• Title/Summary/Keyword: 수소 밀도

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Evaluation of Hydrogen Storage Performance of Nanotube Materials Using Molecular Dynamics (고체수소저장용 나노튜브 소재의 분자동역학 해석 기반 성능 평가)

  • Jinwoo Park;Hyungbum Park
    • Composites Research
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    • v.37 no.1
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    • pp.32-39
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    • 2024
  • Solid-state hydrogen storage is gaining prominence as a crucial subject in advancing the hydrogen-based economy and innovating energy storage technology. This storage method shows superior characteristics in terms of safety, storage, and operational efficiency compared to existing methods such as compression and liquefied hydrogen storage. In this study, we aim to evaluate the solid hydrogen storage performance on the nanotube surface by various structural design factors. This is accomplished through molecular dynamics simulations (MD) with the aim of uncovering the underlying ism. The simulation incorporates diverse carbon nanotubes (CNTs) - encompassing various diameters, multi-walled structures (MWNT), single-walled structures (SWNT), and boron-nitrogen nanotubes (BNNT). Analyzing the storage and effective release of hydrogen under different conditions via the radial density function (RDF) revealed that a reduction in radius and the implementation of a double-wall configuration contribute to heightened solid hydrogen storage. While the hydrogen storage capacity of boron-nitrogen nanotubes falls short of that of carbon nanotubes, they notably surpass carbon nanotubes in terms of effective hydrogen storage capacity.

Deposition of Diamond Film by Hydrogen-oxyacetylene Combustion Flame (수소-산소아세틸렌 연소염에 의한 다이아몬드 필름의 증착)

  • Ko, Chan-kyoo;Kim, Ki-young;Park, Dong-wha
    • Applied Chemistry for Engineering
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    • v.8 no.1
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    • pp.84-91
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    • 1997
  • Diamond film was deposited on Mo substrate at atmospheric pressure using a combustion flame apparatus with the addition of $H_2$. With the substrate temperature, the nucleation density of the substrate was increased. At temperatures above $1000^{\circ}C$, some of diamond was partly converted into graphite and etched by hydrogen atoms. With an increase of the $C_2H_2/O_2$ ratio, the nucleation density was increased. But crystals were cauliflower-shaped and a large number of amorphous carbon were deposited. With the addition of $H_2$, the nucleation density of diamond was increased by the improvement of surface activity. Diamond film of high crystallinity was deposited by etching amorphous carbon. With an increase of deposition time, the thickness of diamond film was increased.

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Diamond Synthesis by the Thermal Plasma CVD at Atmospheric Pressure (대기압 열플라즈마 CVD에 의한 다이아몬드 합성)

  • Lee, Jae-Ho;Ko, Myung-Wan;Park, Dong-Wha
    • Applied Chemistry for Engineering
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    • v.5 no.1
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    • pp.16-23
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    • 1994
  • In an argon thermal plasma CVD system diamond of metastable state was synthesized on molydenum substrate and concentration ratio of methane to hydrogen. Diamond was relatively well obtained when surface temperature of substrate was $890^{\circ}C$ and concentration of methane ratio was 0.5 percents.

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KSTAR NBI 이온원의 수소 및 헬륨 개스에서의 방전특성

  • 김계령;박선기;오병훈;최병호
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 1999.07a
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    • pp.224-224
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    • 1999
  • KSTAR 토카막의 플라즈마 가열을 위한 NBI 장치의 대전류 이온원 방전 특성을 수소와 헬륨 개스를 사용하여 조사하였다. NBI 이온원은 빔 방향과 반대로 가속되는 전자들을 저지하는 전자덤프(electron dump), 병렬로 연결된 32개의 텅스텐 필라멘트(직경 1.5nn0, 영구자석(Nd-Fe)에 의해 만들어지는 강한 cusp 자장으로 둘러싸인 플라즈마 방전실 및 120kV의 에너지를 인가하는 가속부로 이루어지는데, 최대 빔 전류 65A에서 300초의 장시간 운전을 목표로 하고 있다. 수소와 헬륨 개스 분위기에서 안정된 플라즈마를 얻을 수 있는 필라멘트 전류의 파형을 각각 구하고, 기체압력(0.01~0.4 mbar) 및 아크 전류(100~1200A에)에 따른 플라즈마 파라메타 값들을 직경 1mm의 Langmuir probe를 이용하여 측정하였다. 또한 이온원 운전에 중요한 파라메타인 방전실 내의 플라즈마 밀도 분포와 장시간 운전 가능성에 대한 조사도 수행하였다.

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Synthesis and Characteristic of Cu/YSZ Composite for High Temperature Electrolysis Cathode (고온수전해 수소극용 Cu/YSZ의 제조 및 특성)

  • Hong, Hyun-Seon;Kim, Jong-Min;Shin, Seock-Jae
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2007.11a
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    • pp.101-104
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    • 2007
  • 700 $^{\circ}C$이상의 온도에서 실시되는 고온수전해는 다가오는 수소경제시대의 주요한 수소제조기 술로 주목되고 있다. 이 연구에서는 Ni보다 전기전도도가 우수하고 가격이 저렴한 Cu를 사용하여 고온수 전해 수소극용 Cu/YSZ 복합체를 기계적합금법에 의해 제조하여 미세구조를 관찰하였고 Cu/YSZ를 수소전극으로 한 반전지를 제조하여 수조제조 실험을 실시하였다. Cu/YSZ 복합체는 Cu와 YSZ를 6:4(vol%)의 조성비로 유성밀을 사용하여 400 rpm으로 24시간 동안 실시하여 제조하였다. 고에너지 볼밀 후 500 nm이하의 나노크기의 복합체가 제조되었으며 Cu입자에 YSZ가 고르게 분포되어 있었다. 수은압입법으로 측정한 기공률은 70%이고 기공크기는 평균 0.5 ${\mu}m$으로 미세한 기공으로 이루어져 있었다. 제조된 Cu/YSZ 복합체를 수소전극으로 한 반전지를 제조하여 수소제조 실험을 실시한 결과 Ni/YSZ 전극보다 수소제조 성능이 우수한 것으로 나타났다. Cu의 높은 열팽창계수와 낮은 녹는점을 보완하면 우수한 고온수전해용 전극재료로 사용될 것으로 판단된다.

