• 제목/요약/키워드: 수소 저장용기

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Hydrogen Compressor Cycle Analysis for the Operating Pressure of 50 MPa and High Charging Capacity (50 MPa급 대용량 수소압축기 사이클 해석)

  • Song, Byung-Hee;Myoung, No-Seuk;Jang, Seon-Jun;Kwon, Jeong-Tae
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.21 no.2
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    • pp.66-73
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    • 2020
  • In the hydrogen compression cycle, which is currently being developed, hydrogen is compressed to a very high pressure using a compressor, and then stored and used in a high-pressure vessel. This shows that an increase in the temperature of hydrogen in the vessel due to a pressure rise during the filling process and the pressure fatigue due to the repeated cycle may cause problems in the reliability of the vessel. In this paper, for the entire processes in a 50 MPa hydrogen compression system, theoretical and numerical methods were conducted to analyze the following: the temperature increase of hydrogen in the vessel and the time required to reach thermal equilibrium with the surroundings, the change in temperature of hydrogen passing through the pressure reducing valve, and the required capacity of the heat exchanger for cooling the vessel. The results will be useful for the design and construction of hydrogen compression systems, such as hydrogen charging stations.

Development of the High Pressure Hydrogen Gas Cylinder(Type4) for Fuel Cell Vehicle;Design Qualification Tests (연료전지 차량용 고압기체수소 저장용기(Type4)개발;설계검증시험)

  • Yoo, Gye-Hyoung;Ju, Yong-Sun;Heo, Seok-Bong;Jeon, Sang-Jin;Kim, Jong-Lyul;Lee, Jong-Hee
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2007.11a
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    • pp.193-196
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    • 2007
  • We developed and tested the high pressure hydrogen gas cylinder(type4) for fuel cell vehicle. The working pressure is 350bar. We conducted material tests, production tests and design qualification tests on the developed cylinders according to modified NGV2-2000(hydrogen). The high pressure hydrogen gas cylinder met all the design qualification requirements of ANSI/CSA NGV2-2000 and acquired NGV2 certification from independent inspection agency.

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고체 수소를 이용한 군용 연료전지 차량

  • 이부윤
    • Journal of the KSME
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    • v.44 no.1
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    • pp.27-27
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    • 2004
  • 미국 국방부 소속 육군차량사업부(National A Automotive Center)는 대체에너지를 이용한 군용 차량 개발을 위해 Michigan 주 Rochester Hills에 위치한 E Energy Conversion Devices(ECD) 사와 일부 기술 개발 에 대한 기술 제휴를 한다고 발표했다. 국방부는 태양전 지와 수소를 연료로 사용하는 대체에너지 차량을 개발하 기 위해 ECD에 1단계 연구에 필요한 연구비를 지원했다. 이번 연구에는 연료전지를사용한차량개발을위해 5 500,$\omega$0달러가 투자되는데, Texaco Ovollic Hydrogen S Systems(TOHC)의 고체 휴대용 수소 연료와 채충천 (refueling) 시스탬이 주요 개발 목표로 설정됐다. ECD의 역할은 최근 개발된 Toyota Prius에 시범 적으로 장착된 저압 고체형 수소 저장 시스템의 기술을 군용 차량에 알맞게 전환시키는 것이다. TOHC와 ECD가 개발한 고체형 수소 보관 시스댐은 고압을 요구하는 연료전지 차량의 수소 저 장 시스템이 갖고 있는 많은 문제점들을 해결할 수 있을 것으로 기대되는 연료전지를 이용한 엔진 개발 중 최신 기술이다. 특히 전투 상황에서 차량이 폭발하기 쉬운 수소 저장 탱크를 장착한 채 전 장으로간다는 것은적에게 노출 될 경우자살과마찬가지인 치명적인 피해를 입을수 있다. 이 프로젝트의 개요를 살펴보면, 수소 저장 시스템은 적어도 약 lOkg의 수소를 적은 용적 내에 낮은 압력에서 안전하게 고체 상태로 저장할 수 있다. 이 고체 저장 용기는 하루에 두 번 1.7kg의 수소를 10분 이내에 재급유할 수 있다. 수소는대부분고압가스형태나저온액체 형태로보관된다. 기체나액체 형태의 수소는 연료전 지에 사용되기에는 적합하지 않은 점이 많다. Ovonie 수소 저장 방법은 수소를 저압 고체 형태 ( (metal hydride)로 보관하는 방법으로, 고압 기체나 저온 액체가 갖고 있는 많은 문제점들을 해결 할수있다. 그림을 참조하면 고체 형태의 수소 보관 방법이 다른 보관 방법에 비교해 단위 체적당 최고 6배 많은수소질량을보관할수 있다. 이 고체 형태의 보관방법은수소가적절한합금과평형 압력 이 상의 환경에 놓일 경우 합금에 홉착되는 현상을 이용하고 있다. 수소를 흡수한 합금은 새로운 특성 을 가진 metal hydride로 변하게 된다. 이 과정 에서 열이 부산물로 발생한다. 반대로 수소를 metal hydride로부터 분리시키기 위해서는 합금을 가열해야 한다.

