를 이용하여 이산화탄소 흡수를 통해 생성된 생성물일 수 있다.For example, the first solution may be a product formed through absorption of carbon dioxide using an absorbent during a carbon capture storage (CCS) collection process.
이러한 반응은 하기의 화학 반응식 1로 표시될 수 있다.This reaction can be represented by the following chemical reaction formula 1.
[화학 반응식 1][Chemical reaction formula 1]
Abs(흡수제)(aq) + CO2(g) ↔ Abs+(aq) + HCO3 -(aq) (1)Abs (absorbent) (aq) + CO 2 (g) ↔ Abs + (aq) + HCO 3 - (aq)
상기와 같이, 흡수제는 이산화탄소를 만나면 양이온으로 선택성을 갖게 되는데, 상대적으로 분자량이 커서 양이온 교환막 통과가 어려우며 크기 배제 효과에 의해 흡수제의 손실은 일어 나지 않게 된다.As described above, when the carbon dioxide is encountered, the absorbent becomes selective as a cation. As the molecular weight is relatively large, it is difficult to pass the cation exchange membrane, and the absorbent is not lost due to the size exclusion effect.
한편, 상기 흡수제를 포함하는 제1 용액이 상기 제1 유로(110)로 유입되면, 상기 제1 용액에 포함된 탄산염(HCO3 -)은 음이온 교환막(121)을 통과하여 이동하게 되고, 수소(H+) 이온은 양이온 교환막(120)을 통과하여 이동하게 되어 전위차가 발생함에 따라 전기를 생산할 수 있게 된다. 여기서, 수소(H+) 이온은 상기 흡수제의 용매에 포함되는 물(H2O)에 존재하는 것일 수 있다.Meanwhile, when the first solution containing the absorbent flows into the
보다 구체적으로, 상기 탄산염과 수소이온이 이동함에 따라, 상기 제2 유로(130,130')를 유동하는 유동액의 물(H2O)이 제1 유로(110)로 이동하게 된다.More specifically, as the carbonate and hydrogen ions migrate, the water (H 2 O) of the fluid flowing through the second flow path (130, 130 ') moves to the first flow path (110).
상기 이온의 이동원리는 농도 차에 의한 확산 현상으로, 상기 제1 유로(110)로 유입되는 제1 용액의 농도는 상기 제2 유로(130,130')를 유동하는 유동액의 농도보다 높아야 하며, 상기 이온의 이동은 상기 제1 용액이 갖는 농도의 최대 50%까지 이동될 수 있다.The concentration of the first solution flowing into the
상기에서 서술한 바와 같이, 상기 이온 발전부(100)에서 전기를 생산 한 후 상기 제2 용액이 토출될 수 있다.As described above, the second solution may be discharged after electricity is generated in the
여기서, 상기 제2 용액은 상기 제1 용액에서 탄산염이 일부 제거되고, 상대적으로 제1 용액에 비해 많은 물을 포함할 수 있다.Here, the second solution may partially remove carbonate from the first solution, and may include a relatively large amount of water as compared with the first solution.
즉, 고농도 또는 저농도의 잔류탄산염을 포함하는 흡수제 이온과 물을 포함한다.That is, it includes an absorbent ion and water containing a high or low concentration of residual carbonate.
한편, 본 발명은 상기 토출된 제2 용액에서 흡수제 이온과 물을 분리하기 위한 농축부(200)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the present invention may include a concentrating unit 200 for separating the absorbent ions and water from the discharged second solution.
상기 농축부(200)는 이온농도분극 모듈(210)을 통해 상기 제2 용액을 물과 흡수제 이온으로 분리 할 수 있다.The enrichment unit 200 may separate the second solution into water and absorbent ions through the ion
도 3을 참조하면, 상기 이온농도분극 모듈(210)은, 제2 용액이 통과하는 유입채널(211), 유입채널(211)에서 분기되되, 흡수제 이온이 배출되는 제1 채널(212) 및 물이 배출되는 제2 채널(213), 제1 채널(212) 및 제2 채널(213) 분기영역에 마련되며, 이온 선택층을 포함하는 나노 정션(214), 나노 정션(214)에 정기장을 인가 하기 위해 마련된 전극(미도시) 및 접지부(215)를 포함한다.3, the ion
여기서, 상기 전극은 한 쌍 이상이 구비될 수 있다.Here, one or more pairs of electrodes may be provided.
