The effect of pH on anaerobic hydrogen production was investigated under various pH conditions ranging from pH 3 to 10. When the modified Gompertz equation was applied to the statistical analysis of the experimental data, the hydrogen production potential and specific hydrogen production rate at pH 5 were 1,182 ml and 112.5 ml/g biomass-h, respectively. In this experiment, the maximum theoretical hydrogen conversion ratio was 22.56%. The Haldane equation model was used to find the optimum pH for hydrogen production and the maximum specific hydrogen production rate. The optimum pH predicted by this model is 5.5 and the maximum specific hydrogen production rate is 119.6 ml/g VSS-h. These data fit well with the experimented data($r^2=0.98$).
Anaerobic fermentation of food waste (FW) and waste activated sludge (WAS) for hydrogen production was performed in CSTR (Continuous Stirred tank reactor) under various HRTs and volumetric mixing ratio (V/V) of two substrates, FW and WAS. The specific hydrogen production potential of FW was higher than that of WAS. However, pH drop in the CSTR for hydrogen production from FW was higher than that from WAS. The maintenance of desired pH during fermentative hydrogen production is regarded as the most important operation parameter for the stable hydrogen production. Therefore, when the potential of hydrogen production from FW and better buffer capacity of WAS, the proper mixture of FW and WAS for fermentative hydrogen production were considered as a useful complementary substrate. The maximum yield of specific hydrogen production, 140 mL/g VSS, was found at HRT of 2 day and the volumetric mixing ratio of 20:80 (WAS : FW). The spatial distribution of hydrogen producing bacteria was observed in anaerobic fermentative reactor using fluorescent in situ hybridization (FISH) method.
This study is on the investigation of hydrogen production and substrate removal by photosynthetic bacteria. After using of Rhodospillum rubrum KS-301 and IFO 3986, which are photosynthetic bacteria as strains, R. rubrum KS-301 was turned out a better strain. And result of experiment in which glucose and sodium lactate, components of wastewater, were used limiting substrates, showed that the productivity of hydrogen was indifferent with the kind of substrates. In batch experiments using free cells and immobilized whole cells, the decrease in hydrogen productivity was observed in the latter case. From the results of these experiments, specific growth rate of cells, specific utilization rate of glucose, and specific production rate of hydrogen were calculated. And each rate was expressed in the form of Monod equation of which parameters were estimated. Also the optimum condition of hydrogen production for free cells was $30^{\circ}C$, pH 7, and 12,000 Lux, and the optimum immobilized condition was as follows: initial immobilized cell concentration 1.0g/L, sodium alginate concentration 2% and light intensity 12,000 Lux.
Continuous production of hydrogen by Ca alginate-immobilized photosynthetic bacteria was studied in a packed-bed bioreactor. The dilution rate and input concentration of carbonaces substrate were selected as operating parameters. To choose the strain for immobilization, hydrogen productivities of Rhodopseudomonas caposulata 10006 and Rhodospirillum rubrum KS-301 were compared through preliminary batch cultures of their free cells: the former was found to show better hydrogen productivity in spite of its lower specific growth rate. For the continuous production of hydrogen by immobilized R capsulata, the optimum dilution rate was about 0.84 h$^{-1}$ . The Immobilized tells gave better hydrogen yield and conversion efficiency than free ones. And a kinetic parameter K'$_{m}$ was determined for the packed-bed bioreactor, being practically constant for a specific range of dilution rates.s.
As a preliminary study of cost estimates for nuclear hydrogen systems, the hydrogen production costs of the nuclear energy sources benchmarking GT-MHR are estimated in the necessary input data on a Korean specific basis. G4-ECONS developed by EMWG of GIF in 2008 was appropriately modified to calculate the cost for hydrogen production of SI process with VHTR as a thermal energy source rather than the LUEC. The estimated costs presented in this paper show that hydrogen production by the VHTR could be competitive with current techniques of hydrogen production from fossil fuels if $CO_2$ capture and sequestration is required. Nuclear production of hydrogen would allow large-scale production of hydrogen at economic prices while avoiding the release of $CO_2$. Nuclear production of hydrogen could thus become the enabling technology for the hydrogen economy. The major factors that would affect the cost of hydrogen were also discussed.
