• Title/Summary/Keyword: 연료탄소

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Analysis of Carbon Emissions According to Combustion of Surface Fuels (지표연료의 연소에 따른 탄소배출량 분석)

  • Park, Young Ju;Lee, Hae Pyeong;Kim, Min Jung;Kim, Hae Rim
    • 한국방재학회:학술대회논문집
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    • 2011.02a
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    • pp.192-192
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    • 2011
  • 교토의정서에서 지구온난화의 원인이 되는 온실가스로 $CO_2$, $CH_4$, $N_2O$, HFCs, PFCs, $SF_6$를 규제하고 있다. 규제하는 6대 온실가스 가운데 $CO_2$가 가장 대표적이며, 우리나라의 연료연소에 의한 $CO_2$ 배출량은 세계 10위로 기후변화 진행속도는 세계 평균속도보다 빠르게 진행되고 있다. 이러한 기후변화에 대응하기 위하여는 온실가스 배출로 인한 DB구축 연구가 선행되어야 하며, 산림부분에 있어서는 연료의 열적특성 구명 연구가 극도로 미진한 국내현실에서 기초 data 확보를 위한 연구가 시급한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 산불발생 시 온실가스 배출량의 DB를 구축하기 위하여 산불발생 시 배출되는 탄소배출량을 예측하고자 산림 가연물의 연소실험을 수행 하였다. 연소실험은 산림 연료 가운데 지표연료 10가지(소나무낙엽, 굴참나무낙엽, 소나무솔방울, 밤나무밤송이껍질, 방아풀, 주름조개풀, 칡, 엉겅퀴, 김의털, 고비)를 대상으로 콘칼로리미터 장비를 이용하여 이산화탄소와 일산화탄소 배출량을 분석하였다. 탄소배출량 실험에 앞서 지표연료들의 함수율을 측정한 결과, 10가지 지표연료 가운데 고사한 연료(낙엽, 솔방울, 밤송이)는 9~24% 정도, 생연료인 초본류 6가지는 181~484% 정도인 것으로 나타났으며, 솔방울과 밤송이의 경우 9~10%로 가장 수분을 적게 함유하고 있음을 알 수 있었다. 탄소배출량 분석 결과, 50g 중량에 대한 10가지 지표연료들의 이산화탄소 총배출량은 28~98g 정도, 일산화탄소 총배출량은 0.76~4.08g 정도 배출하는 것으로 나타나 연료별 차이를 보였으며, 특히, 고사한 연료와 생연료의 탄소배출량 차이는 큰 것으로 나타났다. 일산화탄소 총배출량은 고사한 연료(소나무낙엽, 굴참나무 낙엽, 소나무 솔방울, 밤나무 밤송이)는 3.24~4.08g 정도, 생연료 초본류 6가지(방아풀, 주름조개풀, 칡, 엉겅퀴, 김의털, 고비)는 0.76~2.73g 정도 배출하는 것으로 나타났다. 이산화탄소 총배출량은 함수율이 현저히 낮은 4가지 연료(소나무 낙엽, 굴참나무 낙엽, 소나무 솔방울, 밤나무 밤송이 껍질)들은 52~98g 정도, 함수율이 높은 6가지 초본류는 28~48g 정도의 이산화탄소를 배출하는 것으로 나타났다. 따라서, 고사한 연료인 소나무 낙엽, 굴참나무 낙엽, 소나무 솔방울, 밤나무 밤송이는 초본류 보다 상대적으로 이산화탄소와 일산화탄소 배출량이 많은 것으로 나타났으며, 특히, 소나무 솔방울은 가장 많은 이산화탄소와 일산화탄소를 배출하는 것으로 나타났다. 상대적으로 방아풀과 주름조개풀은 각각 28g과 35g으로 이산화탄소 배출량이 작은 것으로 나타났다. 따라서, 산불발생 시, 소나무의 솔방울은 10가지 지표연료 가운데 상대적으로 많은 이산화탄소와 일산화탄소를 배출할 것으로 사료된다.

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Study on the Effect of Physical Properties of Fuels on the Anode Reaction in a DCFC System (연료의 물리적 특성과 직접탄소연료전지의 연료극 반응성에 관한 연구)

  • Ko, Tae-Wook;Ahn, Seong-Yool;Choi, Gyung-Min;Kim, Duck-Jool
    • Journal of Energy Engineering
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    • v.20 no.4
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    • pp.309-317
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    • 2011
  • The effect of physical properties of coal fuels and carbon particle on performance of DCFC (Direct Carbon Fuel Cell) was investigated. Shenhua and Adaro were selected as coal fuel and carbon particle was used for comparing with coal. The Ultimate, proximate, SEM, XRD, and BET analysis of samples were conducted. The component of char was more important than that of raw coal because the operating temperature of reactor is higher than devolatilization region of coal. The surface area and volume of pores affected significantly the performance of the system than content of fixed carbon or char rates. The performance of DCFC with carbon particle was in proportional to working temperature.