또한, 나노 정션(214)은 나노 사이즈의 채널 일 수 있으며, 이온교환막 또는 이온교환수지를 포함하는 이온 선택층(Ion-Selectivity Layer)을 포함할 수 있다.In addition, the
또한, 상기 이온 선택층의 두께는 10 내지 30 μm 일 수 있다.The thickness of the ion selective layer may be 10 to 30 mu m.
또한, 상기 이온 선택층은 다공성 지지체 또는 포어 필링(Pore Filling) 구조를 갖을 수 있다.In addition, the ion selective layer may have a porous support or a pore filling structure.
또한, 상기 이온 선택층은 단일 물질, 화합물 및 혼합물로 제작된 균질성 이온 선택층이거나 이들의 혼합물로 이루어진 비균질성 이온 선택층일 수 있다. In addition, the ion selective layer may be a homogeneous ion selective layer made of a single material, a compound, and a mixture, or a heterogeneous ion selective layer made of a mixture thereof.
보다 구체적으로, 전극을 통해 접지부(215)에 전기장을 인가하여 이온 선택층을 포함하는 나노 정션(214)에 전기장을 인가 시 나노 정션(214)이 도입되는 지점 즉, 제1 및 제2 채널(212,213)의 분기영역에 이온농도분극층을 유도하여 이온공핍영역(220)을 형성할 수 있다.More specifically, when an electric field is applied to the
여기서, 상기 나노 정션에 인가되는 전기장은 10 내지 100 V/cm 일 수 있다.Here, the electric field applied to the nano junction may be 10 to 100 V / cm.
상기 이온농도분극현상에 의한 힘에 의해 유입 채널(211)을 통과하는 제2 용액 중 흡수제 이온은 이온공핍영역(220)의 경계면에서 밀려나 제1 채널(212)로 배출되고, 물은 제2 채널(213)로 배출됨으로써 흡수제 이온을 농축 시킬 수 있게 된다.The absorbent ions in the second solution passing through the
특히, 상기 과정을 통해 농축부(200)에서 배출되는 제2 용액은, 농축부(200) 유입 전 제2 용액에 포함된 물의 대략 50%를 제거 할 수 있게 되며, 농축부(200)로 유입 전 제2 용액에 비해 약 2배 농축시킬 수 있게 된다.Particularly, the second solution discharged from the concentrating part 200 through the above process can remove approximately 50% of the water contained in the second solution before the introduction of the concentrating part 200, The solution can be concentrated about twice as much as the second solution.
여기서, 상기 이온농도분극 모듈(210)은 상기 이온 발전부(100)에서 생산된 전기를 이용하여 구동될 수 있다. 즉, 상기 나노 정션(214)에 인가되는 전기장은 이온 발전부(100)에서 생산된 전기를 이용하여 구동될 수 있다.Here, the ion
상기의 이온농도분극 모듈(210)을 이용하여 일정량의 물을 분리하면, 후단에 오는 열을 가하여 흡수제 재생을 하는 방식의 흡수제 재생부에 필요한 열의 양을 감소 시켜 에너지 효율을 높일 수 있게 된다.When a certain amount of water is separated by using the ion
여기서, 이온농도분극(Ion concentration polarization) 현상이란, 나노막을 갖는 구조에서 관찰되는 전기화학 현상 중 하나로써, 전기 이중층의 두께가 나노막의 크기와 유사해질 경우, 전기 이중층이 겹침으로써, 단일 이온 투과성을 나타낸다. 즉, 나노막 전하와 동일한 전하를 갖는 이온들은 확산과 표류력에 의해 나노막을 통과하지 못하고, 나노막 전하와 반대 전하를 갖는 이온들 만이 통과할 수 있게 된다. 이때, 나노막 경계에서는 이온들의 결핍(depetion) 및 과다(concentration) 현상이 유도되는데, 나노막을 통과하지 못한 이온들 사이에서는 강한 전기적인 반발력이 작용하여, 양이온과 음이온 모두 영향을 받게되어 이온 농도 구배가 다른 이온농도분극 현상이 유도되며, 이온농도분극 현상에 따라 분리 대상 이온을 분리할 수 있다.Here, the ion concentration polarization phenomenon is one of the electrochemical phenomena observed in a structure having a nanofilm. When the thickness of the electric double layer is similar to that of the nanofilm, the electric double layer is overlapped and the single ion permeability . That is, the ions having the same charge as the nanomembrane charge can not pass through the nanomembrane due to the diffusion and drift force, and only the ions having the opposite charge to the nanomembrane charge can pass through. At this time, depression and concentration phenomenon of ions are induced at the nano-membrane boundary. Since strong electrical repulsive force acts between the ions that have not passed through the nanofiber, both cation and anion are affected, The ion concentration polarization phenomenon is induced, and ions to be separated can be separated according to the ion concentration polarization phenomenon.
