• 제목/요약/키워드: 태양열화학

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Bonding Mechanism of Direct Copper to Glass Seal in an Evacuated Tube Solar Collector (태양열 집열기에 사용되는 구리-유리관 접합기구)

  • 김철영;남명식;곽희열
    • Journal of the Korean Ceramic Society
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    • 제38권11호
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    • pp.1000-1007
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    • 2001
  • In an evacuated tube solar collector, the stable sealing of the heat pipe to the glass tube is important for the collector to use for a long period of time. The sealing of copper tube to the glass is quite difficult because of the large differences in the physical and chemical properties of the two materials. In this study, therefore, a proper copper oxide layer was induced to improve the chemical bonding of the two materials, and the oxidation state of copper and the interface between copper and glass were examined by XRD, SEM and EDS. Its bonding strength was also measured. Cu$_2$O was formed when the bare copper was heat-treated under 600$^{\circ}C$, while CuO oxide layer was formed above that temperature. The bonding state of CuO to the copper was very poor. The borate treatment of the copper, however, extend the stable forming of Cu$_2$O layer to 800$^{\circ}C$. Borosilicate glass tube was sealed to a copper tube by Housekeeper method only when the sealing part was covered with Cu$_2$O layer. The bonding strength at the interface was measured 354.4N, its thermal shock resistance was acceptable.

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Solar Steam Reforming of Methane utilizing Solar Simulator (Solar Simulator를 이용한 메탄의 수증기 개질 반응)

  • Do, Han-Bin;Han, Gui-Young
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.186-189
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    • 2008
  • Solar simulator를 이용한 메탄의 수증기 개질은 집광된 태양에너지를 이용하기 위한 목적으로 수행되었다. 본 연구에서는 이와 같은 태양열에너지의 화학적 축열을 실시하기 위해 Solar Simulator를 이용한 메탄의 수증기 개질을 연구하였다. 태양열 모사 램프로 1.2kW급 Xenon-arc lamp를 사용하였다. 반응기는 앞면의 Quartz Window와 촉매지지층으로 구성되어 있다. 램프의 빛은 Quartz Window를 통하여 촉매층에 직접적으로 방사되고, 방사된 빛으로 촉매지지층에서 흡열반응이 일어난다.메탄의 수증기개질 반응은 고온에서 일어나기 때문에 촉매지지체를 열에 강한 SiC로 만들어진 Ceramic foam을 사용하였다. 이 촉매지지체에 촉매를 Wash-coat하여 사용하였으며, 담지된 촉매는 Ni을 활성성분으로 하는 ICI 46-6을 사용하였다. 반응기는 318 SUS 재질로 제작되었으며, 반응기 외부는 Insulation을 하여 열손실을 감소시켰다. 실험은 온도와 공간속도에 따른 Solar Steam reforming의 반응특성을 분석하였다.

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Heat Transfer Characteristic of the Spiral Type Solar Chemical Reactor (수치해석을 통한 Spiral 형상 화학 반응기의 열전달 특성)

  • Jung, Young-Guk;Lee, Jin-Gyu;Lee, Ju-Han;Seo, Tae-Beom
    • Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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    • 제22권1호
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    • pp.40-48
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    • 2010
  • The purpose of the research is to develop the high performance solar chemical reactor for producing hydrogen using steam reforming reaction of methane. A specific shape chemical reactor is suggested : spiral type reactor. The reactor is installed on the dish-type solar thermal system of Inha University. The temperatures, $CH_4$ conversion rates, and Hz proportion are measured. At specific condition, $CH_4$ conversion rates of the spiral type reactor are about 91%, and Hz proportion are about 66%. The spiral type reactor gives reasonably good performance without any problems caused by highly concentrated solar radiation.

Solar Steam Reforming of Methane utilizing Solar Simulator (Solar Simulator를 이용한 프로판의 수증기 개질 반응)

  • Do, Han-Bin;Jang, Jong-Tak;Han, Gui-Young
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.259-261
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    • 2009
  • Solar simulator를 이용한 프로판의 수증기 개질은 집광된 태양에너지를 이용하기 위한 목적으로 수행되었다. 본 연구에서는 이와 같은 태양열에너지의 화학적 축열을 실시하기 위해 Solar Simulator를 이용한 메탄의 수증기 개질을 연구하였다. 태양열 모사 램프로 1.24kW급 Xenon-arc lamp를 사용하였다. 반응기는 앞면의 Quartz window와 Absorber로 구성되어 있다. 램프의 빛은 Quartz window를 통하여 촉매층에 직접적으로 방사된다. 프로판의 수증기개질 반응은 고온에서 일어나기 때문에 열에 강한 SiC로 만들어진 Ceramic foam을 Absorber로 사용하였다. 촉매는 Absorber에 Wash-coat하여 사용하였으며, 담지된 촉매는 Ni을 활성성분으로 하는 ICI 46-6와 귀금속 촉매인 Ru/$Al_2O_3$를 사용하였다. 반응기는 SUS 재질로 제작되었으며, 반응기 외부는 Insulation을 하여 열손실을 감소시켰다. Propane과 Steam의 비율은 S/C ratio를 3으로 하여 실험하였다. 실험은 온도와 촉매에 따른 Solar Steam reforming의 반응특성을 분석하였다.

