Chemiresistive semiconductor metal oxide (SMO) gas sensors detect gases based on resistance changes caused by gas adsorption/desorption on SMOs. These sensors have witnessed significant advancements with the development of microelectromechanical systems (MEMS) and nanotechnology. MEMS technology has facilitated mass production, miniaturization, and uniformity across sensors. Whereas, nanotechnology has contributed to the development of high-sensitivity gas sensing materials with large surface areas, catalytic coatings, and hybrid SMO junctions. However, SMOs require activation via external energy to overcome their bandgap energy and generate hot electron carriers, which are essential for high sensitivity and fast response/recovery times. Traditionally, embedded heaters have been used for this purpose; however, micro-and nano-heaters are plagued by high power consumption and low durability, which limit their use in mobile applications. Consequently, photoactivated gas sensing using light sources (e.g., lamps and LEDs) has garnered attention as an alternative approach. This study reviewed the progress from early lamp and LED-based research to recent studies on monolithic micro-LED (µLED) based gas sensors. µLED gas sensors facilitate room-temperature operation and ultra-low power consumption within the microwatt range. Consequently, they are highly suitable for integration into consumer electronics, smart farms, smart factories, and mobile gas sensors.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.30
no.5
s.248
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pp.472-479
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2006
Recently, various methods have been developed to improve the performance of gas turbines for combined cycle power plants. This paper especially focused on the gas turbine with a reheat process. The purpose of this study is to analyze performance characteristics of a reheat-cycle gas turbine on both a design point and off-design operations. Results of the parametric study of this model show how operating and design parameters influence on the performance of the gas turbine. Moreover, possibilities for the analysis of off-design performance based on a self-generated compressor performance characteristic map are presented.
Effects of rf power, pressure, sputtering gas composition, and substrate temperature on the deposition rate of the $WC_x$ coatings were investigated. The effects of rf power and sputtering gas composition on the hardness and corrosion resistance of the $WC_x$ coatings deposited by reactive sputtering were also investigated. X-ray diffraction (XRD) and Auger electron spectroscopy (AES) analyses were performed to determine the structures and compositions of the films, respectively. The hardnesses of the films were investigated using a nanoindenter, scanning electron microscopy, ana a salt-spray test, respectively. The deposition rate of the films was proportional to rf power and inversely proportional to the $CH_4$ content of $Ar/CH_4$ sputtering gas. The deposition rate linearly increased with increasing chamber pressure. The hardness of the $WC_x$ coatings Increased as rf power increased. The highest hardness was obtained at a $Ar/CH_4$ concentration of $10 vol.\%$ in the sputtering gas. The hardness of the $WC_x$ film deposited under optimal conditions was found to be much higher than that of the electroplated chromium film, although the corrosion resistance of the former was slightly lower than that of the latter.
The first stage blade of a gas turbine was operated under a severe environment which included both $1300^{\circ}C$ hot gas and thermal stress. To obtain high efficiency, a thermal barrier coating (TBC) and an internal cooling system were used to increase the firing temperature. The TBC consists of multi-layer coatings of a ceramic outer layer (top coating) and a metallic inner layer (bond coat) between the ceramic and the substrate. The top and bond coating layer respectively act as a thermal barrier against hot gas and a buffer against the thermal stress caused by the difference in the thermal expansion coefficient between the ceramic and the substrate. Particularly, the bondcoating layer improves the resistance against oxidation and corrosion. An inter-diffusion layer is generated between the bond coat and the substrate due to the exposure at a high temperature and the diffusion phenomenon. A thickness measurement result showed that the bond coat of the suction side was thicker than that of the pressure side. The thickest inter-diffusion zone was noted at SS1 (Suction Side point 1). A chemical composition analysis of the bond coat showed aluminum depletion around the inter-diffusion layer. In this study, we evaluated the properties of the bond coat and the degradation of the coating layer used on a $1300^{\circ}C$-class gas turbine blade. Moreover, the operation temperature of the blade was estimated using the Arrhenius equation and this was compared with the result of a thermal analysis.
Lee, Se-Hwan;Massood A. Rahimi;Charles E. Albright;Walter R. Lempert
Proceedings of the KWS Conference
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2002.10a
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pp.176-180
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2002
During the last two decades the laser beam has progressed from a sophisticated laboratory apparatus to an adaptable and viable industrial tool. Especially, in its welding mode, the laser offers high travel speed, low distortion, and narrow fusion and heat-affected zones (HAZ). The principal obstacle to selection of a laser processing method in production is its relatively high equipment cost and the natural unwillingness of production supervision to try something new until it is thoroughly proven. The major objective of this work is focused on the combined features of gas tungsten arc and a low-power cold laser beam. Although high-power laser beams have been combined with the plasma from a gas tungsten arc (GTA) torch for use in welding as early as 1980, recent work at the Ohio State University has employed a low power laser beam to initiate, direct, and concentrate a gas tungsten arcs. In this work, the laser beam from a 7 watts carbon monoxide laser was combined with electrical discharges from a short-pulsed capacitive discharge GTA welding power supply. When the low power CO laser beam passes through a special composition shielding gas, the CO molecules in the gas absorbs the radiation, and ionizes through a process known as non-equilibrium, vibration-vibration pumping. The resulting laser-induced plasma (LIP) was positioned between various configurations of electrodes. The high-voltage impulse applied to the electrodes forced rapid electrical breakdown between the electrodes. Electrical discharges between tungsten electrodes and aluminum sheet specimens followed the ionized path provided by LIP. The result was well focused melted spots.