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Characteristics of Partial Oxidation Reforming with Various Sorts of Hydrocarbon Fuel (연료의 종류에 따른 부분산화 반응 특성에 관한 연구)

  • Park, Cheol-Woong;Choi, Young;Oh, Seung-Mook
    • Journal of the Korean Institute of Gas
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    • v.13 no.4
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    • pp.46-52
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    • 2009
  • Hydrogen can extend the lean misfire limit to a large extent when it is mixed with conventional fuels for an internal combustion engine. This study is about fuel reforming to produce hydrogen enriched gas as a fuel for engine. Especially gasoline, which consists of numerous hydrocarbon fuels, considered as source of reformed gas. Various hydrocarbons, including commercial fuel were reformed and potentialities of reformed gas on vehicles were accessed. The reforming efficiency and hydrogen yield were observed. Maximum hydrogen yield were found with different gas hourly space velocity(GHSV) and O2/C ratio of reforming conditions.

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Operation Characteristics of a Plasma Reformer for Biogas Direct Reforming (바이오가스 직접 개질을 위한 플라즈마 수소 추출기 운전 특성 연구)

  • Byungjin Lee;Subeen Wi;Dongkyu Lee;Sangyeon Hwang;Hyoungwoon Song
    • Applied Chemistry for Engineering
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    • v.34 no.4
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    • pp.404-411
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    • 2023
  • For the direct reforming of biogas, a three-phase gliding arc plasma reformer was designed to expand the plasma discharge region, and the operation conditions of the plasma reformer, such as the S/C ratio, the gas flow rate, and the plasma input power, were optimized. The H2 production efficiency is increased at a lower specific plasma input energy density, but byproducts such as CXHY and carbon soot are generated along with the increase in H2 production efficiency. The formation of byproducts is decreased at higher specific plasma input energy densities and S/C ratios. The optimized operation conditions are 5.5 ~ 6.0 kJ/L for the specific plasma input energy density and 3 for the S/C ratio, considering the conversion efficiency, H2 production, and byproduct formation. It is expected that the H2 production efficiency will improve with the decrease in fuel consumption in biogas burners because the heat generated from plasma discharge heats up the feed gas to over 500 ℃.

DFT Investigation of Phase Stability of Magnesium Alanate (Mg(AlH4)2) for Reversible Hydrogen Storage (가역적 수소 저장을 위한 마그네슘 알라네이트 (Mg(AlH4)2) 나노 입자 활용 : 밀도범함수이론 연구)

  • DONG-HEE LIM;EUNMIN BAE;YOUNG-SOO HAN
    • Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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    • v.34 no.2
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    • pp.169-177
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    • 2023
  • Phase stability diagrams were constructed for magnesium alanate (Mg(AlH4)2) nanoparticles to investigate the reversible hydrogen storage reaction by using density functional theory. Our findings indicate that bulk Mg(AlH4)2 shows favorable hydrogen release, but unfavorable hydrogen uptake (adsorption) reactions. However, for Mg(AlH4)2 nanoparticles, it was observed that hydrogen release and recharge can be achieved by controlling the particle size and temperature. Furthermore, by predicting the decomposition phase diagram of Mg(AlH4)2 nanoparticles with varying hydrogen partial pressure, it was discovered that reversible dehydrogenation reactions can occur even in relatively large nanoparticles by controlling the hydrogen partial pressure.

A Numerical Study on the Characteristics of Combustion for Hydrogen/Liquid Fuel/Air Mixture (수소/액체연료/공기의 연소특성에 관한 수치해석적 연구)

  • 임복빈;백승원;김광선
    • Proceedings of the KAIS Fall Conference
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    • 2002.11a
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    • pp.293-296
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    • 2002
  • 본 논문에서는 수소/액체연료/공기의 연소특성에 대해 CFD상용프로그램을 사용하여 수치해석을 수행하였다. 먼저 프로그램을 검증하기 위하여 수소/공기의 난류 비예혼합 화염에 대한 반응물과 생성물의 몰분율을 Barlow실험 결과와 비교하였고, X축 방향의 온도분포를 Flury의 실험 값과 비교하여 값이 물리적으로 근사함을 확인하였다. 혼합분율(Mixture Fraction)과 확률밀도함수(PDF)의 접근 방법을 이용하여 화염진단과 오염물질발생에 중요한 역할을 하는 중간 종들의 몰분율을 확인하였다. 수소/액체연료/공기에 대해서는 화염형성에 있어서 가장 중요한 연료와 산화제의 속도비 변화(100,10,1,0.1)로부터 산화제속도가 연료속도 보다 클 경우 고속 측인 산화제에 의해 연료의 확산이 지배되는 현상으로 인하여 화염의 온도분포가 최고가 됨을 확인하였다. 또한, 연소과정 중 발생하는 오염물질의 농도를 수치적으로 해석하여 최저의 오염농도를 가질 수 있는 속도 비를 찾아 낼 수 있었다. 수소/공기와 수소/액체연료/공기의 온도 장 비교를 통하여 수소/액체연료/공기의 혼합물이 대체에너지로서의 가능성을 확인하였다.