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전해환원 장치에 사용되는 양극 모듈에 있어서,a) 염소가스를 포함하는 재순환 가스 및 b) 금속산화물 및 금속탄산화물 중 적어도 하나 이상의 물질이 주입되는 주입부;및 상기 주입부를 통해 주입된 a) 및 b)가 화학반응하여 금속염화물 생성하는 반응부;를 포함하는 튜브형 재순환 라이너;상기 튜브형 재순환 라이너의 외측면의 적어도 일부를 둘러싸는 튜브형 탄소 전극;및상기 튜브형 재순환 라이너의 반응부와 연통되고, 상기 금속염화물을 외부로 배출하는 세라믹 디퓨저;를 포함하는 양극 모듈
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제1항에 있어서,상기 세라믹 디퓨저의 중앙부는 비다공성 재질로 이루어지고, 측면부는 다공성 재질로 이루어져 재순환 가스에 포함되는 산소와 상기 튜브형 탄소 전극의 물리적 접촉을 최소화하는 것을 특징으로 하는 양극 모듈
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금속염화 용융액을 포함하는 반응기;상기 금속염화 용융액에 침지된 제1항 또는 제2항의 양극 모듈; 및상기 금속염화 용융액에 침지된 음극;을 포함하는 전해환원 장치
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제3항에 있어서,상기 양극 모듈에 금속산화물 및 금속탄산화물 중 적어도 하나 이상의 물질을 원료로 주입하여, 금속을 수득하는 것을 특징으로 하는 전해환원 장치
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제3항에 있어서, 상기 금속염화 용융액에 포함되는 금속염화 용융염은 LiCl, NaCl, CaCl2 또는 MgCl2 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전해환원 장치
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제3항에 있어서,상기 양극 모듈의 튜브형 재순환 라이너는 전해환원 공정 수행 시, 510℃ 이하의 온도를 유지하는 것을 특징으로 하는 전해환원 장치
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제3항에 있어서,상기 양극 모듈의 외측면 상에 한 층 이상의 염소(Cl2) 층이 형성되어 산소이온의 농도를 제어하는 것을 특징으로 하는 전해환원 장치
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제3항의 전해환원장치를 이용한 전해환원 방법으로서,(1) 튜브형 재순환 라이너의 주입부에 a) 염소가스를 포함하는 재순환 가스 및 b) 금속산화물 및 금속탄산화물 중 적어도 하나 이상의 물질을 주입하는 단계;(2) 상기 주입된 a) 및 b)가 화학반응하여 금속염화물을 생성하는 단계;및(3) 상기 금속염화물이 금속염화 용융액을 포함하는 반응기로 공급되고, 전원을 인가하여 전기분해를 통해 금속을 수득하는 단계;를 포함하는 전해환원 방법
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제8항에 있어서, 상기 (2) 단계는 상기 재순환 가스에 포함된 염소가스가 금속산화물 상기 금속산화물 및 금속탄산화물 중 적어도 하나 이상의 물질과 접촉하여, 화학반응을 통해 금속염화물을 생성하는 것을 특징으로 하는 전해환원 방법
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제8항에 있어서,상기 (2) 단계의 화학반응은 하기의 반응식 (1) 또는 반응식 (2)의 반응을 포함하는 것을 특징으로 하는 전해환원 방법;반응식 (1) 2MxCO3 + xCl2 → 2xMCly + 2CO2 + O2 반응식 (2) 2MxO + xCl2 → 2xMCly + O2상기 반응식 (1) 및 반응식 (2)은 하기의 조건 a) ~ d)를 모두 만족한다
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