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A Study on Mitigating Accidents for Liquid Hydrogen (액체수소 사고피해 완화기술에 대한 연구)

  • Jo, Young-Do;Kim, Jin-Jun
    • Journal of the Korean Institute of Gas
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    • v.16 no.6
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    • pp.29-33
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    • 2012
  • This paper is an attempt to give a concise overview of the state-of-the-art in the recent liquid hydrogen safety researches with unwanted event progress. The vessel of liquified hydrogen may fail and liquid hydrogen spilled. The hydrogen will immediately start to evaporate above a pool and make a hydrogen cloud. The cloud will disperse and can produce a vapor cloud explosion. The vessel containing the liquid hydrogen may not be able to cope with the boil-off due to heat influx, especially in case of a fire, and a BLEVE may occur. In equipment where it exists as compressed gas, a leak generates a jet of gas that can self-ignite immediately or after a short delay and produce a jet flame, or in case it ignites at a source a certain distance from the leak (delayed ignition), a flash fire occurs in the open and with confinement a deflagration or even detonation may develop. The up-to-date knowledge in these events, recent progress and future research are discussed in brief.

Influence of Punch Velocity on Gas Hydrogen Embrittlement Behaviors in SA372 Steel (압력용기용 강의 가스수소 취화 거동에 미치는 펀치속도의 영향)

  • Bae, Kyung-Oh;Shin, Hyung-Seop;Baek, Un-Bong;Nahm, Seung-Hoon;Park, Jong-Seo;Lee, Hae-Moo
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.37 no.12
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    • pp.1497-1502
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    • 2013
  • When using hydrogen gas as an ecofriendly energy sources, it is necessary to conduct a safety assessment and ensure thereliability of the hydrogen pressure vessel against hydrogen embrittlement expected in the steel materials. In this study, by applying the in-situ SP test method, the gas hydrogen embrittlement behaviors in SA372 steel, which is commonly used as a pressurized hydrogen gas storage container, were evaluated. To investigate the hydrogen embrittlement behavior, SP tests at different punch velocities were conducted for specimens with differently fabricated surfaces at atmospheric pressure and under high-pressure hydrogen gas conditions. As a result, the SA372 steel showed significant hydrogen embrittlement under pressurized hydrogen gas conditions. The effect of punch velocity on the hydrogen embrittlement appeared clearly; the lower punch velocity case indicated significant hydrogen embrittlement resulting in lower SP energy. The fractographic morphologies observed after SP test also revealed the hydrogen embrittlement behavior corresponding to the punch velocity adopted. Under this pressurized gas hydrogen test condition, the influence of specimen surface condition on the extent of hydrogen embrittlement could not be determined clearly.

Deep Learning CFRP Failure Classification based on Acoustic Emission Testing for Safety Inspection during TypeIII Hydrogen Vessel Operation (TypeIII 수소저장용기 가동 중 안전 검사를 위한 음향방출시험 기반 딥러닝 CFRP 소재 결함 분류)

  • Da-Hyun Kim;Byeong-Il Hwang;Gyeong-Yeong Kim;Dong-Ju Kim
    • Proceedings of the Korean Society of Computer Information Conference
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    • 2023.07a
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    • pp.7-10
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    • 2023
  • 최근 기후 변화가 심각해짐에 따라 수소 에너지에 대한 관심이 집중되고 있으며 이를 안전하게 운송/보관할 수 있는 용기에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 특히 고압 가스를 저장하는 TypeIII 용기의 노후화 및 안전과 관련되어 결함을 인지하는 연구가 활발하다. 그러나 이 용기의 외각층을 이루는 CFRP 소재는 탄소 섬유와 에폭시가 복잡한 구조로 구성되어 결함별 탐지가 매우 어렵다. 본 논문에서는 음향방출시험과 딥러닝을 활용하여 CFRP 결함 데이터셋을 구축하고 이를 분류할 수 있는 모델을 제안한다. 특히 CFRP 시편을 직접 제작하여 AE 센서를 부착하고 파괴하여 파형 데이터를 수집하였다. 이후 표현 학습을 통해 데이터의 특징을 압축/추출하고 유사도를 비교해 결함별 데이터를 판별하는 알고리즘을 개발하였다. 구축된 데이터셋의 실루엣 계수는 0.86으로 높은 군집도를 보였다. 마지막으로 구축된 데이터셋을 실시간으로 분류할 수 있는 1D-CNN 딥러닝 모델을 개발하였으며 99.33%의 높은 분류 정확도를 보였다.

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A Study on the Thermal Characteristics of High Pressure Hydrogen Storage Tank according to Nozzle Angle and Length/Diameter Ratio (고압수소 저장용기의 노즐 각도 및 길이/직경비에 따른 열적 특성 연구)

  • JEONG HWAN YOON;JUNYEONG KWON;KYUNG SOOK JEON;JIN SIK OH;SEUNG JUN OH
    • Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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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.