또한, 상기 농축부(200)는 역삼투(Reverse Osmosis, RO)막을 이용할 수 있다.Also, the thickening part 200 may be a reverse osmosis (RO) membrane.
보다 구체적으로, 상기 제2 용액에 압력을 가하여 물(H2O)을 상기 역삼투막을 통과하게 함으로써, 물과 흡수제 이온으로 분리시킬 수 있다.More specifically, water (H 2 O) is allowed to pass through the reverse osmosis membrane by applying pressure to the second solution, so that it can be separated into water and absorbent ions.
여기서, 상기 역삼투막은 종래 역삼투 공정에 사용되어 오는 것이라면 어느 것이나 사용 가능하며, 당해 기술분야에 속하는 통상의 전문가가 그 사용목적 및 조건에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있다.Herein, the reverse osmosis membrane can be used as long as it is used in the conventional reverse osmosis process, and can be appropriately selected and used according to the purpose and conditions of use by the ordinary experts in the art.
또한, 도 6을 참조하면, 본 발명의 농도차 발전 장치(10)는, 상기 농축부(200)를 통과한 제2 용액으로부터 상기 흡수제를 재생하기 위한 흡수제 재생부(300)를 더 포함할 수 있다. 6, the concentration-difference
보다 구체적으로, 상기 흡수제 재생부(300)는, 가열에 의해 흡수제를 재생할 수 있다. More specifically, the absorbent regeneration unit 300 can regenerate the absorbent by heating.
특히, 상기 흡수제 재생부(300)를 가열하기 위한 가열기를 추가적으로 구비할 수 있으며, 상기 가열기로부터 열원을 공급받아 상기 제2 용액에 포함된 탄산염이 흡수제 이온으로부터 탈착됨으로써 흡수제로 재생될 수 있다.In particular, a heater for heating the absorbent regeneration unit 300 may be additionally provided, and the carbonate contained in the second solution may be regenerated as an absorbent by being desorbed from the absorbent ion by receiving a heat source from the heater.
또한, 상기 흡수제 재생부(300)는, 이온농도분극 현상에 의해 상기 흡수제에 포함된 양이온을 분리시켜 상기 흡수제를 재생할 수 있다.Further, the absorbent regeneration section 300 can regenerate the absorbent by separating the cations contained in the absorbent by the ion concentration polarization phenomenon.
특히, 상기 이온농도분극 현상을 유도하기 위한 이온농도분극 모듈을 추가적으로 구비할 수 있으며, 상기 이온농도 분극 모듈은 상기 농축부(200)에서 토출된 제2 용액의 탄산염을 포함한 흡수제 이온이 통과하는 채널을 포함하며, 상기 채널은 이온 선택성 중합체를 더 포함할 수 있다.In particular, the ion concentration polarization module may further include an ion concentration polarization module for inducing the ion concentration polarization phenomenon. The ion concentration polarization module may include a channel through which the absorbent ions including the carbonate of the second solution discharged from the concentration unit 200 pass And the channel may further comprise an ion selective polymer.
상기 이온 선택성 중합체는 일 예로, 선택적으로 양이온은 통과하되 음이온은 통과하지 못하는 고분자 전해질 막일 수 있다.The ion-selective polymer may be, for example, a polymer electrolyte membrane that selectively passes cations but does not pass anions.
