JEONG HWAN YOON;JUNYEONG KWON;KYUNG SOOK JEON;JIN SIK OH;SEUNG JUN OH
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.34
no.5
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pp.431-438
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2023
Recently, study on hydrogen is being conducted due to environmental pollution and fossil fuel depletion. High-pressure gas hydrogen commonly used is applied to vehicle and tube trailers. In particular, high-pressure hydrogen storage tank for vehicles must comply with the guidelines stipulated in SAE J2601. There is a charging temperature limitation condition for the safety of the storage tank material. In this study, numerical analysis method were verified based on previous studies and the nozzle angle was changed for thermal management to analyze the increase in forced convection effect and energy uniformity due to the promotion of circulation flow. The previously applied high-pressure hydrogen storage tank has a length/diameter ratio of about 2.4 and was analyzed by comparing the length/diameter ratio with 8. As a result, the circulation flow of hydrogen flowing into the high-pressure hydrogen storage tank is promoted at a nozzle angle of 30° than the straight nozzle and accordingly, the effect of suppressing temperature rise by energy uniformity and forced convection was confirmed.
A set of test was conducted on a SA-372 steel for CNG storage tank to study the effect of hydrogen embrittlement. Tensile tests were carried out several conditions such as CNG, HCNG and H2 gas environment including air and Ar under the 35 MPa. Also, the test speed was set at 4*10^-4/s and 4*10^-5/s respectively. To maintain the high pressure for environmental gas during test process, we chose MTS which was installed autoclave. Test results showed that tensile stress, elongation rate and cross sectional contraction under Ar and CNG charging condition were similar to that of reference of air. And there was little bit change with test speed variations. However, hydrogen added conditions such as HCNG and H2 were revealed noticeable change in elongation rate and cross sectional contraction. Tensile stress was still uniform for all conditions. From the results, the effect of hydrogen embrittlement was confirmed on the hydrogen enriched conditions. Also its effect was showed more strong with much hydrogen concentration and slower test speed.
Kim, Hackeun;Bae, Myongwon;Lee, Sangjin;Ha, Seongyong;Lee, Chungseop;Mo, Yonggi
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.26
no.1
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pp.45-53
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2015
The objective of this study is to develop a gas pro-treatment system for DME synthesis, wherein this system separates $CO_2$ from Flaring gas as Membrane, in order to save raw material ($CH_4$) cost of DME. In this study, hollow fiber membrane is developed, which is able to separate high-pressure gas, supported by polysulfone and coated with amorphous fluorinated polymer. Throughout the evaluation of the membrane's separation characteristics, the membrane is applied to this system. The membrane is designed by 2 stages for over 90% removal rate of $CO_2$ and over 90% recovery rate of $CH_4$. The bench scale of pro-treatment system is developed as $25Nm^3/hr$.
A reformer is a device for producing hydrogen used in fuel cells. Among them, methanol steam reformer uses methanol as fuel, which is present as a liquid at room temperature. It has the advantage of low operating temperature, high energy density, and high hydrogen production. The purpose of this study is to improve the internal flow of the pressure vessel when a bundle of methanol steam reformer in the pressure vessel goes out to a single outlet. An analysis of equilibrium reaction to methanol steam reforming reaction was conducted using Aspen HYSYS® (Aspen Technology Inc., Bedford, USA), and based on the results, computational analysis was conducted using ANSYS Fluent® (ANSYS, Inc., Canonsburg, USA). For comparison of the results, the height of the pressure vessel, outlet diameter, and fillet was set as variables, and the optimum geometry was selected by comparing the effects of gravity and the amount of negative pressure.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2005.04a
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pp.25-28
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2005
The optical fiber is known for the proper sensor which can accomplish the structural health monitoring, Fiber Bragg Grating sensors are being studied more than any other fiber optic sensors due to good multiplexing capabilities. But because the signal stability of FBG sensors can be influenced by the strain gradient, it needs to analyze signal of FBG sensors. Particularly acoording to strain gradient induced by structural geometry or cracks, the spectrum peak of the FBG sensor signal can be split easily. In this paper, the spectrum analysis of the FBG sensor signal was performed and the region of embedment of FBG sensors was determined in $H_2$ pressure vessel by numerical method.
In this study, the weight of type IV pressure vessel is optimized through the burst pressure condition using the finite element analysis (FEA) based on the genetic algorithm (GA). The optimization design variables include the thickness of composite layers and the winding angles. The optimized design variables are validated using the numerical simulations for the pressure vessel. Consequently, the weight is decreased by about 6.5% as compared to the previously reported results for Type III pressure vessel. Additionally, a method which reduces the entire optimization time is proposed. In the original method, the population size is constant across all generations. However, the proposed method could reduce the workload through the reduction of the population size by half for every 25 generations. Thus, the proposed method is observed to increase the weight by about 0.1%, however, the working time for the optimization could be decreased by about 46.5%.