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Analysis of Hydrodynamics in a Directly-Irradiated Fluidized Bed Solar Receiver Using CPFD Simulation (CPFD를 이용한 태양열 유동층 흡열기의 수력학적 특성 해석)

  • Kim, Suyoung;Won, Geunhye;Lee, Min Ji;Kim, Sung Won
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제60권4호
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    • pp.535-543
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    • 2022
  • A CPFD (Computational particle fluid dynamics) model of solar fluidized bed receiver of silicon carbide (SiC: average dp=123 ㎛) particles was established, and the model was verified by comparing the simulation and experimental results to analyze the effect of particle behavior on the performance of the receiver. The relationship between the heat-absorbing performance and the particles behavior in the receiver was analyzed by simulating their behavior near bed surface, which is difficult to access experimentally. The CPFD simulation results showed good agreement with the experimental values on the solids holdup and its standard deviation under experimental condition in bed and freeboard regions. The local solid holdups near the bed surface, where particles primarily absorb solar heat energy and transfer it to the inside of the bed, showed a non-uniform distribution with a relatively low value at the center related with the bubble behavior in the bed. The local solid holdup increased the axial and radial non-uniformity in the freeboard region with the gas velocity, which explains well that the increase in the RSD (Relative standard deviation) of pressure drop across the freeboard region is responsible for the loss of solar energy reflected by the entrained particles in the particle receiver. The simulation results of local gas and particle velocities with gas velocity confirmed that the local particle behavior in the fluidized bed are closely related to the bubble behavior characterized by the properties of the Geldart B particles. The temperature difference of the fluidizing gas passing through the receiver per irradiance (∆T/IDNI) was highly correlated with the RSD of the pressure drop across the bed surface and the freeboard regions. The CPFD simulation results can be used to improve the performance of the particle receiver through local particle behavior analysis.

화학적기상증착법에 의해 성장된 BixTey 계 박막의 미세구조 연구

  • Lee, Yu-Min;Kim, Yeong-Heon;Ryu, Hyeon;Jeon, Gi-Mun;Gang, Sang-U;Kim, Yong-Gyu
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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    • pp.178-178
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    • 2011
  • 군사용 장비의 전원장치, 인공위성, 해양개발용 등의 특정분야에 한정되어 이루어지던 열전물질에 대한 연구가 최근에는 에너지원의 다양화와 에너지 절약에 대한 필요성이 크게 대두됨에 따라 산업 폐열과 각종 열기관의 폐열 및 해수 온도차나 태양열과 같은 자연에너지를 이용하는 열전발전에 대한 연구로 영역이 확장되어 꾸준히 이루어지고 있다. 다양한 열전 재료 중에서 BixTey 계, BixSey 계, SbxTey 계, 혹은 이들의 합금계가 많이 연구되고 있다. 이 중에서 BixTey 계의 박막 성장 방법으로는 sputtering deposition, electrodeposition, flash evaporation, molecular beam epitaxy, chemical vapor deposition (화학적기상증착) 등이 있다. 이러한 다양한 방법들 중에서 화학적기상증착법은 양질의 두꺼운 막을 성장시킬 수 있음과 동시에 산업적인 생산에 적용될 수 있기 때문에 열전박막 증착을 위한 중요한 수단이 될 수 있을 것으로 생각되고 있다. 하지만 적절한 전구체(precursor)의 부족, tellurium (Te)의 재증발과 같은 문제점 때문에 화학적기상증착법을 이용한 BixTey 계 박막에 대한 전반적인 연구가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 다양한 기판, 예를 들면, 실리콘(Si), 실리콘 산화물(SiO2), 백금(Pt) 등, 에 화학적기상증착법을 이용하여 BixTey 계 박막을 성장시키고, 온도와 압력 등의 조건 변화에 따른 박막의 형상과조성, 구조적 특성에 관한 연구를 진행하였다. 특히, 성장 조건에 따른 박막의 형상 연구를 통하여 성장 기구에 관한 고찰을 진행할 수 있었다. 나아가 투과전자현미경 연구를 통하여 기판과 박막의 계면 특성과 개별 결정립이 가지는 미세구조적 특성에 관한 연구를 진행하였다.

