It has been well established that leaf longevity is linked to the carbon economy of plants. We used this relationship to predict leaf lifetime carbon gains from leaf lifespan, and estimated the gross primary production (GPP) of a young deciduous forest of Japanese beech (Fagus crenata) located in central Japan. The light-saturated photosynthetic rates of the leaves were measured repeatedly during the growing season. We used the leaf lifespan to calculate the conversion coefficient from the light-saturated photosynthetic rate into the realized leaf lifetime carbon gain under field conditions. The leaf turnover rate was estimated using litter traps. GPP was estimated as the product of lifetime carbon gain per unit of leaf mass, and the annual leaf turnover rate. The GPP of the forest in 2007 was estimated to be $1.2{\times}10^3gCm^{-2}y^{-1}$, which was within the range of previously reported GPP values of beech forests in Japan, and was close to the GPP of a European beech forest, as estimated by eddy flux measurements.
The significant growth of the Si photovoltaic industry has been so far limited due to the high cost of the Si photovoltaic system. In this regard, the most expensive factors are the intrinsic cost of silicon material and the Si solar cell fabrication processes. Conventional Si solar cells have p-n junctions inside for an efficient extraction of light-generated charge carriers. However, the p-n junction is normally formed through very expensive processes requiring very high temperature (${\sim}1000^{\circ}C$). Therefore, several systems are currently under study to form heterojunctions at low temperatures. Among them, carbon nanotube (CNT)/Si hybrid solar cells are very promising, with power conversion efficiency up to 15%. In these cells, the p-type Si layer is replaced by a semitransparent CNT film deposited at room temperature on the n-doped Si wafer, thus giving rise to an overall reduction of the total Si thickness and to the fabrication of a device with cheaper methods at low temperatures. In particular, the CNT film coating the Si wafer acts as a conductive electrode for charge carrier collection and establishes a built-in voltage for separating photocarriers. Moreover, due to the CNT film optical semitransparency, most of the incoming light is absorbed in Si; thus the efficiency of the CNT/Si device is in principle comparable to that of a conventional Si one. In this paper an overview of several factors at the basis of this device operation and of the suggested improvements to its architecture is given. In addition, still open physical/technological issues are also addressed.
The catalysis of carbon black was investigated for the production of hydrogen by the catalytic decomposition of propane-butane mixture gas in this study. The thermal and the catalytic decompositions of hydrocarbons were performed at the temperature range of 500 - $1100^{\circ}C$, respectively. The conversions of hydrocarbons and the mole traction of hydrogen increased with increasing the reaction temperature and the conversion of hydrocarbons in the catalytic decomposition process was approximately liked with that obtained by the thermal decomposition. However, the mole traction of hydrogen produced in the catalytic decomposition process was higher than that obtained from the thermal decomposition. Therefore, it was concluded that the catalysis for the decomposition of hydrocarbons is occurred over carbon black used as catalyst. The mole traction of hydrogen produced by the catalytic decomposition of hydrocarbons also increased with increasing the mole ratio of $C_3H_8/C_4H_{10}$ in propane and butane mixture gas at $700^{\circ}C$. Therefore, it was concluded that the catalytic decomposition of the high propane mixture gas is more effectively for the production of hydrogen.
Aluminum nitride (AlN) powders were synthesized by using a mixture of an aluminum nitrate or sulfate salt and carbon (mole ratio of $Al^{3+}$ to carbon=L : 30). The AlN was obtained by calcining the mixture under a flow of nitrogen in the temperature range 1100-1$600^{\circ}C$ and then burning out the residual carbon. The process of conversion of the salt to AlN was monitored by XRD and $^{27}$ Al magic-angle spinning (MAS) NMR spectroscopy. The salt decomposed to ${\gamma}$-alumina and then converted to AlN without phase transition from ${\gamma}$-to-$\alpha$-alumina. $^{27}$ Al MAS NMR spectroscopy shows that the formation of AlN commenced at 110$0^{\circ}C$. AlN powders obtained from the sulfate salt were superior to those from the nitrate salt in terms of homogeneity and crystallinity. A very small amount of AlN whiskers was obtained by calcining a mixture of an aluminum sulfate salt and carbon at 115$0^{\circ}C$ for 40 h, and the growth of the whiskers is well explained by the particle-to-particle self-assembly mechanism.
The supercritical carbon dioxide (S-CO2) Brayton cycle is an important energy conversion technology for the fourth generation of nuclear energy. Since the printed circuit heat exchanger (PCHE) used in the S-CO2 Brayton cycle has narrow channels, Rayleigh-Bénard (RB) convection is likely to exist in the tiny channels. However, there are very few studies on RB convection in supercritical fluids. Current research on RB convection mainly focuses on conventional fluids such as water and air that meet the Boussinesq assumption. It is necessary to study non-Boussinesq fluids. PRB convection refers to RB convection that is affected by horizontal incoming flow. In this paper, the computational fluid dynamics simulation method is used to study the PRB convection phenomenon of non-Boussinesq fluid-supercritical carbon dioxide. The result shows that the inlet Reynolds number (Re) of the horizontal incoming flow significantly affects the PRB convection. When the inlet Re remains unchanged, with the increase of Rayleigh number (Ra), the steady-state convective pattern of the fluid layer is shown in order: horizontal flow, local traveling wave, traveling wave convection. If Ra remains unchanged, as the inlet Re increases, three convection patterns of traveling wave convection, local traveling wave, and horizontal flow will appear in sequence. To characterize the relationship between traveling wave convection and horizontal incoming flow, this paper proposes the relationship between critical Reynolds number and relative Rayleigh number (r).
