• 제목/요약/키워드: 청정수소

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C70의 도입 및 반응면적에 따른 물분해 수소생산용 텅스텐 산화물의 광촉매 특성 연구 (Selective modulation of charge carrier transport of photo-anode in PEC cell by a graphitized fullerene interfacial layer)

  • 홍은미;임동찬
    • 한국표면공학회:학술대회논문집
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    • 한국표면공학회 2015년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.102-102
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    • 2015
  • 지구상 존재하는 화석연료의 고갈에 대한 우려와 함께 최근 들어 지구 온난화로 인해 야기되고 있는 심각한 지구환경 문제에 대한 관심이 고조되고 있다. 이산화탄소로 대표되는 지구 온난화를 일으키는 공해물질의 많은 부분이 현재 주에너지원으로 사용되는 화석연료에 기인하기 때문에 이를 대체할 수 있는 청정에너지 개발은 이미 세계적 당면 과제라고 할 수 있다. 그 중, 수소에너지는 청정에너지로써의 역할 뿐만 아니라 에너지 저장매체로써의 기능 또한 담당할 수 있어 주목 받고 있다. 본 연구에서는 텅스텐 광촉매를 사용하여 물을 수소와 산소로 분해 하고자 하였고 C70을 도입하여 분해 효율을 향상시키고자 하였다.

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50 Nm3/h급 바이오가스 직접 이용 수소 생산 공정 최적화 (Optimization of Hydrogen Production Process using 50 Nm3/h Biogas)

  • 홍기훈;이동규;김형래;황상연;송형운;안성준;황성원
    • 한국가스학회지
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    • 제28권1호
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    • pp.44-52
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    • 2024
  • 본 연구에서는 유기성 폐기물로부터 생산되는 바이오가스를 이산화탄소 제거 없이 직접 이용하여 바이오가스 전처리 및 정제 공정 비용을 절감하여 수소를 생산하는 공정의 모델을 구축하고 열교환망 최적화를 통해 공정비용 최소화, 수소 생산량 및 최종 배가스 온도 최대화를 목표로 공정 모사를 진행하였다. 공정 최적화 결과 열교환기 개수 제한조건을 충족하면서 최종 배가스 온도를 최대화하는 공정모델이 가장 효율적임을 확인하였다. 본 연구의 결과는 바이오가스 직접 이용 수소 생산 공정의 상용개념설계에 활용되어 바이오가스의 청정수소 에너지 전환기술 확대에 기여 가능할 것으로 판단된다.

히트펌프를 이용한 PEMFC 기반 열병합 발전 시스템 (PEMFC Based Cogeneration System Using Heat Pump)

  • 뚜안앵;김영상;이동근;안국영
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제32권5호
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    • pp.324-330
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    • 2021
  • In recent years, polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) based cogeneration system has received more and more attention from energy researchers because beside electricity, the system also meets the residential thermal demand. However, the low-quality heat exited from PEMFC should be increased temperature before direct use or storage. This study proposes a method to utilize the heat exhausted from a 10 kW PEMFC by coupling a heat pump. Two different configuration using heat pump and a reference layout with heater are analyzed in term of thermal and total efficiency. The system coefficient of performance (COP) increases from 0.87 in layout with heaters to 1.26 and 1.29 in configuration with heat pump and cascade heat pump, respectively. Lastly, based on system performance result, another study in economics point of view is proposed.

딤플 패턴 최적화를 통한 고체산화물 연료전지 분리판의 흐름 균일도 향상 (Enhancing Flow Uniformity of Gas Separator for Solid Oxide Fuel Cells by Optimizing Dimple Patterns)

  • 쿠엔;이동근;안국영;김영상
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제32권5호
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    • pp.331-339
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    • 2021
  • This study presents a novel way to enhance uniformity of the gas flow inside the solid oxide fuel cell (SOFC), which is critically important to fuel cell performance, by using dimples. A pattern of dimple, which works as a flow distributor/collector, is designed at the inlet and outlet section of a straight channel gas separator. Size of the dimples and the gap between them were changed to optimize the flow uniformity, and any change in size or gap is considered as one design. The results show that some dimple patterns significantly enhance the uniformity compared to baseline, about 4%, while the others slightly reduce it, about 1%. Besides, the dimple pattern also affects to the pressure drop in the flow channel, however the pressure drop in all cases are negligible (less than 26.4 Pa).