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An Electrochemical Study on the New Black Chrome Bath Solution for the Electrodeposited Solar Selective Surface (흑크롬 태양광 선택흡수막 제조용 도금액의 개발 및 전기화학적 고찰)

  • Lee, Tai-Kyu;Cho, Suh-Hyun;Chea, Young-Hi;Auh, P.Chung-Moo
    • Solar Energy
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    • 제10권1호
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    • pp.92-97
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    • 1990
  • The electrochemical approach to the characteristics of black chrome solar selective coatings has been reviewed. Based on the formula of the ChromOnyx bath solution manufactured by Harshaw Company, the chromic acid-propionic acid bath solutions have been prepared by KIER. Comprehensive review of the black chrome electrodeposition mechanism also has been performed on the role played by constituents in the bath solution during electrodeposition. The optical properties such as absorption and emittance of electrodeposited black chrome coatings obtained from the new formula and their surface analysis will be reported in detail.

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A Study on the Development Trend of Explosion and Combustion Energy (폭발.연소 에너지의 개발 방향에 관한 연구)

  • Shin, Chang-Yong;Ahn, Myung-Seog;Jo, Myung-Chan
    • Explosives and Blasting
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    • 제27권2호
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    • pp.56-60
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    • 2009
  • In view of physics, energy is defined as the ability to work. The use of natural gas and nuclear power have been increased since 1980s to replace fossil fuels such as coal and petroleum. Recently, solar energy, wind power, tidal power, and geothermal energy have been considered as promising alternative energy sources to overcome environmental pollution. However, their energy efficiencies are much lower than those of chemical energies such as nuclear power, explosive, and petroleum gas. In this study, the present situation of the green energy was reviewed to seek out the way to overcome the limit of the environmental (alternative) energy. Also, purification, application and development trend of the highly efficient alternative energy sources were investigated.

A Development of Automation system and a way to use Solar Energy System Efficiently in. Greenhouse(3) - Effects of growth of soil heating and heating irrigation by methods of soil heating - (시설원예용 태양열 시스템의 효율적 이용과 자동화 장치 개발(3) -지중가온 방법에 따른 가온관수와 지중가온의 생육 효과-)

  • 김진현;구건효;김태욱
    • Proceedings of the Korean Society for Bio-Environment Control Conference
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    • 한국생물환경조절학회 1998년도 임시총회 및 학술논문발표요지
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    • pp.11-18
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    • 1998
  • 우리나라의 산업구조는 1970년 이후에 에너지 과다 소비형인 중공업, 석유화학 공업, 제철공업, 조선, 자동차 등이 집중 육성되었다. 그 결과로 지구 온난화의 주범인 $CO_2$는 1990년-2000년 사이에 128%의 증가(세계 1위)가 예상되어 세계 2위인 스페인에 비하여 무려 5배나 $CO_2$ 발생량을 많이 배출하고 있다. 1997년 제 3차 세계기후협약 이후에 선진국들은 한국을 강력히 규제할 것으로 보여진다. (중략)

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Simulation Analysis of Bio-Methane Decomposition Using Solar Thermal Energy (태양열 이용 바이오메탄 분해 해석연구)

  • Kim, Haneol;Lee, Sangnam;Lee, Sang Jik;Kim, Jongkyu
    • New & Renewable Energy
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    • 제17권1호
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    • pp.40-49
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    • 2021
  • In this study, the optical properties, heat transfer capabilities and chemical reaction performance of a methane thermal decomposition reactor using solar heat as a heat source were numerically analyzed on the basis of the cavity shape. The optical properties were analyzed using TracePro, a Monte Carlo ray tracing-based program, and the heat transfer analysis was performed using Fluent, a CFD program. An indirect heating tubular reactor was rotated at a constant speed to prevent damage by the heat source in the solar furnace. The inside of the reactor was filled with a porous catalyst for methane decomposition, and the outside was insulated to reduce heat loss. The performance of the reactor, based on cavity shape, was calculated when solar heat was concentrated on the reactor surface and methane was supplied into the reactor in an environment with a solar irradiance of 700 W/㎡, a wind speed of 1 m/s, and an outdoor temperature of 25℃. Thus, it was confirmed that the heat loss of the full-cavity model decreased to 13% and the methane conversion rate increased by 33.5% when compared to the semi-cavity model.