여기서, 상기 이온농도분극 모듈은 상기 이온 발전부(100)에서 생산된 전기를 이용하여 구동될 수 있으며, 상기 이온 발전부(100)로부터 생성된 전기를 이용하여 상기 이온농도분극 모듈에 전기장을 인가하면, 상기 이온 선택성 중합체와 인접한 영역에서 이온농도분극 현상이 일어나며, 상기 농축부(200)에서 토출된 제2 용액의 탄산염을 포함한 흡수제 이온 중 양이온을 띄는 흡수제 이온이 상기 이온 선택성 중합체를 통과함으로써 흡수제로 재생될 수 있다.Here, the ion concentration polarization module may be driven using electricity generated by the
또한, 본원 발명의 농축부(200)의 이온농도분극 모듈(210)을 이용할 수 있다.Also, the ion
한편, 도 7를 참조하면, 본 발명의 농도차 발전 장치(10)는, 상기 농축부(200)에서 물과 분리된 제2 용액은 상기 이온 발전부(100)로 재 공급할 수 있다.Referring to FIG. 7, the concentration-difference
보다 구체적으로, 상기 농축부(200)를 통과한 제2 용액은 잔류탄산염을 포함하고 있기 때문에, 상기 이온 발전부(100)로 재 공급하여 발전에 다시 사용하고, 한번 더 농축부(200)를 통과하게 함으로써, 흡수제 재생을 보다 효율적으로 할 수 있게 된다.More specifically, since the second solution having passed through the thickener 200 contains the residual carbonate, it is supplied again to the
이에 더하여, 도 8을 참조하면, 본 발명의 농도차 발전 장치(10)는 광물화부(400)를 더 포함할 수 있다.In addition, referring to FIG. 8, the concentration
보다 구체적으로, 상기 광물화부(400)는 상기 농축부(200)를 통과한 제2 용액이 유입되고, 칼슘이 저장된 용기(410) 및 상기 용기 내 혼합물을 교반하기 위한 교반부(420)를 더 포함할 수 있다.More specifically, the mineralizing unit 400 further includes a container 410 in which the second solution having passed through the thickening unit 200 is introduced, and a stirring unit 420 for stirring the mixture in the container. .
상기 칼슘이 저장된 용기(410) 내에 상기 제2 용액이 유입되면, 상기 교반부(420)의 교반에 의해 제2 용액 내에 포함된 탄산염이 상기 칼슘과 반응함으로써 광물화반응이 진행되어 영구적으로 탄산염을 제거할 수 있게 된다.When the second solution flows into the container 410 containing the calcium, the carbonate contained in the second solution reacts with the calcium by the agitation of the agitator 420, so that the mineralization reaction proceeds, Can be removed.
여기서, 상기 칼슘 외에도, 알루미늄, 마그네슘 등의 경도를 갖는 다가 이온 등을 이용하여 광물화 반응을 일으킬 수 있다. 또한, 인산염 등을 활용함으로써 광물화 반응을 유도할 수 있다.Here, in addition to the calcium, a mineralization reaction may be caused by using a multivalent ion having hardness such as aluminum or magnesium. In addition, mineralization can be induced by using phosphate or the like.
이러한 반응은 하기의 화학 반응식 2로 표시될 수 있다.This reaction can be represented by the following chemical reaction formula (2).
[화학 반응식 2] [Chemical reaction formula 2]
Abs+(흡수제)(aq) + HCO3 -(aq) + M+n + (n-1)e- ↔ Abs(aq) + MCO3(s) (2)Abs + (absorbent) (aq) + HCO 3 - (aq) + M + n + (n-1) e- ↔ Abs (aq) + MCO3 (s) (2)
여기서, M+n 은 2가 이상의 다가 양이온을 의미한다.Here, M + n means a multivalent cation having a valence of 2 or more.
상기와 같이, 본 발명의 농도차 발전 장치(10)에 광물화부(400)를 추가적으로 구비함으로써 이산화탄소를 회수하여 자원화 할 수 있다.As described above, the mineralization unit 400 is additionally provided in the concentration-difference
본 발명은 또한, 농도차 발전 방법을 제공한다.The present invention also provides a concentration difference generation method.
예를 들어, 상기 농도차 발전 방법은, 전술한 농도차 발전 장치를 통한 농도차 발전 방법에 관한 것이다.For example, the concentration difference generation method is related to a concentration difference generation method through the above-described concentration difference generation apparatus.
따라서, 후술하는 농도차 발전 방법에 대한 구체적인 사항은 농도차 발전 장치에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.Therefore, details of the concentration difference generation method described later can be applied equally to those described in the concentration difference generation apparatus.
예시적인 본 발명의 농도차 발전 방법은, 전술한 이온발전장치(10)의 이온 발전부(100)에 제1 용액을 유입하여 전기를 발생하는 단계; 이온 발전부(100)를 통과하며 배출된 제2 용액이 농축부(200)를 통과하며 흡수제 이온과 물을 분리시키는 단계; 를 포함한다.An exemplary method of generating a concentration difference according to the present invention includes the steps of generating electricity by introducing a first solution into an ion generator (100) of the ion generator (10) described above; Separating the absorbent ions and water through the concentrated solution (200) and passing through the ion generator (100); .
