• 한국안전학회지
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• 제36권3호
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• pp.1-6
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• 2021

Hydrogen is considered a cleaner energy source than fossil fuels. As a result, the use of hydrogen in daily life and economic industries is expected to increase. However, the use of hydrogen energy is currently limited because of safety issues. The rate of combustion of the hydrogen mixture is about seven times higher than that of hydrocarbon fuels. The hydrogen mixture is highly flammable and has a low minimum ignition energy. Therefore, it presents considerable risks for fire and explosions in all areas of hydrogen manufacturing, transportation, storage, and use. In this study, the auto-ignition characteristics of hydrogen were investigated numerically for diluted hydrogen mixtures. Auto-ignition temperature, a critical property predicting the fire and explosion risk in hydrogen combustion, was determined in well-stirred reactors. When N₂ and CO₂ were used to dilute the hydrogen/air mixture, the ignition delay time increased with increasing dilution ratios in both cases. The CO₂-diluted mixtures exhibited a longer ignition delay than the N₂-diluted mixtures. We also confirmed that lower initial ignition temperatures increased the ignition delay times at 950 K and above. Overall, the auto-ignition characteristics, such as the concentrations of participating species and ignition delay times, were primarily affected by the initial temperature of the mixture.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.331-338
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• 2018

In this study, sulfonated PAES block copolymers have been synthesized via nucleophilic substitution reaction. Hydrophobic oligomer was prepared using 2,6-dihydroxynaphthalene and bis(4-chlorophenyl) sulfone, whereas hydrophilic oligomer was prepared using sulfonated bis(4-chlorophenyl) sulfone and bis(4-hydroxyphenyl) sulfone. The chemical structure of polymers was analyzed by $^1H$ NMR, FT-IR and GPC. The thermal properties of polymers were measured by TGA and DSC. The oxidative stability of membranes was investigated by Fenton's test. Furthermore, the proton conductivity of membrane was found to be 26 mS/cm at $90^{\circ}C$. All physiochemical properties suggest that fabricated membrane have a great potential for applications in PEMFC.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.578-586
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• 2018

In this study, we prepared the modified PBI random copolymer to reduce the problems of the pristine PBI about low solubility and proton conductivity. The random copolymer was synthesized from suberic acid, 5-aminoisophthalic acid, and 3,3'-diaminobenzidine to obtain $X_1Y_9$, $X_1Y_1$, $X_9Y_1$. Then, the membrane was fabricated by using solvent casting method with methanesulfonic acid at $140^{\circ}C$. Subsequently, the membrane was doped with phosphoric acid at $40^{\circ}C$. The chemical structure of the polymers was characterized by FT-IR. In addition, the physiochemical properties of the PBI were investigated by TGA, oxidative stability, acid uptake. Finally, the proton conductivity was measured at $100-180^{\circ}C$ without humidification. As the result, $X_1Y_9$ PBI random copolymer membrane showed higher conductivity.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.45-49
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• 2006

본 논문은 마이크로 전극 시스템에 의하여 연료전지 및 Ni-MH 전지로의 응용을 가정한 $AB_5$계 수소저장합금인 $MmNi_{3.55}Co_{0.75}Mn_{0.4}Al_{0.3}$의 단일 입자에 대하여 전기화학적인 평가를 수행하였다. 즉 Carbon fiber 마이크로 전극을 합금 입자 한개 위에 전기적인 접촉을 이루도록 조정하고, 합금 입자 내에서 수소원자의 겉보기 화학적 확산계수를 계산하기 위하여 Potential-Step 실험을 실시하였다. 여기에서 사용되는 합금입자는 치밀하고 전도성이 있는 구형이므로 데이터 해석을 위해 구형확산 모델을 적용하였다. 실험결과로서 겉보기 확산계수($D_{app}$)는 수소 흡장 및 방출되는 전 과정에서 $10^{-9}$과 $10^{-10}[cm^2/s]$ 수준인 것으로 확인되었다. 마이크로 전극 측정 시스템에 의한 단일 입자의 전기화학적 평가는 기존의 Composite Film 전극에 비해 수소저장합금에 대해 보다 상세하고 정확한 정보를 쉽게 얻을 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.308-317
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• 2015

To investigate the effect of microstructure on the formation of the desorption peak, the volumetric thermal analysis technique (VTA) was applied to the Mg-13.5 wt% Ni hydride system. The sample made by the HCS (hydriding combustion synthesis) process had two kinds of Mg microstructures. Linear heating was started with various constant heating rates. Only one peak was appeared in the case of the small initial hydrogen wt% (0.83 wt%). Yet, two peaks were appeared with increasing initial hydrogen wt% (1.85 and 3.73 wt%) when only Mg was hydrogenated. The first peak was formed through the evolution of hydrogen from $MgH_2$, made by eutectic Mg. The second peak was formed through the evolution of hydrogen from $MgH_2$, made by primary Mg. Therefore, this result shows that the microstructure also has a considerable effect on forming the desorption peak. We have also derived the hydrogen desorption equations by VTA to get apparent activation energy when the rate-controlling step for the desorption of the hydrided system is the diffusion of hydrogen through the ${\alpha}$ phase and the chemical reaction ${\beta}{\rightarrow}{\alpha}$.