Fuel Supply of Direct Carbon Fuel Cells via Thermal Decomposition of Hydrocarbons Inside a Porous Ni Anode (다공성 니켈 연료 전극 내부에서 탄화수소의 열분해를 통한 직접 탄소 연료 전지의 연료공급)

  • Yi, Hakgyu;Li, Chengguo;Jalalabadi, Tahereh;Lee, Donggeun
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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    • v.39 no.6
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    • pp.527-534
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    • 2015
  • This study offers a novel method for improving the physical contact between the anode and fuel in a direct carbon fuel cell (DCFC): a direct generation of carbon in a porous Ni anode through the thermal decomposition of gaseous hydrocarbons. Three kinds of alkane hydrocarbons with different carbon numbers (CH4, C2H6, and C3H8) are tested. From electron microscope observations of the carbon particles generated from each hydrocarbon, we confirm that more carbon spheres (CS), carbon nanotubes (CNT), and carbon nanofibers (CNF) were identified with increasing carbon number. Raman scattering results revealed that the carbon samples became less crystalline and more flexible with increasing carbon number. DCFC performance was measured at $700^{\circ}C$ with the anode fueled by the same mass of each carbon sample. One-dimensional carbon fuels of CNT and CNF more actively produced and had power densities 148 and 210 times higher than that of the CS, respectively. This difference is partly attributed to the findings that the less-crystalline CNT and CNF have much lower charge transfer resistances than the CS.

탄소복합소재 분리판을 이용한 소형 고분자전해질 연료전지 스택 제작 및 성능분석

  • Shim, J.;Han, C.;Oh, Y.;Lee, J.J.;Lee, J.Y.;Lee, H.K.
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2010.06a
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    • pp.145.2-145.2
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    • 2010
  • 탄소복합소재 분리판의 연료전지 성능을 시험하기 위해 소형 고분자연료전지 스택을 제작하였으며 연료전지 운전에 따른 성능변화를 측정하여 탄소복합소재 분리판이 연료전지 스택의 성능에 미치는 영향을 조사하였다. 자체 설계한 가스유로로 디자인된 분리판과 MEA를 적층한 스택의 초기 성능과 장기간 운전에 따른 전압 감소를 측정하였다. 또한 장시간 운전 동안 각 셀의 전압 거동도 함께 측정하였으며 비교를 위해 흑연 분리판을 이용하여 제작한 스택의 성능도 함께 시험하였다. 스택에서 각 셀의 성능은 단위전지에서의 성능과 유사하게 나타나 분리판과 스택의 구조가 셀의 성능을 충분히 보여줄 만큼 적절히 디자인된 것을 알 수 있었으며, 장시간 운전 동안 전류가 증가함에 따라 스택의 성능 감소도 점차 증가하였으며 두 종류의 스택이 유사한 성능 감소를 보여 자체 제작한 탄소복합소재 분리판이 흑연 분리판과 유사한 성능을 보임을 알 수 있었다.

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Development of carbon monoxide removal for portable PEMFC system (휴대용 PEMFC 시스템 적용을 위한 CO 저감기 개발)

  • Kim, Kyung-Tae;Jun, Jin-Hyuk;Han, Ga-Young;Lee, Hyun-Jin;Lee, Sang-Do
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2006.11a
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    • pp.485-488
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    • 2006
  • 고분자전해질형 연료전지(PEMFC)는 다른 연료전지에 비해 소형전원에서부터 분산용전원에 이르기 까지 넓은 응용범위를 가지고 있다. 이러한 PEMFC의 응용범위 중 메탄올 개질반응을 통하여 발생된 수소를 이용하는 휴대용 PEMFC 시스템의 경우, 개질 시 발생하는 일산화탄소가 백금촉매를 피독시켜 연료전지의 성능을 저하시키는 주요 원인이다. 따라서 연료전지의 성능저하를 막기 위해서는 개질가스의 일산화탄소의 농도를 10ppm이하로 낮추는 것이 요구된다. 본 연구에서는 이러한 개질가스의 일산화탄소 농도를 낮추기 위한 반응기를 설계 및 제작하였으며, 상용촉매를 사용하여 CO저감 성능실험을 하였다. 또한, PROX 촉매 및 methanation 촉매를 조합하여 사용함으로써 $140^{\circ}C{\sim}190^{\circ}C$ (약 $50^{\circ}C$)의 온도범위에서 일산화탄소의 농도 10ppm이하의 결과를 나타내었다.

