잠수함 및 수중무인체계 등의 산소희박환경에서 연료전지를 통한 효과적인 전력생산을 위해서는 높은 수소저장밀도를 갖는 수소공급원이 필요하다. 디젤연료는 액체연료로서 저장 및 공급이 용이하며, 연료전지의 연료가 되는 수소의 단위질량 및 단위부피당 저장밀도가 높은 장점을 갖고 있다. 이러한 디젤연료의 장점을 기반으로 본 연구에서는 산소희박환경에서 수소생산을 위해 디젤연료의 개질반응을 이용하였으며, 산화제로 단위부피당 산소 저장밀도가 높고 액상으로 보관이 용이한 과산화수소 수용액을 기존의 산화제인 물과 산소의 대체산화제로 이용하는 방법을 제안하였다. 과산화수소 수용액의 디젤개질 산화제로써의 특성을 파악하기 위해 물, 공기 산화제와의 비교실험을 진행하였으며, 기존의 산화제와 디젤 개질반응 시 동일한 특성을 갖는 것을 실험적으로 확인하였다. 또한 상용디젤을 연료로 온도 및 과산화수소 수용액의 농도에 따른 개질성능을 평가하였으며, 49시간의 가속 열화실험을 통하여 디젤, 과산화수소 수용액을 이용한 수소생산의 가능성을 확인하였다.
Fossil fuel such as oil and natural gas has been used and will be no longer supplied enough to demand in the beginning of thisg century. The use of the fuel makes a lot of environmental pollution to threaten human being's health especially in big cities and produces a lot of $CO_{2}$ to make green house effect of the earth. It is the time to use clean fuel such as hydrogen to prevent the expected energy crisis and the pollution. A new engine such as fuel cell can be used instead of the conventional internal combustion engine with 2 to 3 times higher efficiency of the conventional engine. The fuel cell uses hydrogen and oxygen and produces electric energy and pure water, which is a calm engine without air pollution. In big cities the city buses and the taxies powered by hydrogen fuel cells are suggested to be operated for clean environment. The energy and cost analysis performed for hydrogen and electricity production from wind power and solar cell.
An energy crisis is expected in near future. Fossil fuel such as oil and natural gas has been used and will be no longer supplied enough to demand in the beginning of coming century. The use of the fuel makes a lot of environmental pollution to threaten human being's health especially in big cities and produces a lot of $CO_2$ to make green house effect of the earth. It is the time to use clean fuel such as hydrogen to prevent the expected energy crisis and the pollution. A new engine such as fuel cell can be used instead of the conventional internal combustion engine with 2 to 3 times higher efficiency of the conventional engine. The fuel cell uses hydrogen and oxygen and produces electric energy and pure water, which is a calm engine without air pollution. In big cities the city buses and the taxies powered by hydrogen fuel cells are suggested to be operated for clean environment. A model of the total energy system for production, transportation and utilization of hydrogen is calculated.
Solid oxide fuel cells (SOFCs) have been under development for a variety of power generation applications. Power system sizes considered range from small watt-size units (e.g., 50-W portable devices) to very large multi-megawatt systems (e.g., 500-MW base load power plants). Because of the reversibility of its operation, the SOFC has also been developed to operate under reverse or electrolysis mode for hydrogen production from steam (In this case, the cell is referred to as solid oxide electrolysis cell or SOEC.). Potential applications for the SOEC include on-site and large-scale hydrogen production. One critical requirement for practical uses of these systems is long-term performance stability under specified operating conditions. Intrinsic material properties and operating environments can have significant effects on cell performance stability, thus performance degradation rate. This paper discusses potential applications of the SOFC/SOEC, technological status and current research and development (R&D) direction, and certain aspects of long-term performance degradation in the operation of SOFCs/SOECs for power generation/hydrogen production.