In gas industries, the potential risks of serious accidents have been increased due to high technology application and process complexities. Especially, in case of gas-related accidents, the extent of demage is out of control since gas plants handle and produce combustible, flammable, explosive and toxic materials in large amounts. The characteristics of this kind of disaster is that accident frequency is low, while the impact of damage is high, extending to the neighboring residents, environment and related industries as well as employees involved. The hydrogen gases treated important things and it used the basic material of chemical plants and industries. Since 2000, this gas stood in the spotlight the substitution energy for reduction of the global warming in particular however it need to compress high pressure(more than 150 bar.g) and store by using the special cylinders due to their low molecular weight. And this gas led to many times the fire and explosion due to leak of it. To reduce these kinds of risks and accidents, it is necessary to improve the new safety management system through a risk management after technically evaluating potential hazards in this process. This study is to carry out the quantitative risk assesment for hydrogen filling plant which are very dangerous(fire and explosive) and using a basic materials of general industries. As a results of this risk assessment, identified the elements important for safety(EIS) and suggested the practical management tools and verified the reliability of this risk assessment model through case study of accident.
Yeseung, Lee;Hyunseok, Yang;Woo-Chul, Jung;Dong Hoon, Lee;Man-Sik, Kong
Journal of the Korean Institute of Gas
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v.26
no.6
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pp.9-15
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2022
In order to verify the durability of the high-pressure hydrogen tank in the operating pressure range, a hydraulic rupture test should be performed. However, if the bubbles generated by the initial injection process of water are attached to the inner wall of the tank and remain, a sudden pressure change of the bubbles during the rupture of the pressurized tank may cause shock and noise. Therefore, in this study, the flow velocity required to remove the bubbles remaining on the inner wall of the tank was predicted through simplified formulas, and the shape of the injection nozzle to maintain the flow velocity was determined based on the shape of the hydrogen tank for the hydrogen bus. In addition, a numerical model was developed to predict the change in flow velocity according to the inlet pressure, and an experiment was performed through a model tank to prove the validity of the prediction result. As a result of the experiment, the flow velocity near the tank wall was similar to the predicted value of the analysis model, and when the inlet pressure was 1.5 to 5.5 bar, the minimum size of the removable bubble was predicted to be about 2.2 to 4.6 mm.
Park, Woo Rim;Jeon, Sang Koo;Kim, Song Mi;Kwon, Oh Heon
Journal of the Korean Society of Safety
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v.34
no.5
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pp.7-14
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2019
The type III vessel, which is used to store high-pressure hydrogen gas, is made by wrapping the vessel's liner with carbon fiber composite materials for strength performance and lightening. The liner seals the internal gas and the composite resists the internal pressure. The properties of the fiber composite material depends on the angle and thickness of the fiber. Thus, engineers should consider these various design variables. However, it significantly increases the design cost due to the trial and error under designing based on experience or experiments. And, for aluminum liners, fatigue loads due to using and charging could give a huge impact on the performance of the structure. However, fatigue failure does not necessarily occur in the position under the highest load in use. Therefore, for hydrogen storage vessel, fatigue evaluation according to design patterns is essential because stress distribution varies depend on composite layer patterns. This study performed an optimization analysis and evaluated a high-pressure hydrogen storage vessel to minimize these trial and error and improve the reliability of the structure, while simultaneously conducting fatigue assessment of all patterns derived from the optimization analysis process. The results of this study are thought to be useful in the strength improvement and life design of composite reinforced high-pressure storage vessels.
Mechanical properties and precipitation behavior of backward extruded 6061 Al alloy for pressure vessel were investigated using tensile test, transmission electron microscopy (TEM) and differential scanning calorimeter (DSC). In this study, solution heat treatment (SHT) was performed at $535^{\circ}C$ for 30~90 min and aging treatment was conducted at 177 and $190^{\circ}C$ for 1~7 h. Maximum tensile strength of $36.6kgf/mm^2$ and yield strength of $33.29kgf/mm^2$ were achieved at the aging time of 5 h at $190^{\circ}C$. TEM observation showed that fine needle-like ${\beta}^{{\prime}{\prime}}$ phase which has 35~45 nm of length was uniformly distributed in the aged 6061 Al alloy specimen. From tensile test, TEM and DSC analysis, it is expected that aging time of 2~5 h at $190^{\circ}C$ is suitable for the extruded A6061 used as pressure vessels.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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