이에 더하여, 상기 농도차 발전 방법은 상기 농축부(200)를 통과한 제2 용액으로부터 상기 흡수제를 재생하기 위한 흡수제 재생 단계; 를 더 포함할 수 있다.In addition, the concentration difference generation method includes an absorbent regeneration step for regenerating the absorbent from the second solution that has passed through the thickening part 200; As shown in FIG.
또한, 상기 농축부(200)를 통과한 제2 용액을 상기 이온 발전부(100)로 재 공급하는 재 공급 단계를 더 포함할 수 있다.Further, the method may further include a re-supplying step of re-supplying the second solution having passed through the concentrating unit 200 to the
또한, 상기 농축부(200)를 통과한 제2 용액이 광물화부(400)에서 광물화되는 광물화 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the second solution passing through the concentrating unit 200 may be further mineralized in the mineralizing unit 400.
보다 구체적으로, 상기 농축부는 이온농도분극 모듈을 통해 상기 제2 용액을 물과 흡수제 이온으로 분리하도록 마련될 수 있다.More specifically, the concentrating unit may be provided to separate the second solution into water and absorbent ions through the ion concentration polarization module.
또한, 상기 농축부는, 역삼투막을 이용하여 상기 제2 용액을 물과 흡수제 이온으로 분리하도록 마련될 수 있다.In addition, the concentrating unit may be provided to separate the second solution into water and absorbent ions using a reverse osmosis membrane.
상기에서 서술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 종래의 이산화탄소 흡수제 재생 시 매우 높은 열 에너지를 주입해야 하는 문제점을 해결하며 탄소 네거티브 시스템을 구현할 수 있으며, 흡수제를 재생 할 뿐만 아니라 이산화탄소를 회수하여 자원화 할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to realize a carbon negative system by solving the problem of injecting very high thermal energy when regenerating the conventional carbon dioxide absorbent, and it is possible not only to regenerate the absorbent, but also to recover the carbon dioxide have.
특히, 탄산염을 광물화 하여 CaCO3, MgCO3, NaHCO3 및 Na2CO3 등의 유용 자원으로 회수하여 다양한 산업 원료로 활용 함으로써 자원화 할 수 있다.In particular, carbonates can be mineralized and recycled as useful resources such as CaCO 3 , MgCO 3 , NaHCO 3 and Na 2 CO 3 , and utilized as various industrial raw materials.
또한, 상기의 장치를 마이크로 수준의 분산형 또는 이동형으로 제작할 경우, 수요처가 발전 및 대형 산업에 한정하지 않고 소형 디젤 발전기 및 자동차, 인구 이동이 많은 실내 등 이산화탄소가 발생하는 어느 곳이든 설치할 수 있어, 에너지 생산 및 배출된 이산화탄소를 효과적으로 제어할 수 있다.In addition, when the above-described apparatus is manufactured in a micro-level dispersion type or mobile type, it is possible to install any place where carbon dioxide is generated, such as a small diesel generator, a car, It is possible to effectively control the energy production and the emitted carbon dioxide.
10: 농도차 발전 장치
100: 이온 발전부 110: 제 1유로
120: 양이온 교환막 121: 음이온 교환막
130, 130': 제2 유로 140,140': 전극
200: 농축부 210: 이온농도분극 모듈
300: 흡수제 재생부
400: 광물화부10: Concentration difference generator
100: ion generator 110: first flow path
120: Cation exchange membrane 121: Anion exchange membrane
130, 130 ': a
200: enrichment unit 210: ion concentration polarization module
300: absorbent regeneration unit
400: Mineralizer
Claims (17)
상기 제2 용액에서 흡수제 이온과 물을 분리하기 위한 농축부; 를 포함하는 농도차 발전 장치.A first solution containing a cation exchange membrane and an anion exchange membrane, wherein a first solution containing an absorbent is introduced, a second solution containing an absorbent ion is discharged, and in the process of transferring the first solution, a carbonate and a hydrogen ion An ion generator arranged to generate electricity as it passes through the cation exchange membrane and the anion exchange membrane; And
A concentrating unit for separating the absorbent ions and water from the second solution; And the concentration difference generator.
상기 농축부는 이온농도분극 모듈을 포함하며, 제2 용액을 서로 다른 채널로 물과 흡수제 이온으로 각각 분리하도록 마련된 농도차 발전 장치.The method according to claim 1,
Wherein the enrichment unit includes an ion concentration polarization module and is configured to separate the second solution into water and absorbent ions in different channels, respectively.