International Journal of Computer Science & Network Security
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제24권6호
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pp.171-179
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2024
Decentralized energy production without greenhouse gas emissions from renewable energy sources despite their advantage and environmental impact suffers from the problem of intermittent and fluctuating supply depending on weather conditions. To overcome this problem, energy storage is essential to enable reliable and continuous supply of the load. Hydrogen is one of the most promising energy storage solutions because it is easily transportable and can be used as fuel or as a raw material for the production of other chemicals.In this article, we will focus on hydrogen energy storage techniques using photovoltaic systems. We will review the different types of hydrogen storage structuresfor several applications, including residential and commercial buildings, as well as industry and transportation (electric vehicles using PEFMC fuel cells).
Efforts are continuing to change from fossil fuels used to hydrogen energy society. In order to become a hydrogen society, stable production and real-life applicability are important. As a result, hydrogen generation system linked to fuel cell are being developed. Through this, it is expected that production to power generation will be possible where desired by utilizing the existing urban gas piping network. Hydrogen generation system and hydrogen fuel cell have been subjected to risk assessment and have already been commercialized, but no risk assessment has been conducted on the integrated system linking them. Therefore, it is intended to secure its safety by conducting a risk analysis on the integrated system.
Methane carbon dioxide reforming (MCDR) is a promising way of utilizing greenhouse gas for hydrogen-rich fuel production. Compared with other types of reactors, Compact Reformers (CRs) are efficient for fuel processing. In a CR, a thin solid plate is placed between two porous catalyst layers to enable efficient heat transfer between the two catalyst layers. In this study, the physical and chemical processes of MCDR in a CR are studied numerically with a 2D numerical model. The model considers the multi-component gas transport and heat transfer in the fuel channel and the porous catalyst layer, and the MCDR reaction kinetics in the catalyst layer. The finite volume method (FVM) is used for discretizing the governing equations. The SIMPLEC algorithm is used to couple the pressure and the velocity. Parametrical simulations are conducted to analyze in detail the effects of various operating/structural parameters on the fuel processing behavior.
The direct carbon fuel cell (DCFC) has attracted researcher's attention recently, due to its high conversion efficiency and its abundant fuel, carbon. A DCFC mathematical model has developed in two-dimensional, lab-scale, and considers Boudouard reaction and carbon monoxide (CO) oxidation. The model simulates the CO production by Boudouard reaction and additional electron production by CO oxidation. The Boudouard equilibrium strongly depends on operating temperature and affects the amount of produced CO and consequentially affects the overall fuel cell performance. Two different operating temperatures (973 K, 1023 K) has been calculated to discover the CO production by Boudouard reaction and overall fuel cell performance. Moreover, anode thickness of the cell has been considered to find out the influence of the Boudouard reaction zone in fuel cell performance. It was found that in high temperature operating DCFC modeling, the Boudouard reaction cannot be neglected and has a vital role in the overall fuel cell performance.
Steam reforming (SR) of glycerol, a main by-product of manufacturing process of bio-diesel, for the production of hydrogen was investigated over the Ni-based catalysts. The Ni-based catalysts were prepared by an impregnation method, and characterized by $N_2$ physisorption, CO chemisorption, XRD and TEM techniques. It was found that the Ni/${\gamma}-Al_2O_3$ catalyst showed higher conversion and catalytic stability for the carbon formation than the other catalysts in the steam reforming of glycerol under the tested conditions. The results suggest that the steam reforming of glycerol over modified Ni/${\gamma}-Al_2O_3$ catalyst minimized carbon formation can be applied in hydrogen station for fuel-cell powered vehicles and fuel processor for stationary and portable fuel cells.
A long-term energy system in the future is expected to be based on the ideal circulation system between water and hydrogen in the sense that the hydrogen prepared from water eventually returns to water again after its use. Currently, with respect to the hydrogen energy system, it is predicted that the turning-point at which the production cost of hydrogen will become to be lower than that of fossil fuels would be after 2010. However, fuel cell technology would be able to be practically used for the applications to the transportation vehicles and small-scale power sources from 2004, and therefore, an efficient construction of the infrastructure covering hydrogen production and supply systems would be required with short-/mid-term technologies for the $CO_2$ reduction associated with fossil fuel utilization. In this paper, the hydrogen quantity available in domestic market has been estimated focusing on the hydrogen by-produced from domestic industries, and also the infrastructure for hydrogen-driven vehicles like fuel cell cars has been reviewed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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