• Title, Summary, Keyword: 수소생산

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Thermophilic Hydrogen Production from Microbial Consortia Using PVDF Membrane Bioreactor (PVDF 여과막 생물막 반응기를 이용한 혐기 세균 복합체의 고온 수소생산)

  • Oh, You-Kwan;Lee, Dong-Yeol;Kim, Mi-Sun
    • Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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    • v.18 no.3
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    • pp.223-229
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    • 2007
  • 여과막 생물반응기를 이용하여 $60^{\circ}C$에서 혐기 세균 복합체가 포도당으로부터 수소를 생산할 수 있는 최적조건을 연구하였다. 여과막 생물반응기는 연속교반 탱크반응기와 외부에 장착된 PVDF (polyvinylidene fluoride) 중공사막 여과장치로 구성되었다. 접종슬러지는 하수처리장 소화 슬러지조에서 얻었고, 포자형성 수소생산 미생물을 얻기 위해 $90^{\circ}C$에서 20분 간 열처리하였다. 16S rRNA PCR-DGGE(polymer chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis) 분석을 통해 열처리 전후의 미생물상 변화를 조사하였다. 열처리 후 DGGE 밴드의 수는 감소하였고, 주요 밴드는 Clostridium perfringens와 유사한 염기서열을 나타내었다. 운전 기간 동안 바이오가스 내 수소함량은 60%(v/v)를 유지하였고, 메탄은 검출되지 않았다. 연속교반 탱크반응기를 여과막 없이 수력학적 체류 4시간에서 운전하였을 때 공급된 포도당의 95.0%가 제거되었고, 이때 균체농도 및 수소생산속도는 각각 1.35 g cell/L 및 7.4 L $H_2$/L/day이었다. 동일한 체류시간에서 PVDF중공사막 여과장치를 장착하여 연속교반 탱크반응기를 운전하였을 때, 균체농도는 1.62 g cel/L로 증가하였고 높은 포도당 제거율(99.5%) 및 수소생산속도(8.8 L $H_2$/L/day)가 관찰되었다. 40 nm 및 100 nm의 공극크기를 가진 여과막은 균체농도 및 수소생산 측면에서 유사한 성능을 나타내었다. 여과막 생물반응기는 여과막의 반복적인 세척을 통해 30일 이상 안정적으로 운전될 수 있었다.

Medium Composition of Enterobacter cloacae YJ-1 for Maximizing Hydrogen Production (수소생산 증진을 위한 Enterobacter cloacae YJ-1의 배지조성)

  • Lee Ki-Seok;Kang Chang-Min;Chung Seon-Yong
    • KSBB Journal
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    • v.20 no.5
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    • pp.350-354
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    • 2005
  • In order to maximize hydrogen production by Enterobacter cloacae YJ-1, anaerobic hydrogen producing bacteria, the medium composition was optimized. Glucose was better than other carbon sources in hydrogen production and its production was 975.4 mL/L at $2\%$ (w/v) for 48 h. Organic nitrogen sources were more effective than inorganic nitrogen sources and also yeast extract among organic nitrogens was the most effective in hydrogen production. Among metal ions, $Na_2MoO_4$ was most effective, and its production was 1753.3mL/L at $0.04\%$ (w/v). Addition of amino acid was very effective with compare to another components of medium, and cystein was most effective among them. Under the optimum medium obtained in batch culture, semi-batch culture in order to produce continuous hydrogen was run. The highest hydrogen production was earned at $3\%$(w/v) of glucose and the amount was 2215.4 mL/L.

중국의 고온가스로(HTGR) 개발 현황

  • 서중석
    • Nuclear industry
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    • v.25 no.8
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    • pp.21-26
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    • 2005
  • 최근에 발효된 기후 변화 협약에 대처할 수 있는 청정 에너지원으로서 수소가 큰 기대를 받고 있다. 이에 따라 미국을 비롯한 선진국들은 수소 생산과 수소 활용을 위한 기술 개발을 적극적으로 추진하고 있다. 수소 생산 방법으로서는 탄화수소에 고온의 수증기를 불어넣어 수소를 분리해 내는 증기개질법이 현재로서는 가장 효율적인 방법으로 알려져 있으며, 고온가스로(HTGR)가 가장 경제적인 열원으로 대두되고 있다. 중국은 2020년까지 3000만kW의 신규 원자력발전소(주로 PWR) 건설을 계획하고 있으며, 발전과 수소 생산을 위한 열을 동시에 공급할 수 있는 고온가스로의 상용화 개발 프로그램을 추진중이다. 2005년 3월호에 게재된 중국의 HTGR 개발 관련 기사를 소개한다.