In this work, the hydrogen production costs of the nuclear energy sources are estimated in the necessary input data on a Korean specific basis. G4-ECONS was appropriately modified to calculate the cost for hydrogen production of HTE process with Very High Temperature nuclear Reactor (VHTR) as a thermal energy source rather than the LUEC (Levelized Unit Electricity Cost). The general ground rules and assumptions follow G4-ECONS. Through a preliminary study of cost estimates, we wished to evaluate the economic potential for hydrogen produced from nuclear energy, and, in addition, to promptly estimate the hydrogen production costs for an updated input data for capital costs. The estimated costs presented in this paper show that hydrogen production by the VHTR could be competitive with current techniques of hydrogen production from fossil fuels if $CO_2$ capture and sequestration is required. Nuclear production of hydrogen would allow large-scale production of hydrogen at economic prices while avoiding the release of $CO_2$. Nuclear production of hydrogen could thus become the enabling technology for the hydrogen economy. The major factors that would affect the cost of hydrogen were also discussed.
다양한 VS 농도(0.5-5.0%) 및 혼합비(0:100-100:0, VS 기준)의 음식물 쓰레기와 하수 슬러지를 이용하여 수소 발효 회분식 실험을 수행하였다. 누적 수소 발생곡선을 통해 수소 생성 잠재량과 수소 생성 속도를 구하였으며 표면분석법을 이용하여 각각에 대한 최적 조건과 90% 용인 조건을 제시하였다. 수행된 모든 VS 농도에서 음식물 쓰레기의 수소 생성 잠재량은 하수 슬러지보다 높았다. 그러나 하수 슬러지를 13~19% 혼합하였을 경우에 수소 생성 잠재량이 증가하는 현상이 발견되었다. 이는 하수 슬러지의 첨가로 인해 수소 생성 미생물의 생장에 필요한 단백질이 충분히 공급되어 발생하는 현상으로 사료된다. 최대 비 수소생성 잠재량은 122.9 mL/g $carbohydrate_{added}-COD$로 혼합비 87:13(음식물 쓰레기: 하수 슬러지), VS 3%에서 관찰되었다. 최대 수소 생성 속도의 경우 VS와 음식물쓰레기 분율이 높을수록 높은 값을 나타내었으며 최대값은 111.2mL $H_2/g$ VSS/h였다. 이로 미루어 볼 때, 음식물쓰레기와 하수슬러지는 수소 생성에 있어 각각 주 기질과 보조 기질로 활용되기에 적합한 것으로 판단된다.
For $CO_2-free$ hydrogen production and better utilization of the produced carbon, catalytic decomposition of methane over rubber-grade carbon blacks manufactured from coal tar was carried out. The catalytic activities of several domestic carbon blacks were compared. A pelletized carbon black exhibited considerably lower activity and activation energy than the fluffy( loose) carbon black of the same grade. This difference is considered due to the binder that was added during pelletization. For pelletized carbon blacks, a tendency was observed that the activity per unit mass of catalyst increased with the specific surface area of the carbon black. Another tendency was also observed that the activation energy increased with the primary particle size or decrease of the specific surface area.
수소 생산량은 기질로부터 생산될 수 있는 수소의 분자수와 균주간의 특성에 의해서 좌우된다. 광합성 세균에 의한 수소 가스 생산은 유기물질 및 물을 전자 공여체로 하여 광합성에 의해 생산되는 것으로 알려져 있다. 이론적으로 수소생산량은 glucose 한 분자로부터 12분자의 수소가스가 생산된다.
Co-digesting molasses wastewater and sewage sludge was evaluated for hydrogen production by response surface methodology (RSM). Batch experiments in accordance with various dilution ratios (40- to 5-fold) and waste mixing composition ratios (100:0, 80:20, 60:40, 40:60, 20:80, and 0:100, on a volume basis) were conducted. Volatile solid (VS) concentration strongly affected the hydrogen production rate and yield compared with the waste mixing ratio. The specific hydrogen production rate was predicted to be optimal when the VS concentration ranged from 10 to 12 g/l at all the mixing ratios of molasses wastewater and sewage sludge. A hydrogen yield of over 50 ml $H_2/gVS_{removed}$ was obtained from mixed waste of 10% sewage sludge and 10 g/l VS (about 10-fold dilution ratio). The optimal chemical oxygen demand/total nitrogen ratio for co-digesting molasses wastewater and sewage sludge was between 250 and 300 with a hydrogen yield above 20 ml $H_2/gVS_{removed}$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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