• 청정기술
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• 제30권2호
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• pp.71-93
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• 2024

최근, 무탄소 에너지원(특히, 선박 및 혼소 발전), 고효율 청정 수소 저장 및 매개체로써 암모니아가 다시 각광받고 있다. 암모니아는 화학공학에서 매우 중요한 공정 중 하나인 Haber-Bosch 공정을 통해 합성할 수 있지만, 이 공정은 에너지 소비량이 높고 탄소 배출량 역시 높아, 기존 공정을 통해 암모니아를 합성할 시 탄소 저감 효과가 미미하다. 이러한 기존 공정의 치명적인 단점을 해결하기 위해 최근, 높은 에너지 효율로 탄소 배출이 적게 암모니아를 합성할 수 있는 열화학적 합성 방법이 많이 개발되고 있다. 소재측면에서는 기존 공정보다 완화된 공정 조건에서도 충분히 높은 암모니아 합성 성능을 보일 수 있는 고성능 촉매 소재를 개발하는 연구가 진행되고 있으며, 공정측면에서는 매체 순환식(chemical-looping) 합성 방법, 플라즈마 합성방법, 기계화학적 합성 방식 등 다양하게 적용되고 있다. 이번 총설에서는 최근 청정수소 저장을 효과적으로 저장하기 위해 어떤 암모니아 합성 기술들이 개발되고 있는지 자세히 소개하고자 한다.

• Carbon letters
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• 제9권1호
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• pp.35-46
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• 2008

• 한국가스학회지
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• 제27권1호
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• pp.38-47
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• 2023

수소연료전지 차량 충전 과정에서, 충전소에서의 공급압력과 차량 내 저장 탱크의 압력 차이에 의해 수소가 흐르게 되고 유량은 압력 차에 의존한다. 따라서 충전 과정에서 발생하는 수소의 압력강하에 대한 고려는 필수적이며 이의 분석을 통해 수소 충전 과정의 효율성을 높일 수 있다. 본 연구에서는 충전라인 중 호스, 노즐/리셉터클, 파이프, 밸브에 대하여 압력강하를 분석하였다. 호스와 파이프는 도관에서의 압력강하로, 노즐/리셉터클은 흐름 노즐 식으로, 밸브는 기체 유량 식으로 계산하였다. 또한 각 구성요소에서 발생하는 압력강하 효과를 종합 분석한 결과 전체 충전라인에서 압력강하에 가장 큰 영향을 주는 요소는 밸브에서의 압력강하임이 밝혀졌다. 이번 연구는 추후 수소 충전을 포함한 수소 유동 해석으로 수소 충전 과정의 모델 개발에 활용될 수 있을 것이다.

• 멤브레인
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• 제33권6호
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• pp.344-351
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• 2023

본 연구에서는 중공사형 이산화탄소 분리막 모듈을 사용하여 수소개질기 배가스로부터 이산화탄소 포집을 목적으로 한 분리막 공정 최적화 연구를 진행하였다. 랩스케일의 소형 분리막 모듈을 사용하여 혼합기체를 대상으로 이산화탄소 순도 90% 및 회수율 90%을 달성하는 2단 공정 조건을 도출하였다. 막 면적이 정해진 모듈의 분리막 공정에서는 스테이지-컷, 주입부 및 투과부 압력에 따라서 포집 순도 및 회수율이 모두 다르게 나타나기 때문에 운전 조건에 대한 최적화가 필수적이다. 본 연구에서는 다양한 운전 조건에서 1단 분리막에서 보이는 공정 포집 효율의 한계를 확인하고, 높은 순도와 회수율을 동시에 달성하기 위한 2단 회수 공정을 최적화하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권1호
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• pp.49-55
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• 2018

에너지 위기 시대를 맞이하여 수소에너지가 가장 가능성 있는 대체에너지 중의 하나로 고려되고 있다. 액체수소는 기체수소와 비교하여 단위 부피당 에너지 밀도가 월등히 높으며 수소에너지의 탁월한 저장 방법으로 간주되고 있다. 본 연구에서는 2 상 모델에 기초를 둔 Navier-Stokes 식을 전산유체역학 프로그램을 이용하여 풀었으며, 초저온 냉각 튜브를 통과하면서 기체수소가 액화되는 과정을 분석하였다. 열전도율이 높은 구리관을 초저온 냉각을 위한 관의 재질로 가정하였다. 기체수소의 유입속도를 5 cm/s, 10 cm/s, 20 cm/s로 변화시키면서 냉각튜브 내 유체 온도분포, 축방향 및 반경방향 유체 속도, 기체 및 액체 수소 부피분율 분포를 각각 분석하였다. 본 연구 결과는 향후 액체수소 제조를 위한 기체수소 초저온 냉각기의 설계 및 제작을 위한 기초자료로 활용이 될 것으로 기대된다.