상기 이온농도분극 모듈은,
제2 용액이 통과하는 유입채널, 유입채널에서 분기되되, 흡수제 이온이 배출되는 제1 채널 및 물이 배출되는 제2 채널, 제1 채널 및 제2 채널 분기영역에 마련되며, 이온 선택층을 포함하는 나노 정션, 나노 정션에 정기장을 인가 하기 위해 마련된 전극 및 접지부를 포함하며, 나노 정션에 전기장이 인가되면, 상기 분기 영역에 이온농도분극 현상이 유도되는 농도차 발전 장치.3. The method of claim 2,
The ion concentration polarization module comprises:
A first channel through which the absorbent ions are discharged and a second channel through which water is discharged, a first channel and a second channel branching region which are branched from the inlet channel and include an ion selective layer Wherein the ion concentration polarization phenomenon is induced in the branching region when an electric field is applied to the nano junctions.
상기 나노 정션에 인가되는 전기장은, 이온 발전부에서 생산된 전기를 이용하는 것을 특징으로 하는 농도차 발전 장치.The method of claim 3,
Wherein the electric field applied to the nano-junction uses electricity generated by the ion generator.
상기 농축부는, 역삼투막을 이용하여 상기 제2 용액을 물과 흡수제 이온으로 분리하도록 마련된 농도차 발전 장치.The method according to claim 1,
Wherein the thickener is arranged to separate the second solution into water and absorbent ions using a reverse osmosis membrane.
상기 농축부를 통과한 제2 용액으로부터 상기 흡수제를 재생하기 위한 흡수제 재생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 농도차 발전 장치.The method according to claim 1,
And an absorbent regeneration section for regenerating the absorbent from the second solution that has passed through the thickening section.
상기 흡수제 재생부는, 가열에 의해 흡수제가 재생되는 것을 특징으로 하는 농도차 발전 장치.The method according to claim 6,
Wherein the absorbent regeneration section regenerates the absorbent by heating.
상기 흡수제 재생부는, 이온농도분극 현상에 의해 상기 흡수제에 포함된 양이온을 분리시켜 상기 흡수제가 재생되는 것을 특징으로 하는 농도차 발전 장치.The method according to claim 6,
Wherein the absorbent regeneration section separates cations contained in the absorbent by ion concentration polarization phenomenon to regenerate the absorbent.
상기 농축부를 통과한 제2 용액을 상기 이온 발전부로 재 공급하는 것을 특징으로 하는 농도차 발전 장치.The method according to claim 1,
And the second solution passed through the thickening section is supplied again to the ion generating section.
상기 농축부를 통과한 제2 용액이 유입되고, 칼슘이 저장된 용기 및 상기 용기 내 혼합물을 교반하기 위한 교반부를 포함하는 광물화부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 농도차 발전 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a mineralization section including a vessel containing calcium and a stirring section for stirring the mixture in the vessel into which the second solution having passed through the concentrating section flows.
상기 이온 선택층의 두께는 10 내지 30 μm 인 농도차 발전 장치.The method of claim 3,
And the ion selective layer has a thickness of 10 to 30 占 퐉.
상기 이온 선택층은 다공성 지지체 또는 포어 필링(Pore Filling) 구조 인 것을 특징으로 하는 농도차 발전 장치.The method of claim 3,
Wherein the ion selective layer is a porous support or a pore filling structure.
상기 이온 선택층은 균질성 또는 비균질성 인 것을 특징으로 하는 농도차 발전 장치.The method of claim 3,
Wherein the ion selective layer is homogeneous or heterogeneous.
상기 농축부는 이온농도분극 모듈을 통해 상기 제2 용액을 흡수제 이온과 물로 분리시키는 것을 특징으로 하는 농도차 발전 방법.15. The method of claim 14,
Wherein the concentrating unit separates the second solution into absorbent ions and water through the ion concentration polarization module.
상기 농축부는, 역삼투막을 이용하여 상기 제2 용액을 흡수제 이온과 물로 분리시키는 것을 특징으로 하는 농도차 발전 방법.15. The method of claim 14,
Wherein the thickener separates the second solution into absorbent ions and water using a reverse osmosis membrane.
상기 농축부를 통과한 제2 용액을 상기 이온 발전부로 재 공급하는 것을 특징으로 하는 농도차 발전 방법.15. The method of claim 14,
And the second solution passed through the thickening section is supplied again to the ion generating section.
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