In this article, we develop a reactive distillation (RD) column configuration for the production of hydrogen. This RD column is in the HI decomposition section of the sulphur - iodine (SI) thermochemical cycle, in which HI decomposition and H2 separation take place simultaneously. The section plays a major role in high hydrogen production efficiency (that depends on reaction conversion and separation efficiency) of the SI cycle. In the column simulation, the rigorous thermodynamic phase equilibrium and reaction kinetic model are used. The tuning parameters involved in phase equilibrium model are dependent on interactive components and system temperature. For kinetic model, parameter values are adopted from the Aspen flowsheet simulator. Interestingly, there is no side reaction (e.g., solvation reaction, electrolyte decomposition and polyiodide formation) considered aiming to make the proposed model simple that leads to a challenging prediction. The process parameters are determined on the basis of optimal hydrogen production as reflux ratio = 0.87, total number of stages = 19 and feeding point at 8th stage. With this, the column operates at a reasonably low pressure (i.e., 8 bar) and produces hydrogen in the distillate with a desired composition (H2 = 9.18 mol%, H2O = 88.27 mol% and HI = 2.54 mol%). Finally, the results are compared with other model simulations. It is observed that the proposed scheme leads to consume a reasonably low energy requirement of 327 MJ/kmol of H2.
Journal of the Society of Cosmetic Scientists of Korea
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v.49
no.3
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pp.193-201
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2023
Hydrogen peroxide (H2O2) is a type of active oxygen species (ROS) that causes oxidative stress in cells and affects cell growth, proliferation, senescence, and death. The purpose of this study is to find active peptides that attenuate cytotoxicity of H2O2. A positional scanning synthetic tetrapeptide combinatorial library was screened to predict the sequence of potentially active peptides. As a result of comparing the effect of peptide pools on H2O2-induced death of human keratinocytes (HaCaT cells), various active peptide sequences were predicted. Especially, peptides containing cysteine (C) residue were predicted to be active. In follow-up experiments, the cytotoxicity and activity of cysteine-containing peptides of different lengths, such as C-NH2, CC-NH2, CCC-NH2, and CCCC-NH2 were examined. C-NH2 and CC-NH2 showed no significant cytotoxicity up to 1.0 mM, but CCC-NH2, and CCCC-NH2 showed relatively strong cytotoxicity. C-NH2 and CC-NH2 alleviated H2O2-induced cytotoxicity. CC-NH2 was more cytoprotective compared to C-NH2, C, N-acetyl cysteine (NAC), and glutathione (GSH). When intracellular ROS was measured by flow cytometry, H2O2 increased ROS production, and CC-NH2 suppressed ROS production more effectively than C-NH2, and it was as effective as C, NAC, and GSH. This study suggests that CC-NH2 of the cysteine-containing peptides of different lengths has an antioxidant property that safely and effectively alleviates H2O2-induced cytotoxicity and ROS production.
BACKGROUND/OBJECTIVES: Oxidative stress is a fundamental neurodegenerative disease trigger that damages and decimates nerve cells. Neurodegenerative diseases are chronic central nervous system disorders that progress and result from neuronal degradation and loss. Recent studies have extensively focused on neurodegenerative disease treatment and prevention using dietary compounds. Heseperetin is an aglycone hesperidin form with various physiological activities, such as anti-inflammation, antioxidant, and antitumor. However, few studies have considered hesperetin's neuroprotective effects and mechanisms; thus, our study investigated this in hydrogen peroxide (H2O2)-treated SH-SY5Y cells. MATERIALS/METHODS: SH-SY5Y cells were treated with H2O2 (400 µM) in hesperetin absence or presence (10-40 µM) for 24 h. Three-(4,5-Dimethyl-2-thiazolyl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide assays detected cell viability, and 4',6-diamidino-2-phenylindole staining allowed us to observe nuclear morphology changes such as chromatin condensation and apoptotic nuclei. Reactive oxygen species (ROS) detection assays measured intracellular ROS production; Griess reaction assays assessed nitric oxide (NO) production. Western blotting and quantitative polymerase chain reactions quantified corresponding mRNA and proteins. RESULTS: Subsequent experiments utilized various non-toxic hesperetin concentrations, establishing that hesperetin notably decreased intracellular ROS and NO production in H2O2-treated SH-SY5Y cells (P < 0.05). Furthermore, hesperetin inhibited H2O2-induced inflammation-related gene expression, including interluekin-6, tumor necrosis factor-α, and nuclear factor kappa B (NF-κB) p65 activation. In addition, hesperetin inhibited NF-κB translocation into H2O2-treated SH-SY5Y cell nuclei and suppressed mitogen-activated protein kinase protein expression, an essential apoptotic cell death regulator. Various apoptosis hallmarks, including shrinkage and nuclear condensation in H2O2-treated cells, were suppressed dose-dependently. Additionally, hesperetin treatment down-regulated Bax/Bcl-2 expression ratios and activated AMP-activated protein kinase-mammalian target of rapamycin autophagy pathways. CONCLUSION: These results substantiate that hesperetin activates autophagy and inhibits apoptosis and inflammation. Hesperetin is a potentially potent dietary agent that reduces neurodegenerative disease onset, progression, and prevention.
