In this paper, we carried out CFD modelling and simulation for the membrane system to separate H2 gas from the multi-component feed gas. The membrane system is of the annulus tubular type consisting of the external lumen side for the feed gas and the internal permeation side for the sweeping gas. The operating temperature and pressure of the lumen side inlet flow are $374^{\circ}C$ and 7 bar respectively and those of the sweeping gas are $374^{\circ}C$ and 3 bar, and considering these conditions, Pd membrane system was employed. CFD simulations were performed for the co-current flow and counter-current flow membrane system based on the flow directions between the feed and the sweeping gas. Comparisons and discussions were made for the H2 partial pressure, H2 mole fraction and H2 flux for both cases. Furthermore, we executed CFD simulations for the each case of the various inlet flow rates of the feed gas at the lumen side. Accordingly, we reviewed the effects of the flow rate and residence time on the performance of the membrane system.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.22
no.1
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pp.19-24
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2012
Barium zirconate exhibits good thermo-chemical stability and proton conduction at high temperatures, but shows poor electron conductivity. Therefore, for high efficiency of hydrogen separation, a very thin and dense Pd-Barium zirconate membrane has to be coated on a porous substrate. A thin and dense Pd-Barium zirconate membrane was successfully synthesized on a porous substrate by means of dual sputtering method. The structural and chemical features of the $BaZr_{0.85}Y_{0.15}O_{3-{\delta}}$ membranes sputtered at $300^{\circ}C$ and $400^{\circ}C$ were investigated by X-ray diffractometry, and it was found that a well-crystallized membrane, Pm-3m space group of $BaZrO_3$, was synthesized. The surface and cross-sectional morphologies of membrane were assessed by SEM (scanning electron microscopy) and TEM(transmission electron microscopy) of the surface and of cross sections. The cross sectional observation of Pd-$BaZr_{0.85}Y_{0.15}O_{3-{\delta}}$ membrane by dual sputtering shows that the coating is quite dense with columnar structure.
Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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2002.05a
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pp.35-41
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2002
Dense oxygen ionic conducting materials can be used for oxygen separation membranes at high temperatures. However, they show relatively low permeation flux because of their large resistances. To reduce resistances and improve the oxygen permeation flux, thin dense yttria-stabilized-zirconia (YSZ)/Pd composite dual-phase membranes were fabricated by a new approach that combines the reservoir method and chemical vapor deposition (CVD). A thin porous YSZ layer was coated on a porous alumina support by dip-coating the YSZ suspension. A continuous Pd phase was formed inside pores of the YSZ layer by the reservoir method. The residual pores of the YSZ/Pd layer were plugged with yttria/zirconia by CVD to ensure the gas tightness of the membranes. The oxygen permeation fluxes through these composite membrane were 2.0$\times$10$^{-8}$ mol/cm$^2$.s and 4.8$\times$10$^{-8}$ mol/cm$^2$.s at 105$0^{\circ}C$ when air and oxygen were used as the permeate gases, respectively. These oxygen permeation values are about 1 order of magnitude higher than those of pure YSZ membranes prepared under similar conditions.
This paper describes the development of a glucose biosensor based on ion sensitive field effect transistor(ISFET) with a palladium(Pd) modified ion sensing membrane. By adopting Pd as a hydrogen sensitive layer and integrating a screen-printed reference electrode, the sensitivity and stability were considerably improved due to the high permeability and selectivity of the Pd hydrogen selective membrane. This paper suggests a new approach for realizing portable and highly sensitive glucose sensors for diagnosing and treating diabetes mellitus.
