Dong Hun, Heo;Dong Yeol, Hyeon;Sung Cheol, Park;Kwi-Il, Park
Korean Journal of Materials Research
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v.32
no.11
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pp.508-514
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2022
Piezoelectric composite films which are enabled by inorganic piezoelectric nanomaterials-embedded polymer, have attracted enormous attention as a sustainable power source for low powered electronics, because of their ease of fabrication and flexible nature. However, the absorption of applied stress by the soft polymeric matrices is a major issue that must be solved to expand the fields of piezoelectric composite applications. Herein, a flexible and porous piezoelectric composite (piezoelectric sponge) comprised of BaTiO3 nanoparticles and polydimethylsiloxane was developed using template method to enhance the energy conversion efficiency by minimizing the stress that vanishes into the polymer matrix. In the porous structure, effective stress transfer can occur between the piezoelectric active materials in compression mode due to direct contact between the ceramic particles embedded in the pore-polymer interface. The piezoelectric sponge with 30 wt% of BaTiO3 particles generated an open-circuit voltage of ~12 V and a short-circuit current of ~150 nA. A finite element method-based simulation was conducted to theoretically back up that the piezoelectric output performance was effectively improved by introducing the sponge structure. Furthermore, to demonstrate the feasibility of pressure detecting applications using the BaTiO3 particles-embedded piezoelectric sponge, the composite was arranged in a 3 × 3 array and integrated into a single pressure sensor. The fabricated sensor array successfully detected the shape of the applied pressure. This work can provide a cost-effective, biocompatible, and structural strategy for realizing piezoelectric composite-based energy harvesters and self-powered sensors with improved energy conversion efficiency.
Thermochemical cycles have been predominantly used for energy transformation from heat to stored chemical free energy in the form of hydrogen. The thermochemical cycle based on uranium (UTC), proposed by Oak Ridge National Laboratory, has been considered as a better alternative compared to other thermochemical cycles mainly due to its safety and high efficiency. UTC process includes three steps, in which only the first step is unique. Hydrogen production apparatus with hectogram reactants was designed in this study. The results showed that high yield hydrogen was obtained, which was determined by drainage method. The results also indicated that the chemical conversion rate of hydrogen production was in direct proportion to the mass of $Na_2CO_3$, while the solid product was $Na_2UO_4$, instead of $Na_2U_2O_7$. Nevertheless the thermochemical cycle used for hydrogen generation can be closed, and chemical compounds used in these processes can also be recycled. So the cycle with $Na_2UO_4$ as its first reaction product has an advantage over the proposed UTC process, attributed to the fast reaction rate and high hydrogen yield in the first reaction step.
Kim, Dong-Yeon;Lee, Jin-Gyu;Lee, Ju-Han;Seo, Tae-Beom
한국태양에너지학회:학술대회논문집
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2012.03a
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pp.267-273
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2012
Solar reforming of methane with CO2 was successfully tested with a direct irradiated absorber on a parabolic dish capable of 5kWth solar power. And the new type of double-layer absorber-the front layer, porous metal foam which absorbs the radiation and transfers the heat from material to gas, and the back layer, catalytically-activated metal foam-was prepared, and its activity was tested by using electric furnace. Ni was applied as the active metal on the gamma-Al2O3 coated Ni metal foam for the preparation of the catalytically-activated metal foam layer. Compared to conventional direct irradiation of the catalytically activated metal foam absorber, this new type of double layer absorber is found to exhibit a superior reaction and thermal storage performance at the fluctuating incident solar radiation. In addition, unlike direct irradiation of the foam absorber, double layer absorber has better thermal resistance, which prevents the emergence of cracks caused by mechanical or thermal shock. The total solar power absorbed reached up to 3.25kW and the maximum CH4 conversion was almost 59%.
According to the recent report, solar street lamp connected to a non Maximum Power Point Tracking(MPPT) charger, can lead to a system-wide decline in power output with as much as 30%. This paper proposes the charge controller with direct duty ration control for 250W solar street lamp in order to improve the efficiency of photovoltaic from these output power reduction. This paper covers the Pulse Width Modulation(PWM) controller and power conversion topology and analyze the MPPT method for charge controller. The power conversion part consists of push pull converter based on PWM controller using 8bit MCU in order to have lower manufacturing cost. The PWM controller with direct duty ratio control algorithm is constantly tracking the maximum power point of photovoltaic module and increases energy output power. The test results shows 97.1~97.4% MPPT efficiency and the experimental hardware is implemented based on the solar simulator condition for 241W. Thus, the implemented charge controller shows its feasibility for the real application, especially under solar street lamp.
Kim, Dong-Yeon;Shin, Il-Yoong;Lee, Ju-Han;Seo, Tae-Beom
한국태양에너지학회:학술대회논문집
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2011.11a
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pp.80-86
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2011
Solar reforming of methane with CO2 was successfully tested with a direct irradiated absorber on a parabolic dish capable of 5kWth solar power. And the new type of double-layer absorber - the front layer, porous metal foam which absorbs the radiation and transfers the heat from material to gas, and the back layer, catalytically-activated metal foam - was prepared, and its activity was tested by using electric furnace. Ni was applied as the active metal on the gamma-Al2O3 coated Ni metal foam for the preparation of the catalytically-activated metal foam layer. Compared to conventional direct irradiation of the catalytically activated metal foam absorber, this new type of double layer absorber is found to exhibit a superior reaction and thermal storage performance at the fluctuating incident solar radiation. In addition, unlike direct irradiation of the foam absorber, double layer absorber has better thermal resistance, which prevents the emergence of cracks caused by mechanical or thermal shock. The total solar power absorbed reached up to 3.25kW and the maximum CH4 conversion was almost 59%.