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Preliminary cost estimation for large-scale nuclear hydrogen production based on SI process (초고온가스원자로 열원 SI 공정을 이용한 원자력수소생산시스템 비용 예비 분석)

  • Yang, Kyoung-Jin;Choi, Jae-Hyuk;Lee, Ki-Young;Lee, Tae-Hoon;Lee, Kyoung-Woo;Kim, Mann-Eung
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.723-726
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    • 2009
  • As a preliminary study of cost estimates for nuclear hydrogen systems, the hydrogen production costs of the nuclear energy sources benchmarking GT-MHR are estimated in the necessary input data on a Korean specific basis. G4-ECONS developed by EMWG of GIF in 2008 was appropriately modified to calculate the cost for hydrogen production of SI process with VHTR as a thermal energy source rather than the LUEC. The estimated costs presented in this paper show that hydrogen production by the VHTR could be competitive with current techniques of hydrogen production from fossil fuels if $CO_2$ capture and sequestration is required. Nuclear production of hydrogen would allow large-scale production of hydrogen at economic prices while avoiding the release of $CO_2$. Nuclear production of hydrogen could thus become the enabling technology for the hydrogen economy. The major factors that would affect the cost of hydrogen were also discussed.

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Culture Conditions for Hydrogen Production of Enterobacter cloacae YJ-1 (수소생산을 위한 Enterobacter cloacae YJ-1의 배양조건)

  • Lee Ki-Seok;Kang Chang-Min;Chung Seon-Yong
    • KSBB Journal
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    • v.19 no.6
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    • pp.446-450
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    • 2004
  • We investigated the effective culture conditions of anaerobic bacteria, Enterobacter cloacae YJ-1 on hydrogen production. It was cultured with 60 mL of working volume at $35^{\circ}C$, 120 rpm for 40 h. With culture time, hydrogen production and cell growth increased, but residual glucose and pH decreased. When the $2\%$ of glucose was used as single carbon source, hydrogen production was 975.1 mL/L. To enhance hydrogen productivity, mixed carbon sources of glucose and sucrose were added. The maximum hydrogen production was earned at the mixing ratio of 25:75, and it was 1319.5 mL/L. When we added 50 mM of phosphate to protect the pH drop in culture broth, hydrogen production increased 1.3 times more than that of initial concentration. The organic nitrogen sources were more effective than inorganic nitrogen for hydrogen production. Among organic nitrogen, yeast extract was the most effective and its hydrogen production was 1691.3 mL/L. Among 9 of mineral sources, Ferric citrate and $NaMoO_4$ were especially effective, and their productions were 1782.3 mL/L and 1784.8 mL/L, respectively.

A Perspective on Nuclear Production of Hydrogen (원자력을 이용한 수소 생산 전망)

  • 이한명;오근배
    • Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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    • pp.105-110
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    • 2002
  • 수소는 환경친화적이며, 재생 가능한 에너지로서의 특징을 가지고 있으므로 미래 에너지원의 하나로 주목받고 있다. 현재 전 세계에서 생산되고 있는 수소의 대부분은 화석연료를 이용하여 제조되고 있으나 제조 과정에서 이산화탄소를 배출함으로써 지구온난화를 가속화시키는 단점을 지니고 있다. 이에 따라 세계 각국은 화석연료 자원에 의존하지 않고 수소를 생산하기 위한 방안들을 개발 중에 있다. 이러한 방안 중에서 원자력은 환경 친화적이며 지속 가능하게 수소를 생산할 수 있는 방안의 하나로 주목받고 있다.(중략)

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Hydrogen Production by Purple Sulfur Bacteria, Thiocapsa roseopersicina in Photoheterotrophic Culture Condition (홍색유황세균, Thiocapsa roseopersicina의 photoheterotrophic 조건에서의 수소생산)

  • Kim, Mi-Sun;In, Sun-Kyoung;Baek, Jin-Sook;Lee, Jeong-K.
    • KSBB Journal
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    • v.20 no.6
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    • pp.413-417
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    • 2005
  • The purple sulfur phototrophic bacterium, Thiocapsa roseopersicina NCIB 8347 has been studied on hydrogen production and cell growth under different culture conditions, such as light source, light intensity, and growth temperature. T. roseopersicina showed maximum cell growth of 1.38 and 1.42 g-DCW/L under 7.5-10 klux of halogen and fluorescent light, respectively, and produced maximum amount of hydrogen with values of 0.90 and 0.48 $mL-H_2/mg$-DCW under the irradiation of 10 klux of halogen and fluorescent light, respectively. The optimum growth temperature for hydrogen production was $26^{\circ}C$, and hydrogen production rate was lowered over $30^{\circ}C$. When T. roseopersicina was grown photoheterotrophically under irradiation of 8-9 klux of halogen lamp, the generation time was 4.2 hr. The strains started producing hydrgen from the middle of the logarithmic growth phase and continued until succinate concentration leveled out.