Ha, Min Gwan;Na, Youngseung;Park, Hee Young;Kim, Hyoung-Juhn;Song, Juhun;Yoo, Sung Jong;Kim, Yong-Tae;Park, Hyun S.;Jang, Jong Hyun
Journal of Electrochemical Science and Technology
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v.12
no.4
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pp.406-414
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2021
Electrochemical devices are constructed for continuous syngas (CO + H2) production with controlled selectivity between CO2 and proton reduction reactions. The ratio of CO to H2, or the faradaic efficiency toward CO generation, was mechanically manipulated by adjusting the space volume between the cathode and the polymer gas separator in the device. In particular, the area added between the cathode and the ion-conducting polymer using 0.5 M KHCO3 catholyte regulated the solution acidity and proton reduction kinetics in the flow cell. The faradaic efficiency of CO production was controlled as a function of the distance between the polymer separator and cathode in addition to that manipulated by the electrode potential. Further, the electrochemical CO2 reduction device using Au NPs presented a stable operation for more than 23 h at different H2:CO production levels, demonstrating the functional stability of the flow cell utilizing the mechanical variable as an important operational factor.
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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v.15
no.1
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pp.32-38
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2004
Thermal behaviors of $(Cu_{0.5}Mn_{0.5})Fe_2O_4$, prepared by a solid method, were investigated for $H_2$ production by a thermochemical cycle. The thermal reduction of $(Cu_{0.5}Mn_{0.5})Fe_2O_4$ started from $300^\circ{C}$ and the weight loss was 1.3 wt% up to 1200. XRD shows the prepared ferrite has the spinel structure with a lattice constant of $8.414{\AA}$ and changed to the oxygen deficient structure by thermal reduction. Oxygen and hydrogen can be separately produced by the cycles of thermal reduction and water oxidation of the oxygen deficient ferrite.
Previously we reported that the hyperthermophilic archaeon, Thermococcus onnurineus NA1 is capable of producing hydrogen (H2) from formate, CO or starch. In this study, we describe the immobilization of T. onnurineus NA1 as an alternative means of H2 production. Amine-coated silica particles were effective in immobilizing T. onnurineus NA1 by electrostatic interaction, showing a maximum cell adsorption capacity of 71.7 mg-dried cells per g of particle. In three cycles of repeated-batch cultivation using sodium formate as the sole energy source, immobilized cells showed reproducible H2 production with a considerable increase in the initial production rate from 2.3 to 4.0 mmol l−1 h−1, mainly due to the increase in the immobilized cell concentration as the batch culture was repeated. Thus, the immobilized-cell system of T. onnurineus NA1 was demonstrated to be feasible for H2 production. This study is the first example of immobilized cells of hyperthermophilic archaea being used for the production of H2.