For developing a 100 kW MCFC power generation system, Several design parameters for a fuel cell stack and system analysis results by Cycle Tempo, a processing computer soft ware, were described. Approximately 170 cells are required to generate 100 kW at a current density of 125 mA/$cm^2$ with 6000 $cm^2$ cells. An overall heat balance was calculated to predict exit temperature. The 100 kW power is expected only under pressurized operation condition at 3 atm. Recycle of cathode gas by more than 50% is recommended to run the stack at 125 mA/$cm^2$ and 3 atm. Manifolds should be designed based on gas flow rates for the suggested operating condition. The fuel cell power generation system was designed conceptually with several choices of utilization of anode exhaust gas. Also system efficiency was calculated at various type of system and operation conditions.
For developing a 100 kW MCFC power generation system. Several design parameters for a fuel cell stack and system analysis results by Cycle Tempo, a processing computer soft ware, were described. Approximately 170 cells are required to generate 100 kW at a current density of $125mA/cm^2$ with $6000cm^2$ cells. An overall heat balance was calculated to predict exit temperature. The 100 kW power is expected only under pressurized operation condition at 3 atm. Recycle of cathode gas by more than 50% is recommended to run the stack at $125mA/cm^2$ and 3 atm. Manifolds should be designed based on gas flow rates for the suggested operating condition. The fuel cell power generation system was designed conceptually with several choices of utilization of anode exhaust gas. Also system efficiency was calculated at various type of system and operation conditions.
Park, Sung-Ku;Kim, Tong-Seop;Sohn, Jeong-Lak;Lee, Young-Duk
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2008.10a
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pp.51-54
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2008
This study aims to devise and analyze a power generation system combining the solid oxide fuel cell and oxy-fuel combustion technology. The fuel cell operates at an elevated pressure, a constituting a SOFC/gas turbine hybrid system. Oxygen is extracted from the high pressure cathode exit gas using ion transport membrane technology and supplied to the oxy-fuel power system. The entire system generates much more power than the fuel cell only system due to increased fuel cell voltage and power addition from oxy-fuel system. More than one third of the power comes out of the oxy-fuel system. The system efficiency is also higher than that of the fuel cell only system. Recovering most of the generated carbon dioxide is major advantage of the system.
Ha, Jong-Man;Hong, Seong-Ho;You, Hyun-Seok;Kim, Kyung-Chun
Journal of the Korean Institute of Gas
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v.16
no.3
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pp.1-7
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2012
Natural gas through pipeline is supplied to consumers after its pressure gets down compulsorily. The waste pressure energy of this process can be restored by use of turbo expander which can produce electricity. So, turbo expander conducts two functions - pressure reduction and power generation. The power amount is the enthalpy difference between the inlet and outlet states. The five main factors which affect economic profit are facility price, produced power amount, pre-heating amount, electricity cost, and fuel gas cost. Power generation depends mainly on flow amount because inlet and outlet states are fixed. A methodology to estimate economy in irregular flow pattern is proposed and using this way, a case study was carried out.
$SF_6$ has been widely used in high voltage power equipment, such as gas insulated switchgear (GIS) and gas insulated transmission line (GIL), because of its excellent insulation and arc extinguishing performance. However, $SF_6$ faces two environmental problems: greenhouse effect and high liquefaction temperature. Therefore, to find the $SF_6$ substitute gases has become a research hotspot in recent years. In this paper, the liquefaction characteristics of $SF_6$ substitute gases were studied. Peng-Robinson equation of state with the van der Waals mixing rule (PR-vdW model) was used to calculate the dew point temperature of the binary gas mixtures, with $SF_6$, $C_3F_8$, $c-C_4F_8$, $CF_3I$ or $C_4F_7N$ as the insulating gas and $N_2$ or $CO_2$ as the buffer gas. The sequence of the dew point temperatures of the binary gas mixtures under the same pressure and composition ratio was obtained. $SF_6/N_2$ < $SF_6/CO_2$ < $C_3F_8/N_2$ < $C_3F_8/CO_2$ < $CF_3I/N_2$ < $CF_3I/CO_2$ < $c-C_4F_8/N_2$ < $C_4F_7N/N_2$ < $c-C_4F_8/CO_2$ < $C_4F_7N/CO_2$. $SF_6/N_2$ gas mixture showed the best temperature adaptability and $C_4F_7N/CO_2$ gas mixture showed the worst temperature adaptability. Furthermore, the dew point temperatures of the $SF_6$ substitute gases at different pressures and the upper limits of the insulating gas mole fraction at $-30^{\circ}C$, $-20^{\circ}C$ and $-10^{\circ}C$ were obtained. The results would supply sufficient data support for GIS/GIL operators and researchers.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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