Environmental and economic life cycle analysis of hydrogen as Transportation fuels (자동차 연료로서 수소의 전과정 환경성/경제성 분석)

  • Lee, Ji-Yong;Cha, Kyung-Hoon;Yu, Moo-Sang;Lee, Soo-Yeon;Hur, Tak;Lim, Tae-Won
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.543-547
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    • 2007
  • 화석연료의 점진적 고갈과 그 사용에 따른 지구온난화 그리고 에너지 안보를 해결하기 위하여 세계 각국에서는 대체에너지 개발에 노력을 기울이고 있다. 그 중 수소는 가장 주목받고 있는 대체에너지 원으로 현재 기술개발을 통하여 상업화 시기를 앞당기려고 하고 있다. 다시 말해서, 현재는 수소에너지 시대의 진입 시점이라고 할 수 있다. 이러한 수소는 다양한 소스에서 생산될 수 있으며, 수송연료로 연소 시, 유해 배출물이 거의 나오지 않는 장점이 있다. 그러나 수소는 그 생산 경로에 따라서, 다양한 환경성 및 경제성을 나타낼 수 있다. 본 연구에서는 국내 수소 생산 방식으로 개발/상업화 되어 있는 NGSR, Naphtha SR, WE에 대하여, LCA와 LCCA 방법을 통하여, 수소 경로 전반 즉, 원료채취에서부터 자동차로 주행하였을 때까지를 포함하여 각 대상 수소 경로의 환경성과 경제성을 평가하였다. LCA와 LCCA 결과를 살펴보면, Naphtha SR 및 NGSR 수소 경로에서는 지구온난화와 화석자원 소모 부문 모두 기존연료와 비교해보았을 때 개선효과가 뚜렷하게 나타났으나, WE 수소 경로에서는 오히려 환경부하가 증가되는 것으로 나타났다. 또한 비용적인 측면에서 살펴보면, 수소에 가솔린과 동일한 연료 세율을 부과하더라도 수소가 가솔린에 비하여 주행 시 연료 비용이 저감되어 연료로서 가격경쟁력을 확보하였으며, 연료세를 부과하지 않는 다면, Naphtha SR로 생산하여 유통한 수소가 수송연료로써 가장 비용 효율적인 것으로 나타났다.

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pH-dependent Metabolic Flux Shift in Novel Hydrogen-Producing Bacterium Enterobacter sp. SNU-1453 (새로운 수소 생산 균주인 Enterobacter sp. SNU-1453의 pH에 따른 Metabolic Flux 변화)

  • Shin, Jong-Hwan;Yoon, Jong-Hyun;Ahn, Eun-Kyoung;Sim, Sang-Jun;Kim, Mi-Sun;Park, Tai-Hyun
    • KSBB Journal
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    • v.20 no.6
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    • pp.464-469
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    • 2005
  • For the biological production of hydrogen, a new fermentative hydrogen-producing bacterium, Enterobacter sp. SNU-1453, was isolated from a domestic landfill. During the culture of this bacterium, pH significantly decreased with the accumulation of various organic acids, and consequently this inhibited the production of hydrogen. It was found that the metabolic flux in this bacterium depended on the pH and affected the hydrogen production. A butanediol pathway was dominant during the fermentation when pH was not controlled. By controlling the pH at 7 this pathway can be shifted to a mixed acid pathway, which is favorable to the production of hydrogen.

$N_2\;Fixation\;and\;H_2$ Production by a Phototrophic Bacterium, Chromatium sp. (광합성세균 Chromatium sp.의 질소고정과 수소생산)

  • ;Michiro Matsuyama
    • Journal of Aquaculture
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    • v.10 no.1
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    • pp.69-76
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    • 1997
  • Chromatium sp., densely populated on the bacterial plate of Lake Kaiike throughout the seasons, possibly fix N2 and concurrently produce H2 N2 Fixation and H2 production by Chromatium sp. were performed under photoautotrophic growth condition, and of which rates were much higher and showed expontial growth phase. Bacterial plater samples from Lake Kaiike collected on July 27, 1994 were used to know the effect of the light or H2S on N2 fixation and H2 productin by the bacteria. At low light intensity (250 lux), low rates of N2 fixation and H2 production were detected after 18 hours. However, high rates of the production were observed under the condition of high light intensity (1000 lux). On the other hand, a very low rate of N2 fixation was observed without an addition of H2S, while the bacterial rapilly increased N2 fixation and H2 production after adding H2S and the highest rate was observed in case of adding 20mg H2S-S/$m\ell$ to the bacterial plates.

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