청정 수소 저장을 위한 고효율, 저탄소 배출 암모니아 합성기술 동향 (Advancements in High-Efficiency Ammonia Synthesis Technology: A Key Solution for Green Hydrogen Storage in the Carbon-Neutral Era)

  • 정원준;김진태;조강희
    • 청정기술
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    • 제30권2호
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    • pp.71-93
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    • 2024
  • 최근, 무탄소 에너지원(특히, 선박 및 혼소 발전), 고효율 청정 수소 저장 및 매개체로써 암모니아가 다시 각광받고 있다. 암모니아는 화학공학에서 매우 중요한 공정 중 하나인 Haber-Bosch 공정을 통해 합성할 수 있지만, 이 공정은 에너지 소비량이 높고 탄소 배출량 역시 높아, 기존 공정을 통해 암모니아를 합성할 시 탄소 저감 효과가 미미하다. 이러한 기존 공정의 치명적인 단점을 해결하기 위해 최근, 높은 에너지 효율로 탄소 배출이 적게 암모니아를 합성할 수 있는 열화학적 합성 방법이 많이 개발되고 있다. 소재측면에서는 기존 공정보다 완화된 공정 조건에서도 충분히 높은 암모니아 합성 성능을 보일 수 있는 고성능 촉매 소재를 개발하는 연구가 진행되고 있으며, 공정측면에서는 매체 순환식(chemical-looping) 합성 방법, 플라즈마 합성방법, 기계화학적 합성 방식 등 다양하게 적용되고 있다. 이번 총설에서는 최근 청정수소 저장을 효과적으로 저장하기 위해 어떤 암모니아 합성 기술들이 개발되고 있는지 자세히 소개하고자 한다.

연료전지차량용 수소저장시스템 개발 동향 (The development of hydrogen storing system for fuelcell vehicle)

  • 이성근;임태원
    • 한국전기화학회:학술대회논문집
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    • 한국전기화학회 2004년도 수소연료전지공동심포지움 2004논문집
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    • pp.141-148
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    • 2004
  • 지구의 환경보존과 에너지원의 효율적인 이용을 위하여 고효율의 환경친화적 청정에너지 기술개발을 활발이 진행중에 있으며, 이중 수소를 이용한 연료전지차 개발이 최근 가장 각광을 받고 있다. 연료전지차 실용화를 위해서는 여러 가지 기술적으로 해결해야 과제가 많으나, 그 중에서도 연료로 사용하고 있는 수소의 안전적인 저장 문제가 중요하다고 하겠다. 수소를 저장하는 방법은 여러 가지 있으나, 현재 기술로 이용 가능한 것은 압축저장 방식이다. 현재 소개되고 있는 연료전지차 대부분에는 350 bar 압축수소저장용기가 탑재되어 $120\~300km$까지 주행이 가능하다. 이는 소비자 입장에서 수소충전을 자주해야 하는 불편사항이다. 이를 보완하기 위해서 초고압 (700 bar) 수소저장시스템과 저압이면서 수소를 더 많이 저장할 수 있는 신 수소저장물질 개발을 각 연구기관에서 활발이 연구중에 있다. 국내에서도 최근에 연료전지차의 관심이 높아지면서 연료전지차량용 부품 개발을 정부과제로 연구중이거나 예정이다. 수소저장분야도 21세기 프론티어사업을 통하여 산.학.연 합동으로 연구를 활발이 진행중에 있다.