Bacterial cellulose (BC) is widely used in the food industry for products such as nata de coco. The mechanical properties of BC hydrogels, including stiffness and viscoelasticity, are determined by the hydrated fibril network. Generally, Komagataeibacter bacteria produce gluconic acids in a glucose medium, which may affect the pH, structure and mechanical properties of BC. In this work, the effect of pH buffer on the yields of Komagataeibacter hansenii strain ATCC 53582 was studied. The bacterium in a phosphate and phthalate buffer with low ionic strength produced a good BC yield (5.16 and 4.63 g/l respectively), but there was a substantial reduction in pH due to the accumulation of gluconic acid. However, the addition of gluconic acid enhanced the polymer density and mechanical properties of BC hydrogels. The effect was similar to that of the bacteria using glycerol in another carbon metabolism circuit, which provided good pH stability and a higher conversion rate of carbon. This study may broaden the understanding of how carbon sources affect BC biosynthesis.
This study compares the characteristics of a compact TiO2 (c-TiO2) powdery film, which is used as the electron transport layer (ETL) of perovskite solar cells, based on the manufacturing method. Additionally, its efficiency is measured by applying it to a carbon electrode solar cell. Spin-coating and spray methods are compared, and spray-based c-TiO2 exhibits superior optical properties. Furthermore, surface analysis by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM) exhibits the excellent surface properties of spray-based TiO2. The photoelectric conversion efficiency (PCE) is 14.31% when applied to planar perovskite solar cells based on metal electrodes. Finally, carbon nanotube (CNT) film electrode-based solar cells exhibits a 76% PCE compared with that of metal electrode-based solar cells, providing the possibility of commercialization.
In water-cooled power reactor, hydrogen is generated in case of steam zirconium reaction during severe accident condition and later on in addition to hydrogen; CO is also generated during molten corium concrete interaction after reactor pressure vessel failure. Passive Autocatalytic Recombiners (PARs) are provided in the containment for hydrogen management. The performance of the PARs in presence of hydrogen and carbon monoxide along with air has been evaluated. Depending on the conditions, CO may either react with oxygen to form carbon dioxide (CO2) or act as catalyst poison, reducing the catalyst activity and hence the hydrogen conversion efficiency. CFD analysis has been carried out to determine the effect of CO on catalyst plate temperature for 2 & 4% v/v H2 and 1-4% v/v CO with air at the recombiner inlet for a reported experiment. The results of CFD simulations have been compared with the reported experimental data for the model validation. The reaction at the recombiner plate is modelled based on diffusion theory. The developed CFD model has been used to predict the maximum catalyst temperature and outlet species concentration for different inlet velocity and temperatures of the mixture gas. The obtained results were used to fit a correlation for obtaining removal rate of carbon monoxide inside PAR as a function of inlet velocity and concentrations.
In the domestic industrial sector, greenhouse gases emitted from the cement industry account for about 10%, with most of them generated during the cement clinker calcination process. During the calcination process, 57% of carbon dioxide is emitted from the decarbonation reaction of limestone, 30% from fuel consumption, and 13% from electricity usage. In response to these issues, the cement industry is making efforts to reduce carbon dioxide emissions by developing technologies for raw material substitution and conversion, improving process efficiency by utilizing low-carbon alternative heat sources, developing CO2 capture and utilization technologies, and recycling waste materials. In addition, due to the limitations in purchasing and storing industrial byproducts generated from industrial facilities, many studies are underway regarding the recycling of construction waste. Therefore, this study analyzes the manufacture of calcium silicate cement (CSC), which can store carbon dioxide as carbonate minerals in industrial facilities, and aims to contribute to the development of environmentally friendly regenerated cement using construction waste.
Physical properties of composite resins such as strength, resistance to wear, discoloration, etc, depend on the degree of conversion of the resin components. The clinical behavior of restorative resins varies brand to brand. Part of this variation is associated with the filler and differences in the polymer matrix. The polymer matrix of resins may differ because the involved monomers are dissimilar and because of variation in the catalyst system. The purpose of this study was to evaluate the degree of conversion of the composite resins according to the depth of cure and light curing time. 7mm diameter cylindrical aluminum molds were filled with each of five different hybrid light curing composite resins(Z-100, Charisma, Herculite XRV, Prisma TPH, Veridonfil) on the thin resin films. The molds were 1mm, 2mm, 3mm, 4mm, and 5mm in depth to produce resin films of various heights. Each sample was given 20sec, 40sec, and 60sec illumination with a light source. The degree of conversion of carbon double bonds to single bonds in the resin films was examined by means of Fourier Transform Infrared Spectrometer. The results were obtained as follows; 1. There was difference in the degree of conversion among five light curing composite resins according to the depth of cure for 20sec, 40sec, and 60sec illumination with light source with statistical significance(P<0.05). 2. Five light curing composite resins show lower degree of conversion at surface of the resin than depth of 1mm. 3. The degree of conversion of five light curing composite resins was siginificantly reduced from the maximum for the resin film when the light passed through as little as 1mm of each composite. 4. The degree of conversion of five light curing composite resins decrease significantly at the depth of 4mm, and polymerization was not occured at the depth of 5mm except for Prisma TPH. 5. The degree of conversion of five light curing composite resins was increased with increased light curing time, and there was no significant differences in the degree of conversion above 4mm in Z-100, 3mm in Charisma, and at depth of 5mm in Herculite XRV and Veridonfil(P>0.05).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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