An experimental study was conducted on a 4-stroke direct injection diesel engine to examine the combustion and emission characteristics of 1-octanol/diesel fuel blends. The concentration of 1-octanol in the fuel blends was 10%, 30%, and 50% by volume. Experiments were conducted by varying the engine torque from 6 Nm to 12 Nm at the same engine speed of 2,700 rpm. Results showed that the fuel conversion efficiency increased as the 1-octanol proportion increased under most experimental conditions. However, the brake specific fuel consumption increased due to the relatively low lower heating value of 1-octanol. The smoke opacity and the concentrations of NOx and CO emissions generally decreased with brake mean effective pressure as the 1-octanol proportion increased. On the other hand, the unburned hydrocarbon concentration increased with an ascending ratio of 1-octanol.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.43
no.1
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pp.63-69
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2023
'Carbon-neutrality Assessment based on Technology Application Scenario (CATAS)' provides an analysis of greenhouse gas (GHG) reduction effectiveness when applying carbon-neutrality technology to areas such as energy conversion, transportation, and buildings at certain spatial levels. As for the development scope of the model, GHG emission sources were analyzed for direct GHG emissions, and the boundary between direct and indirect emissions are set according to the spatial scope. The technical scope included nine technologies and forest sinks in the transition sector that occupies the largest portion of GHG emissions in the 2050 carbon neutral scenario. The carbon neutrality rate evaluation methodology consists of four steps: ① analysis of GHG emissions, ② prediction of energy production according to technology introduction, ③ calculation of GHG reduction, and ④ calculation of carbon neutrality rate. After the web-based CATAS-BASIC was developed, an analysis was conducted by applying the new and renewable energy distribution goals presented in the 「2050 Greenhouse Gas Reduction Promotion Plan」 of the Seoul Metropolitan Government. As a result of applying solar power, hydrogen fuel cell, and hydrothermal, the introduction of technology reduced 0.43 million tCO2eq of 1.49 million tCO2eq, which is the amount of emissions from the conversion sector in Seoul, and the carbon neutrality rate in the conversion sector was analyzed to be 28.94 %.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2002.11a
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pp.440-443
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2002
Present1y the X-Ray diagnosis system is a real condition that is changing by digital ways in it's existent analog ways. This digital radiation detector is divided by the direct method and the indirect method. The indirect method of applied voltage has special qualities that the resolution is low than direct method by diffusion effect that happens. The conversion process ( radiation${\rightarrow}$visible ray${\rightarrow}$electrical signal of two times, has shortcomings that the energy conversion efficiency of electrical signal is low. The direct method has shortcomings that need strong electric fie1d to detect electrical signal efficiently. This research achieved to develop digital detector of the Hybrid method that have form that mixes two ways to supplement shortcoming of direct. indirect method. A studied electrical characteristic by Iodine's Mixture ratio change is added to selenium in the detector which has a multi-layer structure (Oxybromide + a-Se). There are 8 kinds of Manufactured compositions to amorphous selenium Iodine each 30ppm, 100ppm, 200 ppm, 300ppm, 400ppm, 500ppm, 600ppm, 700ppm by a doped photoconductor through a vacuum thermal evaporation method. The phosphor layer is consisted of Oxybromide ($BrO_2$) which uses optical adhesives multi-layer structure. The manufactured compositions calculates and compares Net Charge and signal to noise ratio measuring Photocurrent about Darkcurrent and X-ray. When doped Iodine Mixture ratio is 500ppm to the multi-layer structure (Oxybromide + a-Se), applied voltage of $3V/{\mu}m$, leakage current of compositions $2.61nA/cm^2$ and net charge value by 764pC/$cm^2$/mR then the best result appeared.
Thermophotovoltaics is the direct energy conversion technology from thermal to electric (voltaic) energy via photon radiation, without any thermodynamic cycle. It is, in general, accomplished by immersing solid body in high temperature heat source (e.g. combustion field), in order to achieve high intensity irradiation, and by receiving the radiation thereof on photovoltaic cells. In this paper, advantages of combustion in porous inert medium in applying to the thermophotovoltaics are discussed in a view of its excess enthalpy features. In addition, the similarities of flame behaviors in porous inert medium to both in single and multi-channels are described.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.8
no.4
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pp.182-187
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2007
The use of the pulsed electro acoustic (PEA) method allowed us to perform the direct observations of spatio-temporal charge distributions in Electric double layer capacitors (EDLCs) based on polarizable nanoporous carbonaceous electrode. The negative charge density became the maximum, about $205C/m^3$ at the region where was near to collector layer in EDLCs for case $V_{DC}=2.5V$, while the positively charged density became the maximum, about $61.1C/m^3$ at the region where it was located around the cathode layer. The performance of the best sample was found to be better in terms of the charge density (Cs) and specific energy ($E_s$) with a maximum value of ${\sim}8.4F/g$ and 26 Wh/kg. The $C_s$ obtained from the PEA method agreed well with that from the energy conversion method. The PEA measurement used here is a very useful method to quantitively investigates the spatio-temporal charge distribution in EDLCs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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