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광전기화학셀 기반 수소생산 핵심 요소기술 연구동향

  • 김지혜;이민서;김준;장윤정;김진영
    • 한국태양광발전학회지
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    • 제8권1호
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    • pp.20-30
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    • 2022
  • 친환경 수소에너지로의 전환은 온실가스 감축, 미세먼지 저감 등을 통해 청정하고 안전한 사회로의 진입을 가져올 것이다. 그러나 현재 주된 수소 생산방식은 이산화탄소를 수반하는 부생수소와 추출수소 방식에 의존하는 형태가 대부분이라, 향후 그린수소 형태로의 수소생산 제조에 관한 기술 상용화 및 경쟁력 방안 확보가 절실한 상황이다. 이에 본 고에서는 광전기화학 기반의 수소생산 기술의 성능 향상과 실효성 개선을 위한 핵심 요소 기술 및 경쟁력 확보방안에 관한 부분을 논하고자 한다.

외부 수증기 연계 SOEC 시스템의 공급 스팀 온도 및 열교환기 유용도에 따른 시스템 BOP 및 운전 특성 분석 (Operation Characteristics According to Steam Temperature and Effectivenss of External Steam-Related SOEC System)

  • 김영상;이영덕;안국영;이동근;이상민;최은정
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제31권6호
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    • pp.596-604
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    • 2020
  • Solid oxide electrolysis cell (SOEC) attracts much attention because of its high energy efficiency among many water-electrolysis technologies. SOEC operates at temperatures above 700℃, so that the water required for water-electrolysis must be supplied in the form of steam. When the steam to be supplied to the SOEC is generated by the SOEC system itself, an enormous amount of latent heat is required to vaporize the water, so additional energy must be supplied to the SOEC system. On the other hand, if the steam can be supplied from the outside, a small amount of energy is required to raise the temperature of the low temperature steam, so that the SOEC system can be operated without additional energy supply from outside, which enables efficient water-electrolysis. In this study, we figure out the size of heat exchanger for various steam temperature and effectiveness of heat exchanger, and propose the energy efficiency of the system.

국내 재생에너지 연계 수전해 청정수소 생산 발전 전략: 국내외 관련 연구의 비교, 분석을 중심으로 (Development Strategy of Clean Hydrogen Production by Renewable Energy-based Water Electrolysis in Korea)

  • 최영열;정인성;김태진
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제34권5호
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    • pp.389-397
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    • 2023
  • This study compares domestic and foreign research on renewable energy-based water electrolysis clean hydrogen. Domestic studies from 2010 to 2023 focused on technological efficiency, energy efficiency, and system efficiency, with few analyzing infrastructure and technology trends. Overseas research initially focused on technological efficiency and stability, but has since shifted to economic and environmental impact, policy effectiveness, industry-university-research cooperation, and sustainability. To improve water electrolysis technology production, this study suggests prioritizing technology stability over efficiency, resolving government regulations and resident acceptance issues, promoting industry-university-institute cooperation for rapid commercialization of research results, and developing a strategy for sustainable development of renewable energy-based water electrolysis technology.

고온수성가스전이반응 적용을 위한 Cu-CeO2-MgO 촉매의 제조방법 최적화 (An Optimization of Synthesis Method for High-temperature Water-gas Shift Reaction over Cu-CeO2-MgO Catalyst)

  • 전이정;김창현;심재오
    • 청정기술
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    • 제29권4호
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    • pp.321-326
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    • 2023
  • 최근 탄소중립과 관련하여 연소 시 이산화탄소 배출이 없어 청정한 수소에너지에 대한 관심이 증가하고 있다. 이에 따라 수소 생산에 관련된 연구가 계속되고 있으며 본 연구에서는 폐기물을 처리함과 동시에 고순도 수소를 생산하기 위해 폐기물 유래 합성가스를 수성가스전이반응에 적용하였다. 마그네슘을 세륨과 함께 지지체로 사용하여 고온수성가스전이(HT-WGS)반응에서 촉매의 활성을 향상시키고자 하였다. HT-WGS 반응의 활성물질로 구리를 사용해 Cu-CeO2-MgO 촉매를 제조하였으며, 제조방법에 따른 촉매활성 연구를 진행하였다. HT-WGS 반응 결과 함침법으로 제조된 Cu-CeO2-MgO 촉매가 가장 높은 활성을 보였으며, 이는 가장 높은 산소 저장능과 많은 활성 Cu 종을 가지는 특성에 기인한 결과이다.