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Study on Electrochemical Hydrogen Separation of Hydrogen and Nitrogen Mixture Gas (수소와 질소 혼합 가스의 전기화학적 수소 분리에 관한 연구)

  • DONGYUN KIM;TEAHEON KIM;DONGKEUN LEE;YOUNGSANG KIM;KOOKYOUNG AHN;YONGGYUN BAE;JINYOUNG PARK;YOUNG KIM
    • Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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    • v.34 no.2
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    • pp.149-154
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    • 2023
  • In the Fourth Industrial Revolution, hydrogen energy is in the spotlight. There is a difficulty in commercialization due to the lack of hydrogen infrastructure. Therefore, a lot of hydrogen should be imported and a method using ammonia is the most useful. In this study, using the mixed gas of hydrogen and nitrogen generated when ammonia is decomposed, the hydrogen separation performance is to be tested. Hydrogen was separated using an electrochemical hydrogen compressor based on a fuel cell and the experiment was conducted by changing the ratio of hydrogen and nitrogen. In addition, the performance was also compared by the difference both the pressure and the membrane.

Fuel Cell-based Cogeneration System for Greenhouse Cooling and Heating (온실 냉난방을 위한 연료전지 기반 열병합 발전 시스템)

  • JIN YOUNG PARK;TUANANH BUI;SEUNGYONG PARK;DONGKEUN LEE;YONGGYUN BAE;YOUNGSANG KIM;SANG MIN LEE
    • Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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    • v.34 no.6
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    • pp.667-672
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    • 2023
  • This study proposes polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) based cogeneration system for greenhouse heating and cooling. The main scope of this study is to examine the proposed cogeneration system's suitability for the 660 m2-class greenhouse. A 25 kW PEMFC system generates electricity for two identical air-cooled heat pumps, each with a nominal heating capacity of 70 kW and a cooling capacity of 65 kW. Heat recovered from the fuel cell supports the heat pump, supplying hot water to the greenhouse. In cooling mode, the adsorption system provides cold water to the greenhouse using recovered heat from the fuel cell. As a result, the cogeneration system satisfies both heating and cooling capability, performing 175 and 145 kW, respectively.

Performance Analysis of Ammonia-Fed Solid Oxide Fuel Cell Using Alternating Flow (교류 흐름 방식을 적용한 암모니아 공급 고체산화물 연료전지의 성능 분석)

  • QUACH, THAI-QUYEN;GIAP, VAN-TIEN;LEE, DONG KEUN;LEE, SUNYOUP;BAE, YONGGYUN;AHN, KOOK YOUNG;KIM, YOUNG SANG
    • Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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    • v.33 no.5
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    • pp.557-565
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    • 2022
  • The effect of flow configuration in ammonia-fed solid oxide fuel cell are investigated by using a three-dimensional numerical model. Typical flow configurations including co-flow and counter-flow are considered. The ammonia is directly fed into the stack without any external reforming process, resulting in an internal decomposition of NH3 in the anode electrode of the stack. The result showed that temperature profile in the case of counter-flow is more uniform than the co-flow configuration. The counter-flow cell, the temperature is highest at the middle of the channel while in the case of co-flow, the temperature is continuously increased and reached maximum value at the outlet area. This leads to a higher averaged current density in counter-flow compared to that of co-flow, about 5%.

Study on Thermodynamic Performance of Electrochemical Hydrogen Compressor (전기화학적 수소 압축기의 열역학적 성능에 관한 연구)

  • TEAHEON KIM;DONGYUN KIM;DONGKEUN LEE;YOUNGSANG KIM;KOOKYOUNG AHN;YONGGYUN BAE;JINYOUNG PARK;YOUNG KIM
    • Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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    • v.34 no.2
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    • pp.141-148
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    • 2023
  • The thermodynamic performance of the electrochemical hydrogen compressor was analyzed to perform a comparative analysis with the performance of the mechanical compressor. The performance was analyzed through the applied current and the measured voltage value. The test results showed that the efficiency of the electrochemical hydrogen compressor was high in the low current density range. In addition, it was confirmed that the amount of increasing compress work of the electrochemical hydrogen compressor is smaller than that of the mechanical compressor. Therefore, it is expected to have higher efficiency than mechanical compression when compressed with a sufficiently high-pressure range.

Ammonia-fueled Solid Oxide Fuel Cell Recirculation Systems for Power Generation (암모니아 활용 고체산화물 연료전지 재순환 발전 시스템)

  • JIN YOUNG PARK;THAI-QUYEN QUACH;JINSUN KIM;YONGGYUN BAE;DONGKEUN LEE;YOUNGSANG KIM;SUNYOUP LEE;YOUNG KIM
    • Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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    • v.35 no.1
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    • pp.40-47
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    • 2024
  • Ammonia is drawing attention as carbon free fuel due to its ease of storage and transportation compared to hydrogen. This study suggests ammonia fueled solid oxide fuel cell (SOFC) system with electrochemical hydrogen compressor (EHC)-based recirculation. Performance of electrochemical hydrogen pump is based on the experimental data under varying hydrogen and nitrogen concentration. As a result, the suggested system shows 62.04% net electrical efficiency. The efficiency is 10.33% point higher compared to simple standalone SOFC system (51.71%), but 0.02% point lower compared to blower-based recirculation system (62.06%). Further improvement in the EHC-based SOFC recirculation system can be achieved with EHC performance improvement.