The effects of light and $CO_2$ on the electrophysiological characteristics of guard cells in the intact leaf and in the detached epidermis have been investigated. Guard cells in intact leaves showed the membrane hyperpolarization in response to light. The biggest induced change of the membrane potential difference (PD) in the guard cells of the intact leaf was 13 m V by light and 42 mV by $CO_2$ in Commelina communis. Similar results were obtained with Tradescantia virginiana. However, there were no changes of membrane PD in detached epidermis. In order to determine the influence of the mesophyll on the changes of membrane PD, infiltration of the mesophyll cells with photosynthetic inhibitors was performed. In CCCP infiltrated leaf discs the guard cell membrane was depolarized slightly by red-light and hyperpolarized by $CO_2$, but in leaf discs infiltrated with DCCD and DCMU the guard cell membrane was hyperpolrized by both red-light and $CO_2$ as the control leaf discs. In azide infiltrated leaf discs the guard cell membrane showed no response to light and there was a much reduced membrane hyperpolarization by $CO_2$ compared to other responses. It was likely that azide caused leaf damage and the activity of cell metabolism was decreased greatly, resulting in small membrane PD changes by $CO_2$ and no changes by redlight. Therefore, it can be suggested that red light was sensed by the mesophyll and the light induced guard cell membrane hyperpolarization was related to energy produced by cyclic-photophosphorylation, but ${CO_2}-induced$ guard cell membrane hyperpolarization was not related to photosynthesis. Alkalisation of the vacuole was observed when the intact leaf was exposed to $CO_2$, indicating that membrane hyperpolarization was mainly the result of proton efflux.efflux.
The pilot study was conducted to (i) investigate the ability of various membrane integrity monitoring methods to detect changes in membrane integrity during operation, and (ii) determine the impact of membrane damage on microbial removal by microfiltration. Two variations of air pressure hold tests were investigated for direct integrity monitoring: pressure decay (PD) and diffusive air flow (DAF) tests which are most commonly used integrity tests for microfiltration (MF) membranes. Both PD and DAF tests were sensitive enough to detect one damaged fiber out of 66,000 under field operaing conditions. Indirect integrity monitoring such as turbidity and particle counting, however, responded poorly to defects in membrane systems. Microbial challenge study was performed using both new and deliberately damaged membranes, as well as varying the state of fouling of the membrane. This study demonstrated that MF membrane with nominal pore size $0.2{\mu}m$ was capable of removing various pathogens including coliform, spore, and cryptosporidium, at the level required by drinking water regulations, even when high operating pressures were applied. A sharp decrease in average log reduction value (LRV) was observed when one fiber was damaged, emphasizing the importance of membrane integrity in control of microbial contamination.
In the present study, we suggest a new way to reactivate performance of direct formic acid fuel cell (DFAFC) and explain its mechanism by employing electrochemical analyses like chronoamperometry (CA) and cyclic voltammogram (CV). For the evaluation of DFAFC performance, palladium (Pd) and platinum (Pt) are used as anode and cathode catalysts, respectively, and are applied to a Nafion membrane by catalyst-coated membrane spraying. After long DFAFC operation performed at 0.2 and 0.4 V and then CV test, DFAFC performance is better than its initial performance. It is attributed to dissolution of anode Pd into $Pd^{2+}$. By characterizations like TEM, Z-potential, CV and electrochemical impedance spectroscopy, it is evaluated that such dissolved $Pd^{2+}$ ions lead to (1) increase in the electrochemically active surface by reduction in Pd particle size and its improved redistribution and (2) increment in the total oxidation charge by fast reaction rate of the Pd dissolution reaction.
Modified polymer electrolyte membranes were fabricated by the applying dc magnetron sputter-deposited Pd thin layers on the surface of the $Nafion^{TM}$ membranes in argon atmosphere. The Pd thin films were characterized by investigating its morphology, methanol permeability, and protonic conductivity. The performance of a direct methanol fuel cell(DMFC) with the modifed polymer electrolyte membrane was also tested by the measurement of its currents and voltages under flowing methanol. The Pd thin film could be a barrier layer to methanol crossover, but the protonic conductivity of the modified polymer membrane was reduced. By using the modified polymer eletrolyte membranes, both the methanol permeability and the protonic conductivity were decreased with increasing the thickness of Pd thin film. However, the performances of DMFC were almost independent on the thickness of Pd thim films. The efffcts of methanol concentration in a feeding fuels on the protonic conductivity and the cell performance were also investigated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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