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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v.22
no.2
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pp.206-212
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2011
The effect of process parameters on $H_2$ production from water vapor excited by HF ICP has been qualitatively examined for the first time. With the increase of ICP power, characteristics of $H_2$ production from $H_2O$ dissociation in plasma was divided into 3 regions according to both reaction mechanism and energy efficiency. At the edge of region (II) in the range of middle ICP power, energy effective hydrogen production from $H_2O$ plasma can be achieved. Furthermore, within the region (II) power condition, heating of substrate up to $500^{\circ}C$ shows additional increase of 70~80% in $H_2$ production compared to $H_2O$ plasma without substrate heating. This study have shown that combination of optimal plasma power (region II) and wall heating (around $500^{\circ}C$) is one of effective ways for $H_2$ production from $H_2O$.
Ischemia-reperfusion results in excess reactive oxygen species (ROS) that affect myocardial cell damage. ROS production inhibition is effectively proposed in treating cardiovascular diseases including myocardial hypertrophy. Studies have shown that oxidizing cultured cells in in vitro experiments gradually decreases the permeability of mitochondrial membranes time- and concentration-dependent, resulting in increased mitochondrial membrane damage due to secondary ROS production and cardiolipin loss. However, recent studies have shown that 5-iodo-6-amino-1,2-benzopyrone (INH2BP), an anticancer and antiviral drug, inhibited peroxynitrite-induced cell damage in in vitro and alleviated partial or overall inflammation in animal experiments. Therefore, in this paper, we studied the preventive effect of INH2BP on H9c2 cells derived from mouse heart damaged by oxidative stress using 700 μM of hydrogen peroxide. As a result of oxidative stress to H9c2 cells by hydrogen peroxide whether the treatment of INH2BP or not, hydrogen peroxide caused serious damage in H9c2 cells. These results were confirmed with cell viability and Hoechst 33342 assays. And this damage was through cell death. However, it was confirmed that H9c2 cells pretreated with INH2BP significantly reduced cell death by hydrogen peroxide. In addition, measurements with DCF-DA assay to determine whether ROS is produced in H9c2 cells treated with only hydrogen peroxide produced ROS significantly, but H9c2 cells pretreated with INH2BP significantly reduced ROS production by hydrogen peroxide. Taken together, it is believed that INH2BP can be useful for the prevention and treatment of cardiovascular diseases induced through oxidative stress such as heart damage caused by ischemia/reperfusion.
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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v.4
no.2
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pp.5-15
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1993
Hydrogen production in visible light with the following semiconductor systems, $CdS-WO_3$, $CdS-TiO_2$, have been investigated in the presence of redox catalyst (Pt, $RuO_2$). MeOH, EtOH, isopropanol, sulfide/sulfite mixture, lactic acid were used as sacrifical reagents. The optimal condition for $H_2$ evolution was found to be in qgueous lactic acid media for $CdS-WO_3/RuO_2$. The photochemical efficiency for this system was 1.05 % and the $H_2$ evolution rate was 26.5ml/min. at $6.07{\times}10^{-5}$ einstein/sec photon rate
(R)-2-(4-hydroxyphenoxy)propionic acid (HPOPA) is a key intermediate for the preparation of aryloxyphenoxypropionic acid herbicides (R-isomer). In order to improve the HPOPA production from the substrate (R)-2-phenoxypropionic acid (POPA) with Beauveria bassiana CCN-A7, static cultivation and H2O2 addition were attempted and found to be conducive to the task at hand. This is the first report on HPOPA production under static cultivation and reactive oxygen species (ROS) induction. On this premise, the cultivation conditions and fermentation medium compositions were optimized. As a result, the optimal carbon source, organic nitrogen source, and inorganic nitrogen source were determined to be glucose, peptone, and ammonium sulfate, respectively. The optimal inoculum size and fermentation temperature were 13.3% and 28℃, respectively. The significant factors including glucose, peptone, and H2O2, identified based on Plackett-Burman design, were further optimized through Central Composite Design (CCD). The optimal concentrations were as follows: glucose 38.81 g/l, peptone 7.28 g/l, and H2O2 1.08 g/l/100 ml. Under the optimized conditions, HPOPA titer was improved from 9.60 g/l to 19.53 g/l, representing an increase of 2.03-fold. The results obtained in this work will provide novel strategies for improving the biosynthesis of hydroxy aromatics.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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